變電站綜合自動化系統在企業變電站中應用分析

摘 要：變電站的綜合自動化水平隨著電子計算機技術、微機自動化技術和遠動通信技術的進步而得到飛速發展，繼110kV、220kV等高等級別變電站之后，在35/10kV企業變配電站中也開始注重綜合自動化系統的應用，提高變電站的監控和管理工作效率。本文將對綜合自動化系統的設計結構及其特點進行剖析，并以35/10kV變電站為研究對象分析其中的應用作用，希望可以為提高變電站綜合自動化的應用效率提供科學參考。

1.變電站綜合自動化系統設計結構

目前在35/10kV變電站中，在對綜合自動化系統進行應用時，需要根據不同變電站的不同運行和管理情況，采用不同的自動化系統，而當前，綜合自動化系統主要分為兩種：

★集中式結構。

集中式的結構形式是以變電站的規模大小為依據，來確定監控主機、保護裝置、數據采集系統等的 容量和功能配置，由計算機系統集中采集、計算和處理各種開關量、模擬量等信息，從而完成各項要求的功能。 其典型系統框圖如圖 1 所示。 集中式結構的系統處理能力一般，開放性、擴展性、可維護性較差，開發潛力不足，抗干擾水平低，要求監控主機、保護裝置有較高的配置和性能。

★分層分布式組屏結構。

隨著時代的發展和技術的進步，分層分布式結構得到了廣泛應用。通常情況下，系統的功能在邏輯上既分配在變電站站控層，同時通過通信層連接分配在單元層或間隔層的監控設備或微機保護裝置，達到遠程控制目的，它以微型計算機為基礎，實現對變電站傳統的繼電保護、測量手段、控制方式以及通信和管理模式的改造。站控層布置有系統設施，同時在通信層布置系統設施，實現數據集中采集功能。該系統將功能分散在各層，但實行集中管理。其優越性在于：變電站主控室的面積顯著縮小;設備安裝時距離盡量縮短，電纜使用量大幅減少;現場的工程量減少，縮短了施工工期，節省了投資;分層分散式組屏結構形式可根據需求采用不同的組態形式，有良好的可靠性，方便系統維護，擴展性較好。安科瑞 王晶淼

2.某35kV變電站內的綜合自動化系統應用

2.1.系統設計結構選擇

本站采取了分層分布式集中組屏的結構形式，將自動化設施分為變電站站控層設施和間隔層設施。變電站站控層設施包含變電站監控主機、遠動柜(通信總控單元)等，各間隔層設備采集的模擬量、開關量以及用電量等由通信層設施收集處理后，再上傳給監控主機，監控主機下發給通信層設備的控制領命，通信管理機采集處理后，將控制指令發送給現場設備設施。各種實時信息由間隔層設施完成采集，一次設備的運行狀態由間隔層設施進行監控。主變測控保護柜(變壓器狀態遙信、溫度遙測、高低壓側電參量遙測等)、公共測控柜(公共設備遙信遙測、溫度遙測、交直流電壓電流遙測等)、主變計量屏等安裝在主控室內，其余保護測控裝置則分散布置在各金屬鎧裝移出式真空開關柜上。所有具有通信能力的智能設備均能與計算機監控系統通信。后臺監控系統冗余配置計算機2臺，實現雙機熱備功能，接收通信總控單元上傳信息。配置遠動主機1臺，完成值班人員的遠方“四遙”操作。計算機上安裝SCADA系統軟件，結構模塊化，運行可靠，維護檢修方便，有較好的開放性。配置電源系統實現了當變電站交流失電時仍能給監控主機提供交流電源的作用。

2.2.對整個變電站的運行情況進行監控和管理

(1)對線路運行情況進行監控和管理。線路是整個變電站的命脈，在變電站運行過程中，如果線路出現問題，就會對整個變電站運行情況造成影響，嚴重時甚至會導致整個變電站陷入癱瘓狀態。因此在35kV變電站中，就需要通過對綜合自動化系統的應用，來實現對整個線路運行情況的監控和管理。通過自動化系統，可以對變電站中所有接地點以及饋線進行監控，并在其運行過程中對線路的運行、接地情況以及異常工作狀態進行監控。如果發現問題，則自動啟動保護方案，避免造成更嚴重影響。35kV進線柜各配置一臺電能質量監測裝置APView500，監測電能質量如電壓諧波與不平衡/電壓偏差/頻率偏差/電壓波動與閃變等穩態數據、電壓暫升/暫降/短時中斷暫態數據，當檢測到電能質量異常時，觸發故障錄波與數據記錄，為后續的電能質量分析提供數據支撐。

