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摘要：随着电力科技和計算机通讯技术的发展，变电所常规控制方式被综合自动化系统取代是电力发展的必然趋势。本文就普遍采用的常规的220kV变电所分层分布式综合自动化系统的设计思想及和工程实施进行了探讨，并对系统设计的优缺点进行了简要评价。
关键词：220kV 变电所；综合自动化；设计思想；工程实施；评价
1.综合自动化系统要实现的功能
1.1正常运行功能
变电所自动化系统的主要目标是保证变电所正常功能的实现，具体来说就是实现运行数据釆集、传递与处理，并生成运行记录及报表，减轻值班人员日常操作及管理工作量，并最终实现无人值守及智能化操作。
1.2综合保护功能
综合自动化系统要能够实现对变电所主要设备及线路的综合保护。首先是要具有继电保护功能，一旦电网发生故障时，系统能够在最短的时间内做出反应，断开相应的断路器，并把相应的信息储存下来，以便于进行事后分析，查明故障原因。因此除继电保护功能以外，还需有以下四项功能：
（1）故障记录功能。系统要能够显示电力设备或线路故障发生的时间、相应的电压电流参数以及相应的保护动作状态等。
（2）数据储存功能。系统应具有多套定值存储以及在本地修改和显示功能，并且在必要情况下通过定值切换来适应不同运行方式以实现保护功能。
（3）模拟量、数字量的显示功能。系统应具有电力设备和线路模拟量、数字量参数显示功能，并且在通信网未运行的情况下仍能够正常监视。
（4）通信功能。通信功能是系统各功能实现的必要基础，因此系统应能接收各种监督或调度指令，并发送系统运行的相关信息及自诊断信号。
1.3信息釆集功能
信息采集是系统自动化的关键之一，信息采集主要包括进行电气基本参数的测量及显示，这些基本参数主要有电流、电压、电能、有功、无功、温度等；报警功能附带的故障信息记录分析。
1.4遥控及闭锁功能
变电所变压器头的调整以及所有相关器件的投退都可以按照控制室的命令自动操作。以上控制操作可以实现远方/就地闭锁开关执行，但是为了保证自动控制失效的情况下，能够正常执行动作，因此必须保留值班人员在本地手动操作手段，此外由于倒闸操作有非同寻常的意义，因此变电所联闭锁的设置就十分重要，并且要设置好密码钥匙和操作权限，确保操作的安全性，防止误操作。
1.5自动装置功能
（1） 小电流接地选线功能的实现可以利用专用接地选线装置与中控主机相连，这样可以保持与通信网的分离，以摆脱对通信网的后台机检测的依赖。
（2）对重要部位设置独立的微机录波屏。
1.6报警功能
系统要能够实现对故障和告警信号监测的模拟量、开关量的自动化处理，并将处理结果实时存储和打印。要实现报警输出形式的多样化，以适应不同的报警要求，例如：利用音响、画面、语音、画面和光字牌告警。
1.7监视功能
设备监视是实现可视化管理的重要手段，因此系统的监视功能要能够为值守人员提供直观可靠、便于操作的人机界面。
1.8遥信功能
遥信、遥调功能是自动化系统的重要标志，因此系统要能够根据调度信息量的具体要求，进行信息传送。这种传送要符合传输规则，并能够实现对包括正常运行以及出现故障时各种信息的传输，其目的在于使调度能够对相关设备的实时运行状态进行了解，并进行相应的调度及信息远传。
1.9电量处理及数据打印功能
系统要能够实现对釆集的电量的统计计算，并将计算结果以历史数据进行显示、打印及存储。对于关系系统运行的一些重要的数据，可以另存为历史记录。
1.10自动诊断和自动恢复功能
这也是自动化系统的重要特征之一，系统能够对其硬件、软件的运行情况进行自诊，以确定其运行是否发生异常。对于局部故障，能对其进行自动恢复或切除，将其危害限制在一定范围内，而不至于影响整个系统的运行。
2. 220kV 变电所自动化系统的设计与实现
以上述设计思想为基础并结合工程设备的特征与具体要求，进行了变电所自动化系统的具体配置图（如图1所示）。
图1 220kV 变电所自动化系统结构拓扑图
2.1系统架构简介
220kV 变电所自动化系统采用分层分布式结构，整个系统按照功能特征共分为站控层以及间隔层二层结构。根据这一设计各层不但要完成相应的设计功能，各层之间还要能够进行数据传输，以最终实现系统的监控功能，这一要求主要涉及到两层间的数据变换及传输，因此需要布设所内光纤通信网络来实现。
2.2站控层
