论文部分内容阅读
变电站综合自动化系统是将变电站的二次设备利用计算机技术和现代通信技术，经过功能组合和优化设计，对变电站实施自动监视、测量、控制和协调的一种综合性自动化系统。本文的主要内容是35KV变电站整体结构及相关功能浅析。主要包括：35KV变电站电气自动化系统的整体结构、该类型变电站自动化系统中采样的通讯网络方式及自动化系统实现的功能。
关键词：自动化、变电站、通信、功能
Abstract: Integrated substation automation system is will the transformer substation secondary equipment using the computer technology and modern communication technology, through function combination and optimize the design, implementation of automatic monitoring and measuring the transformer substation, control and coordination one kind of comprehensive automation system. The main content of this article 35 KV transformer substations is whole structure and related function analysed. Mainly includes: 35 KV substation electrical automation system the overall structure, this type of substation automation system sampling communications network mode and the automation system of the realization of the function.
Keywords: automation, transformer substation, communication, function
中图分类号：F407.61文献标识码：A 文章编号：
第一章 综合自动化的整体结构
第一节 变电站主接线简图
上图变电站按综合自动化继电保护保护控制的标准模式设计。现拥有10KV出线六条，主变一台1×6300kVA，所有断路器均为无油化、继电保护均为微机型。主电源由425线引入，35kV为单电源单母线，一台主变为有载调压变，另一台主变预留。10kv为单母线分段运行，间隔6个，站用变一台直接接于10kV母线上。采用邮电系统外线电话方式通讯，设有当地微机监控系统。控制保护采用JY-2000综合自动化装置，具备遥測、遥信、遥控三遥功能组成。无功补偿采用在 10kV侧加装并联电容器，电容器组总容量300kvar,星形结线。变电所与主站通信采用光纤方式。 控制室、10kV开关室建筑按二级耐火等级建设。相关保护配置见上图。
第二节 自动化系统体系结构
自动化体系结构如图所示，有庞大的CPU群构成了一个完整的、高度协调的有机综合系统。这种综合系统往往有几十个甚至更多的CPU同时并列运行，以实现变电站自动化的所有功能。
其中,“数据采集和控制”、“继电保护”、“交直流电源系统”构成整个系统的基础。它替代变电站电磁式二次系统，对变电站运行进行自动监视、测量、控制和协调以及与远方调度控制中心通信。“通信控制管理”承担变电站内各子系统的信息交换和与调度中心的联系，改变了传统继电保护装置不能与外界通信的缺陷。“变电站主计算机系统”对整个自动化系统进行协调、管理和控制。在低压无人值守变电站可以取消或简化变压器主计算机系统。整个系统可以收集到较齐全的数据和信息，有计算机高速计算能力和判断功能，可以方便地监视和控制变电站内各种的运行机制及操作。
上站采用分布集中式综合自动化系统，将自动化系统功能分散给多台计算机来完成。一般按功能设计，采用主、从CPU工作方式，各功能模块之间采用串行方式实现数据通信，选用具有优先级的网络系统较好地解决了数据传输的瓶颈问题，提高了系统的实时性。分布集中式结构方便系统扩展和维护，局部故障不影响其他模块正常运行。其系统可靠性大幅度提高，维护也相对比较方便。信息来往渠道清晰，出现异常便于维护查询。
第二章 变电站自动化系统通讯网络方式
第一节 综合自动化系统数据通信
数据通信包括两方面的内容：一是综合自动化系统的现场级通信；另一种是变电站与控制中心的通信。
针对35KV变电站综合自动化的要求，上站综合自动化应具有与电力系统控制中心通信的功能，由通信控制机执行远动功能。把变电站所需测量的模拟量、电能量、状态信息和SOE等类似信息传送至控制中心，而且能从上级调度接收数据和控制命令，如接收调度下达的开关操作命令，在线修改保护定值、召唤实时运行参数等。现场级通信方式采用现场总线方式。
