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【摘要】现代社会的发展，各个行业的兴起，对于电力资源的消耗量极大，国家对于电力事业的重视程度越来越深，变电站建设工程成为了现代极为普遍的建设项目之一，其属于现代电网系统中极为重要的构成部分之一，其为用户的用电提供了保障。科学技术的发展，变电站在逐步走上自动化智能化，其自动化系统的情况则直接关系到变电站安全稳定的运行，对变电站的设计也需要十分慎重。本文简单的说明了现代变电站自动化系统的基本结构，包括过程层、间隔层、所控层，阐述了自动化系统软件结构设计及硬件结构设计，包括上位机通信接口设计、多路开关、信号调理电路的设计、上位机通信接口设计、多路开关、信号调理电路的设计，并分析了其中存在的问题，为从事变电站自动化系统设计的人员提供一定的参考与借鉴。
【關键词】电网建设；变电站；自动化系统；硬件结构设计；软件结构设计；问题；研究
前言
现代社会对于电力资源的需求量不断提升，需要电力系统具有更大的输电容量，电力系统的良好的社会环境中得到了长足的发展，而社会对电力资源需求量的变化，使得电网的情况发生了较大的变化，包括电网的覆盖率提升、结构复杂化、接入的各种设备上数量多、种类繁杂等，对于其自动化系统提出了更高的要求。现代计算机技术的广泛应用及网络技术成熟等，使得变电站逐步转变为自动化、智能化。为活动提供准确、可靠的信息，也恩能够够实现电网的远程监督和管理，减少了人员的投入，减轻了工作量，也能够有效的保障电网的安全稳定的运行，对于变电站自动系统的设计进行深入的研究与探讨是十分有必要的。
1.变电站自动化系统的基本结构
高电压及以上的输配电自动化变电站中，其各个构成要素自动装置的I/O单元均均具有较强的独立性，包括保护装置、测控单元装置、故障录波装置等，以此作为智能化设备的一部分。如果是中低压系统变电站，其继电保护装置、测控装置等均十分小巧紧凑，并被完整的放置于开关柜内部，达到变电站一体化的设计目标。根据其结构的构成，可以将其分为三个不同的层次，包括过程层、间隔层、所控层，三者的特点、性质等均有较大的区别，具体情况如下：①过程层 过程层属于一次设备和二次设备的连接面，即变电站中智能化设备的智能化部分；②间隔层 间隔层主要是能够将进行间隔时生成的的数据信息及时进行总结，在保护及控制一次设备，不仅能够操作正在运行设备，也能控制其他设备；能够实现本间隔操作的闭锁功能，还能收集、计算各项运行数据，优先控制各项指令的发送，另外还可以迅速实现过程层和所控层之间的网络化通信；③所控层所控层主要功能是利用高速网络，及时更新汇总数据库中信息，并准点登录历史数据；根据规定事项把数据信息传输至控制中心；可以对全站进行监督与控制，实现人机联系，并对整个变电站实时在线可编程式闭锁控制；接受控制中心指令并将其转传输给间隔层和过程层进行执行；对变电站故障进行深入分析及部分操作培训，并能够对间隔层、过程层各项设备实施在线维护、组态、修改等[1]。
2.变电站自动化系统设计
2.1自动化系统软件结构设计。2.1.1通讯协议设计。变电站的自动化通讯协议把该通讯协议表示层中的各项协议数据，均转化为C语言结构表达出来，利用高效的ASN.1编解码函数对其实施分析及处理，使得协议的扩充等各个处理操作简单、方便，分配方式为动态的内存分配方式，有效的防止内存出现泄漏的情况，其变电站的自动化系统自身含有数据包的采集工具，调试操作也十分方便[2]。2.1.2间隔层保护装置设计。一般的变电站自动化系统中的保护装置，同一个CPU能够分别控制其的信息保护算法及采集活动，实现同步采样。其各种流程均十分便捷，包括A/D的转换、计算、控制命令的发出等。