站控层负责对所有设备的监视、测量、控制和管理，这些功能需要通过数据的收发来实现，主要包括接受现场采集的数字量、与电度量信息和向现场发布控制命令，因此为了实现数据收发的实时性和快捷性，所内数据的传输全部通过光纤以太网来实现，远方数据通信则依靠双机设置的远动工作站与调度端进行。
2.3间隔层
间隔层设备的主要功能是对各种信息的实时采集、监测以及控制和保护所内一次设备的的正常运行，以及本间隔的防误闭锁和自动协调就地操作与站控层操作之间关系，同时还要能保证站控层及网络失效的情况下，仍然能够独立工作，继续完成相应的监测和控制功能，保证变电所设备安全运行。站控层与间隔层之间通过100M 光纤以太网进行信息交换，两个监控网由两路独立和完整的通道组成并同时工作， 当其中一个通道发生故障时，另一个网络能够正常运转，不影响系统工作，从而保证整个系统通信的可靠。为了不影响监控网的正常工作， 故障录波单独组网。
3.对220kV 变电所自动化系统的评价
3.1该系统的优点：
（1）由于自动化系统的应用减少了电缆使用量，因此，控制电缆及敷设的费用有显著降低， 同时减少了变电所的占地面积和建筑面积，在实现变电站小型化的同时也降低了工程造价。
（2） 自动化系统采用计算机监控，使各个子系统之间实现数字化通信，由于信息传输速度和传输量大为增加，因此监视范围广，实现了对断路器、隔离开关以及电容器自动投切等控制功能，还能大部分日常管理工作，因此使运行人员的工作强度大为降低，为无人值守变电所的实现打下了基础。
（3）该系统在保留了常规的监控功能的前提下，还实现了同期检测、防误操作闭锁、VQC 功能、远动功能、继电保护等一系列日常管理功能， 系统功能强大，并实现了全网数据共享，使变电所运行的安全性、可靠性和实时性有显著提高。
（4）由于自动化系统的相对独立性和灵活性，并且自动化水平高，因此管理维护方便，变电所运行经济性较高。
3.2该自动化系统需要进一步改进之处
（1）硬件是自动化系统的物质基础，尤其是计算机保护装置稳定运行具有意义，因此应该注意现场环境对于硬件系统的影响
（2）由于系统无法实现与外网物理隔绝，因此，应该加强网络病毒的防范。
参考文献
[1]余善珍，王群明.220kV变电所自动化改造技术方案探析[J].安徽职业技术学院学报，2010，01：22-25+30.
[2]杨金良.浅析石油化工企业的综合自动化变电所[J].中国石油和化工标准与质量，2013，19：244-245.
[3]王建华.变电所综合自动化系统及其推广应用[J].煤炭科技，2012，04：84-85.
关键词：220kV 变电所；综合自动化；设计思想；工程实施；评价
1.综合自动化系统要实现的功能
1.1正常运行功能
变电所自动化系统的主要目标是保证变电所正常功能的实现，具体来说就是实现运行数据釆集、传递与处理，并生成运行记录及报表，减轻值班人员日常操作及管理工作量，并最终实现无人值守及智能化操作。
1.2综合保护功能
综合自动化系统要能够实现对变电所主要设备及线路的综合保护。首先是要具有继电保护功能，一旦电网发生故障时，系统能够在最短的时间内做出反应，断开相应的断路器，并把相应的信息储存下来，以便于进行事后分析，查明故障原因。因此除继电保护功能以外，还需有以下四项功能：
（1）故障记录功能。系统要能够显示电力设备或线路故障发生的时间、相应的电压电流参数以及相应的保护动作状态等。
（2）数据储存功能。系统应具有多套定值存储以及在本地修改和显示功能，并且在必要情况下通过定值切换来适应不同运行方式以实现保护功能。
（3）模拟量、数字量的显示功能。系统应具有电力设备和线路模拟量、数字量参数显示功能，并且在通信网未运行的情况下仍能够正常监视。
（4）通信功能。通信功能是系统各功能实现的必要基础，因此系统应能接收各种监督或调度指令，并发送系统运行的相关信息及自诊断信号。
1.3信息釆集功能
信息采集是系统自动化的关键之一，信息采集主要包括进行电气基本参数的测量及显示，这些基本参数主要有电流、电压、电能、有功、无功、温度等；报警功能附带的故障信息记录分析。
1.4遥控及闭锁功能
变电所变压器头的调整以及所有相关器件的投退都可以按照控制室的命令自动操作。以上控制操作可以实现远方/就地闭锁开关执行，但是为了保证自动控制失效的情况下，能够正常执行动作，因此必须保留值班人员在本地手动操作手段，此外由于倒闸操作有非同寻常的意义，因此变电所联闭锁的设置就十分重要，并且要设置好密码钥匙和操作权限，确保操作的安全性，防止误操作。
1.5自动装置功能
（1） 小电流接地选线功能的实现可以利用专用接地选线装置与中控主机相连，这样可以保持与通信网的分离，以摆脱对通信网的后台机检测的依赖。