第二节 通讯方式
此类型变电站微机保护与JY-SZK通信管理机通信时使用串行通信，采用RS485串行接口。通信管理机提供两路模拟接口、两路数字接口，一般数字信号由光端机发送至主站。
第三章 综自系统的基本功能
此类型变电站能实现如下功能：
1.数据采集功能
模拟量、开关量和电能量的采集，实时采集变电站电流、电压、有功功率、无功功率、主变温度、系统频率、直流电压、遥测量等。
2．继电保护功能
具有变电站设计要求的各种保护功能。包括线路保护、变压器保护、电容器保护及备自投、低频减载等安全自动装置、自动重合闸等。还具有继电保护的通信功能及信息量、具有与系统统一时钟对时，负责对个保护装置的管理、故障自诊断、自闭锁和自恢复功能。
1. 事件顺序记录SOE
系统具有强大的数据库功能，可对断路器合闸、保护动作顺序，对遥测、遥信、遥控信息分类处理、统计、存储、报警、查询机追忆。
2. 故障记录、故障录波
事件记录应包括保护动作序列记录，开关跳合记录。SOE分辨率一般在1-10ms之间，以满足不同电压等级对SOE的要求。故障录波采用分散型，即由微机保护装置兼做记录，再将数字化的波型由监控系统存储和分析。
3. 人机对话功能
面对CRT显示器屏幕，可通过操作鼠标或键盘，观察和了解全站的运行工况和运行参数，如：反映变电站实时运行状态的电气一次主接线图，显示主接线中设备的运行参数和工作状态，保护定值及状态等各种变电站信息。
4. 操作控制功能
可通过屏幕对断路器和隔离开关进行分合操作，能远方/就地，手动/自动控制，在当地或远方可对断路器或可控刀闸进行控制操作。并有完善的闭锁：远方/就地、手动/自动相互闭锁。
5. 安全监视功能
对采集的电流、电压、主变温度、频率等量，对变电站的运行工况、设备状态、各种状态量变位情况进行监视。
6. 自动控制功能
具有电压调节功能及低频减载功能
7. 运动通信功能
综自系统内部各子系统与后台监控或通信管理机可和各子系统之间的数据通信，还能将所采集的模拟量和开关状态信息，以及事件顺序记录等远传至调度端，同时，能接收调度端下达的各种操作、控制、修改定值等命令。
结束语：
变电站实现综合自动化是传统变电站二次系统的重大变革，其技术水平和体系结构也在不断提高和改进中。只有不断开拓设计思路，运用新原理、新技术，增强功能，优化流程，才能满足变电站的远期发展要求。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：自动化、变电站、通信、功能
Abstract: Integrated substation automation system is will the transformer substation secondary equipment using the computer technology and modern communication technology, through function combination and optimize the design, implementation of automatic monitoring and measuring the transformer substation, control and coordination one kind of comprehensive automation system. The main content of this article 35 KV transformer substations is whole structure and related function analysed. Mainly includes: 35 KV substation electrical automation system the overall structure, this type of substation automation system sampling communications network mode and the automation system of the realization of the function.
Keywords: automation, transformer substation, communication, function
中图分类号：F407.61文献标识码：A 文章编号：
第一章 综合自动化的整体结构
第一节 变电站主接线简图
