1 引言
隨著現代電力系統自動化技術的發展，對於各種電壓等級的變電站，尤其是110 kv及以下電壓等級的變電站，採用微機實現變電站綜合自動化已成為一種發展趨勢。很多新上的變電站都提出了無人或少人值守，實現綜合自動化的要求；一些已建變電站也提出了這方面的技改要求。變電站綜合自動化集微機監控、資料採集及微機保護於一體，可以取代變電站的常規儀表、常規操作控制屏及**訊號系統等二次裝置，減少控制室面積，實現變電站實時資料採集、電氣裝置執行監控、防誤操作、電壓自動調節、小電流接地選線、資料遠端通訊、保護裝置狀態監測、以及繼電保護定值的檢查與修改。
2 分布式控制系統
變電站綜合自動化的分布式控制系統分為站級和間隔級兩層結構。站級位於變電站主控室內，又可稱為變電站層；間隔級面向變電站開關場各間隔內的一次電力裝置，即間隔層。這種控制系統的主要特點是以一次電力裝置為安裝單位，將控制、i/o、保護等單元分散就地安裝在一次電力裝置屏櫃上。
站級控制單元通過串列埠與各一次電力裝置屏櫃相連，並與上位機和遠方排程中心通訊。
變電站級主要包括本地監控工作站和工程師工作站微機，以及用於傳送遠動資訊的主站微機。間隔級在橫向按站內一次裝置(主變、線路等)分散配置。對於站級和出線間隔級功能進行微處理化和分散安裝(地理上的分散和功能上的分布)，站級主單元、間隔級i/o單元、保護單元或測控保護綜合單元之間又分為保護相對獨立，控制和測量合一及保護、控制和測量合一等兩種模式。
各單元相互之間依賴引數化方式達到組態的靈活性和可靠性。這種分布式控制系統同集中式系統相比具有以下明顯的優點：
①系統控制可靠性提高，區域性故障不會導致全系統的癱瘓。
②由於資訊採集系統分布合理，從而縮短了傳輸距離與傳輸密度(即通道流量)，提高了傳輸系統的可靠性與可利用性，同時也減少電纜耗用量，節省投資，簡化維護。
③減少了站級主機的負擔。
④加快了系統響應速度。
⑤提高了控制系統的可擴充套件性與靈活性，便於管理，使各層計算機的容量與規模配置得更為合理，提高了軟體與軟體資源共享的程度。
3 基本功能
3.1 資料採集
變電站資料採集包括狀態量、模擬量、脈衝量等資料的採集。
狀態量有：斷路器狀態、隔離開關狀態、週期檢測狀態、鎖定狀態、變電站一次裝置執行告警訊號、變壓器分接頭位置訊號、閥門及接地訊號等。對保護動作訊號(常規方式作為狀態量輸入)則採用序列口或lan網路通過通訊方式獲得。
圖1 分布式綜合自動化系統原理圖
模擬量有：各段母線電壓，線路電壓、電流和功率值，饋線電流、電壓及功率值，頻率、相位等。此外還有變壓器油溫、直流電源電壓、所用電電壓和功率等。
脈衝量指電能表輸出的電度量。
3.2 控制
操作人員在變電站或遠方排程中心，可通過鍵盤或滑鼠對斷路器、隔離開關開合進行操作，可以對變壓器有載分接頭進行調節控制，可對電容器組進行投切。
3.3 微機保護
微機保護包括線路保護、變壓器保護、饋電線保護、母線保護、電容器保護及備用電源自投等，高壓系統則包括主保護和後備保護。
3.4 資料處理
變電站資料處理包括：斷路器動作次數、斷路器切除故障時的故障電流和跳閘操作次數統計；線路、變壓器的有功和無功，母線電壓定時記錄的最大值、最小值及其時間；控制操作及修改定值的記錄；獨立負荷有功無功每天的峰值、最大值及其時間。
3.5 事件記錄及其它