（2）对重要部位设置独立的微机录波屏。
1.6报警功能
系统要能够实现对故障和告警信号监测的模拟量、开关量的自动化处理，并将处理结果实时存储和打印。要实现报警输出形式的多样化，以适应不同的报警要求，例如：利用音响、画面、语音、画面和光字牌告警。
1.7监视功能
设备监视是实现可视化管理的重要手段，因此系统的监视功能要能够为值守人员提供直观可靠、便于操作的人机界面。
1.8遥信功能
遥信、遥调功能是自动化系统的重要标志，因此系统要能够根据调度信息量的具体要求，进行信息传送。这种传送要符合传输规则，并能够实现对包括正常运行以及出现故障时各种信息的传输，其目的在于使调度能够对相关设备的实时运行状态进行了解，并进行相应的调度及信息远传。
1.9电量处理及数据打印功能
系统要能够实现对釆集的电量的统计计算，并将计算结果以历史数据进行显示、打印及存储。对于关系系统运行的一些重要的数据，可以另存为历史记录。
1.10自动诊断和自动恢复功能
这也是自动化系统的重要特征之一，系统能够对其硬件、软件的运行情况进行自诊，以确定其运行是否发生异常。对于局部故障，能对其进行自动恢复或切除，将其危害限制在一定范围内，而不至于影响整个系统的运行。
2. 220kV 变电所自动化系统的设计与实现
以上述设计思想为基础并结合工程设备的特征与具体要求，进行了变电所自动化系统的具体配置图（如图1所示）。
图1 220kV 变电所自动化系统结构拓扑图
2.1系统架构简介
220kV 变电所自动化系统采用分层分布式结构，整个系统按照功能特征共分为站控层以及间隔层二层结构。根据这一设计各层不但要完成相应的设计功能，各层之间还要能够进行数据传输，以最终实现系统的监控功能，这一要求主要涉及到两层间的数据变换及传输，因此需要布设所内光纤通信网络来实现。
2.2站控层
站控层负责对所有设备的监视、测量、控制和管理，这些功能需要通过数据的收发来实现，主要包括接受现场采集的数字量、与电度量信息和向现场发布控制命令，因此为了实现数据收发的实时性和快捷性，所内数据的传输全部通过光纤以太网来实现，远方数据通信则依靠双机设置的远动工作站与调度端进行。
2.3间隔层
间隔层设备的主要功能是对各种信息的实时采集、监测以及控制和保护所内一次设备的的正常运行，以及本间隔的防误闭锁和自动协调就地操作与站控层操作之间关系，同时还要能保证站控层及网络失效的情况下，仍然能够独立工作，继续完成相应的监测和控制功能，保证变电所设备安全运行。站控层与间隔层之间通过100M 光纤以太网进行信息交换，两个监控网由两路独立和完整的通道组成并同时工作， 当其中一个通道发生故障时，另一个网络能够正常运转，不影响系统工作，从而保证整个系统通信的可靠。为了不影响监控网的正常工作， 故障录波单独组网。
3.对220kV 变电所自动化系统的评价
3.1该系统的优点：
（1）由于自动化系统的应用减少了电缆使用量，因此，控制电缆及敷设的费用有显著降低， 同时减少了变电所的占地面积和建筑面积，在实现变电站小型化的同时也降低了工程造价。
（2） 自动化系统采用计算机监控，使各个子系统之间实现数字化通信，由于信息传输速度和传输量大为增加，因此监视范围广，实现了对断路器、隔离开关以及电容器自动投切等控制功能，还能大部分日常管理工作，因此使运行人员的工作强度大为降低，为无人值守变电所的实现打下了基础。
（3）该系统在保留了常规的监控功能的前提下，还实现了同期检测、防误操作闭锁、VQC 功能、远动功能、继电保护等一系列日常管理功能， 系统功能强大，并实现了全网数据共享，使变电所运行的安全性、可靠性和实时性有显著提高。
（4）由于自动化系统的相对独立性和灵活性，并且自动化水平高，因此管理维护方便，变电所运行经济性较高。
3.2该自动化系统需要进一步改进之处
（1）硬件是自动化系统的物质基础，尤其是计算机保护装置稳定运行具有意义，因此应该注意现场环境对于硬件系统的影响
（2）由于系统无法实现与外网物理隔绝，因此，应该加强网络病毒的防范。
参考文献
[1]余善珍，王群明.220kV变电所自动化改造技术方案探析[J].安徽职业技术学院学报，2010，01：22-25+30.
[2]杨金良.浅析石油化工企业的综合自动化变电所[J].中国石油和化工标准与质量，2013，19：244-245.
[3]王建华.变电所综合自动化系统及其推广应用[J].煤炭科技，2012，04：84-85.