(2)35kV變電站中，變壓器是整個變電站的核心，在變電站的運行中，應該對其進行監控和保護，因此在自動化系統中，就由監控和保護兩個獨立的子系統對變壓器進行管理。為了實時觀察和集中管理降壓變壓器運行狀態，方便降壓變壓器二次監控設備的安裝和檢修，提高保護可靠性和靈敏性，35kV/10kV 降壓變壓器回路采用整套主變保護裝置集中組屏方式，配置主變保護屏。屏柜設立在電氣監控室，屏柜上裝設1臺差動保護裝置AM5SE-D2、1臺高后備保護裝置AM5SE-TB、1臺低后備保護裝置AM5SE-TB、1臺高側測控裝置AM5SE-K、1臺低側測控裝置AM5SE-K、1只變壓器溫控儀ARTM-8、1臺檔位變送器UP858-19AN及轉換開關、壓板、空氣開關等其他控制設備。

差動保護裝置：作為降壓變壓器內部及引出線短路故障的主保護，其作用是對變壓器一側的電流及電壓進行監控，如發現問題，及時發出預警信息，動作后跳降壓變壓器高低兩側斷路器，避免變壓器發生故障;

高低后備保護裝置：作為35kV側/10kV側的后備保護以及變壓器的非電量保護，其作用是在前兩個裝置都無法正常運行的情況下，通過智能和人工的配合，來完成對整個變壓器運行的監控和保護，動作后跳降壓變壓器高低兩側斷路器，避免其出現故障，影響整個變電站的運行。

高低側測控裝置：用于監測35kV側/10kV側測量電流、測量電壓;

變壓器溫控器：監測降壓變壓器內部繞組溫度，將測量的數據反饋回控制系統進行分析，一旦出問題及時后臺對變壓器進行保護處理;

檔位變送器：監測主變壓器在工作中的接頭位置，用于降壓變壓器檔位測量及有載調壓。

2.3.變電站綜合自動化系統應用系統

在35kV變電站中，綜合自動化系統應用的主要功能，就是實現了整個變電站監控和管理的智能化，即通過系統，能夠實現對整個變電站運行情況的智能監管。首先，在其應用過程中，可以通過監控系統對整個變電站進行監控，并且通過微機結構實現人機互動，對整個變電站的監控進行機械操作;其次，應用系統可以實現對整個變電站內所有線路和設備運行數據的監測和分析。如果發現問題，可以通過系統進行提示，有系統或者是人工及時進行解決，避免對整個變電站的運行造成影響;實現整個系統內的數據監測、信息共享，工作人員僅需要依靠系統便能夠實現對變電站的遠程操控，大大提高了整個變電站的運行和管理效率。安科瑞 王晶淼

3.Acrel-1000綜自系統主要功能

3.1.實時監測

Acrel-1000變電站綜合自動化系統，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態，實時監測各回路電壓、電流、功率、功率因數等電參數信息，動態監視各配電回路斷路器、隔離開關、地刀等合、分閘狀態及有關故障、告警等信號。

其中，配電系統中可以用光字牌形式展示監測的開關量，主要有：斷路器分、合閘信號，手車工作、試驗位置信號，遠方/就地切換位置信號、彈簧儲能狀態信號、接地刀合分信號、變壓器超溫跳閘信號、高溫報警信號，保護跳閘信號和事故預告信。

3.2.電能統計報表

系統同時具備定時抄表匯總統計功能，用戶可以自主查詢自系統正常運行以來任意時間段內各配電節點的用電情況，即該節點進線用電量與各分支回路消耗電量的統計分析報表。

3.3.調節與控制

操作員對需要控制的電氣設備進行控制操作。監控系統具有操作監護功能，允許監護人員在操作員工作站上實施監護，避免誤操作。

操作控制分為四級：

1、設備就地檢修控制。具有高優先級的控制權。當操作人員將就地設備的遠方/就地切換開關放在就地位置時，將閉鎖所有其他控制功能，只進行現場操作。

2、間隔層后備控制。其與站控層控制的切換在間隔層完成。

3、站控層控制。該級控制在操作員工作站上完成，具有遠方/站控層的切換。

4、遠方控制，優先級低。

原則上間隔層控制和設備就地控制作為后備操作或檢修操作手段。為防止誤操作，在任何控制方式下都需采用分步操作，即選擇、返校、執行，并在站級層設置操作員、監護員口令及線路代碼，以確保操作的可靠性。對任何操作方式，保證只有在上一次操作步驟完成后，才進行下一步操作。同一時間只允許一種控制方式。

納入控制的設備有：

a) 35kV及以下斷路器;

b) 35kV及以下隔離開關及帶電動機構的接地開關;

c) 站用電380V斷路器;

d) 主變壓器分接頭;

e)繼電保護裝置的遠方復歸及遠方投退連接片。

4.結語

變電站綜合自動化系統在變電站的作用越來越顯著，對實現電網調度自動化和運維管理現代化，提高電網的安全和可靠運行水平起到了很大的作用，因此電網中的變電站要進一步加強綜合自動化系統水平，提高運維人員的技能，保證電網安全穩定運行。安科瑞 王晶淼

審核編輯：湯梓紅