上图变电站按综合自动化继电保护保护控制的标准模式设计。现拥有10KV出线六条，主变一台1×6300kVA，所有断路器均为无油化、继电保护均为微机型。主电源由425线引入，35kV为单电源单母线，一台主变为有载调压变，另一台主变预留。10kv为单母线分段运行，间隔6个，站用变一台直接接于10kV母线上。采用邮电系统外线电话方式通讯，设有当地微机监控系统。控制保护采用JY-2000综合自动化装置，具备遥測、遥信、遥控三遥功能组成。无功补偿采用在 10kV侧加装并联电容器，电容器组总容量300kvar,星形结线。变电所与主站通信采用光纤方式。 控制室、10kV开关室建筑按二级耐火等级建设。相关保护配置见上图。
第二节 自动化系统体系结构
自动化体系结构如图所示，有庞大的CPU群构成了一个完整的、高度协调的有机综合系统。这种综合系统往往有几十个甚至更多的CPU同时并列运行，以实现变电站自动化的所有功能。
其中,“数据采集和控制”、“继电保护”、“交直流电源系统”构成整个系统的基础。它替代变电站电磁式二次系统，对变电站运行进行自动监视、测量、控制和协调以及与远方调度控制中心通信。“通信控制管理”承担变电站内各子系统的信息交换和与调度中心的联系，改变了传统继电保护装置不能与外界通信的缺陷。“变电站主计算机系统”对整个自动化系统进行协调、管理和控制。在低压无人值守变电站可以取消或简化变压器主计算机系统。整个系统可以收集到较齐全的数据和信息，有计算机高速计算能力和判断功能，可以方便地监视和控制变电站内各种的运行机制及操作。
上站采用分布集中式综合自动化系统，将自动化系统功能分散给多台计算机来完成。一般按功能设计，采用主、从CPU工作方式，各功能模块之间采用串行方式实现数据通信，选用具有优先级的网络系统较好地解决了数据传输的瓶颈问题，提高了系统的实时性。分布集中式结构方便系统扩展和维护，局部故障不影响其他模块正常运行。其系统可靠性大幅度提高，维护也相对比较方便。信息来往渠道清晰，出现异常便于维护查询。
第二章 变电站自动化系统通讯网络方式
第一节 综合自动化系统数据通信
数据通信包括两方面的内容：一是综合自动化系统的现场级通信；另一种是变电站与控制中心的通信。
针对35KV变电站综合自动化的要求，上站综合自动化应具有与电力系统控制中心通信的功能，由通信控制机执行远动功能。把变电站所需测量的模拟量、电能量、状态信息和SOE等类似信息传送至控制中心，而且能从上级调度接收数据和控制命令，如接收调度下达的开关操作命令，在线修改保护定值、召唤实时运行参数等。现场级通信方式采用现场总线方式。
第二节 通讯方式
此类型变电站微机保护与JY-SZK通信管理机通信时使用串行通信，采用RS485串行接口。通信管理机提供两路模拟接口、两路数字接口，一般数字信号由光端机发送至主站。
第三章 综自系统的基本功能
此类型变电站能实现如下功能：
1.数据采集功能
模拟量、开关量和电能量的采集，实时采集变电站电流、电压、有功功率、无功功率、主变温度、系统频率、直流电压、遥测量等。
2．继电保护功能
具有变电站设计要求的各种保护功能。包括线路保护、变压器保护、电容器保护及备自投、低频减载等安全自动装置、自动重合闸等。还具有继电保护的通信功能及信息量、具有与系统统一时钟对时，负责对个保护装置的管理、故障自诊断、自闭锁和自恢复功能。
1. 事件顺序记录SOE
系统具有强大的数据库功能，可对断路器合闸、保护动作顺序，对遥测、遥信、遥控信息分类处理、统计、存储、报警、查询机追忆。
2. 故障记录、故障录波
事件记录应包括保护动作序列记录，开关跳合记录。SOE分辨率一般在1-10ms之间，以满足不同电压等级对SOE的要求。故障录波采用分散型，即由微机保护装置兼做记录，再将数字化的波型由监控系统存储和分析。
3. 人机对话功能
面对CRT显示器屏幕，可通过操作鼠标或键盘，观察和了解全站的运行工况和运行参数，如：反映变电站实时运行状态的电气一次主接线图，显示主接线中设备的运行参数和工作状态，保护定值及状态等各种变电站信息。
4. 操作控制功能
可通过屏幕对断路器和隔离开关进行分合操作，能远方/就地，手动/自动控制，在当地或远方可对断路器或可控刀闸进行控制操作。并有完善的闭锁：远方/就地、手动/自动相互闭锁。
5. 安全监视功能
对采集的电流、电压、主变温度、频率等量，对变电站的运行工况、设备状态、各种状态量变位情况进行监视。
6. 自动控制功能
具有电压调节功能及低频减载功能
7. 运动通信功能
综自系统内部各子系统与后台监控或通信管理机可和各子系统之间的数据通信，还能将所采集的模拟量和开关状态信息，以及事件顺序记录等远传至调度端，同时，能接收调度端下达的各种操作、控制、修改定值等命令。
结束语：
变电站实现综合自动化是传统变电站二次系统的重大变革，其技术水平和体系结构也在不断提高和改进中。只有不断开拓设计思路，运用新原理、新技术，增强功能，优化流程，才能满足变电站的远期发展要求。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。