事件記錄包括保護動作順序記錄(一般由微機保護產生)、開關跳合記錄(一般由監控系統記錄)。另外，還可根據需要配置專用微機故障錄波器及增加小電流接地自動選線功能。
3.6 通訊
監控系統應能與微機保護、微機故障錄波器等通訊，以及與排程中心通訊、對時。
3.7 自診斷功能
系統內各外掛程式應具有自診斷功能，自診斷資訊可送往站級主機或遠動排程中心。
3.8 人機聯絡
人機聯絡的主要內容有：顯示畫面與資料，例如單線圖狀態、潮流資訊、保護定值、值班記錄等等；輸入資料；人工控制操作、檢修或巡視中應具有的最低限度的人機聯絡功能等。
4 基本結構
對於110 kv及以下電壓等級的變電站，分布式系統將保護單元與測控裝置分散下放到開關櫃上，用光纜連線起來，如圖1所示。對於主變的測控及保護，可安裝到主變附近，亦可安裝於控制室內。例如，南供朝陽變的每條10 kv出線及所用的變電櫃均就地配置乙個i/o單元和乙個保護裝置，主變保護及i/o屏則安裝於主控室內。
對於220 kv及以上電壓等級的變電站，則採用區域性分散在開關場內若干裝置小間安裝就近裝置的保護及測控裝置，中間用光纜連線，如圖2所示。
5 幾個問題的討論
①10 kv電壓等級的保護應能直接裝於開關櫃，並能滿足使用場合對保護裝置電磁干擾、震動(開並操作等引起)、溫度及濕度的要求。
圖2 乙個220 kv區域性分布式變電站綜合自動化系統配置示例
②國內產品與國外產品的比較。
目前，國內變電站綜合自動化裝置與國外產品比較的不足之處主要在以下幾個方面：硬體製造工藝、變電站一次裝置製造工藝等方面的差距較大；採用專用晶元、光纜等高質量裝置較少；國外一些大型跨國公司的產品從變電站一次裝置到綜合自動化裝置一應俱全，產品的整體性較強。
但是，國內產品也有其自身的特點，例如：國內廠家對國產裝置較熟，對執行規程掌握較好，在開發實用系統、微機保護裝置等方面有一定的優勢；站控級的軟體開發，尤其是人機聯絡應用軟體的開發，國內各廠家都具有相當的實力，特別是漢化工作比外商更具優勢；國內廠家在工程組織、現場除錯、培訓和售後服務等方面有較明顯的優勢；國內產品在**上具有一定的優勢。
③對於現有變電站改造，應重視對一次裝置進行技改或更新，使之滿足自動控制的要求。
④加強技術培訓，提高現場人員使用、維護、故障處理的能力。
⑤應考慮防雷電、防靜電、防感應過電壓等問題，確保系統裝置的安全執行。
⑥廠家一般將各微機保護按電力裝置單元獨立設定，直接由相關ct、pt輸入電氣量，動作訊號直接送到操作開關的跳閘線圈。在這種情況下，保護裝置應設有通訊介面，接入站內通訊網，以便在保護動作後向站級機提供報告等。此外，除微機保護外，其它一些自動裝置，如備用電源自投裝置、控制電容器投切和有載調壓變壓器分接頭的電壓控制裝置等，也應設定專門的裝置，放在相應的間隔層上。
6 結語
新建和現有變電站有條件時都應考慮實現綜合自動化問題，並嚴格按完整的技術功能規範向廠家提要求，以提高變電站安全執行水平，取得更好的技術經濟效益。變電站綜合自動化裝置應盡可能選擇在國內區內有成功經驗的分布式控制系統，並做好與廠家的技術配合、協調廠家間的技術配合及技術培訓工作。另外，根據國內政策、資金等方面的實際情況，一般工程從設計到安裝投運往往有幾年甚至10年以上的間隔，對於在這段時間內技術的新發展，應能及時修改原設計，以直接更新產品。
參考文獻
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