2.2自动化系统硬件结构设计。2.2.1上位机通信接口设计。从本质上讲，自动化变电站中的智能变压器具备较多的功能模块，而自动化硬件系统仅仅是作为其中的数据采集模块。各种信号经过收集后还需要进行处理及打包后，输送至上位机，传输方式一般为简单的RS232，把所有的数据一次性输送给上位机，上位机将其再次实施打包处理后，再通过TCP/IP传输至监控中心，完成信息的通信。2.2.2合理选择多路开关。变电站自动化系统的需要采集大量的信息，而计算功率因数角和介损角必须为统一时间的电压及电流的相位差，基于该要求需要同时收集三相电压对应的三相电流值及三相末屏电流值。MAX125属于双通道8路数据采集系统，每一路均可以实现4路信号的收集，自动系统会控制其中3路的使用，而另一路则被空出来。2.2.3信号调理电路的设计。从变压器发出去的信号，需要经过各种不同的环境保护，过程较为复杂，才能再次输入传感器。从传感器输入0MAX125的信号，在传入的过程中也需要通过长线实现传输。一般情况下。控制单位无法直接接收到该信号，信号调理电路在该过程中能够充分展出其优势功能。差分输入端采用一系列转换方式，把20mA的标准电流信号变为1～5V的标准电压信号，信号调理电路对其进行再次处理，并传输至A/D转换器，其输出端电压相较A/D转换器输入端电压更高，最后对其实施分压采样[3]。
3.变电站自动化系统常见问题
3.1远动信息分流。一般情况下，自动化系统需要向上传输大量的信息，才能实现一次设备的远程操作及二次设备的状态监督控制，有效的降低了操作人员的劳动强度，尤其是微机监控站，不仅在保护设备通信中发出大量的信息，硬接点也有大量的信息输入。在自动化系用的运行过程中输入大量数据，会使得监控人员的工作量增加。如果出现事故，各种不同的信息均需要利用远动通道进行上传，其远动信息的全面性、真实性及可靠性无法得到保障，对信息进行处理也存在较大的困难。自动化变电站需要使用光纤或者是微波来作为通信通道。变电站条件允许的情况下，可以选择多通道的信号分流方式，防止由于事故警报信息量大而影响到及时维修[4]。
3.2远方数据终端的安全问题。监控系统及远方数据终端出现死机现象，是造成数据丢失，带来安全隐患的常见原因，而远方数据终端运行中出现死机的因素包括以远方数据终端为核心的数据收集和传输，没有采用控制屏操作，而是由微机综合操作，对整个变电站进行监控，远方数据终端主控模块CPU，而造成死机。在进行系统设计是也重点考察了负载问题，配置有数量不等的主要控制模块，但是企业设备均需要与远方数据终端模块相连，转换信息流量极大，加之奇特不稳定因素，就会造成远方数据终端模块负载过大，出现死机现象。在系统的设计中，应选择冗余配置方式。实施双机配置，并将远动通信双重化，使用两套设备运，并能够自动切换运行，且具有自检功能，一旦出现问题，可以发出警报提升，及时检修，保障系统的运行安全。
4.总结
现代社会的发展及科技的进步，变电站全面运用各项自动化技术，并逐步转变为智能化变电站，是变电站的发展的趋势，其不但适应社会的变化，也属于未来电网主要的发展的方向。在对其自动化系统进行设计的过程中，需要考虑到各个方面的因素，是一项系统的工程，也会受到不同要素的影响，出现许多问题，本文仅从一般的角度分析了现代变电站自动化系统的设计内容及存在的问题，实践的设计过程中，还需要设计人员全面把握变电站的实际情况，制定科学的设计方案，提升设计水平，设计更加合理，保障变电站运行的安全与稳定性，带来良好的经济效益与社会效益。
参考文献
[1]刘畅，赵玉林.66kV变电站综合自动化应用的研究与实现[J].黑龙江科技信息，2010（31）：50.
[2]胡晓娟.数字化变电站自动化技术的应用[J].科技资讯，2011（17）：124-127.
[3]苏占江.110kV智能变电站无人值班技术探讨[J].中国电力教育，2013（30）：195-196.
[4]胡泳，丁大德，丁网林.NSC2000变电站自动化系统的典型设计[J].江苏电机工程，2008（06）：50-52.
【關键词】电网建设；变电站；自动化系统；硬件结构设计；软件结构设计；问题；研究
前言
现代社会对于电力资源的需求量不断提升，需要电力系统具有更大的输电容量，电力系统的良好的社会环境中得到了长足的发展，而社会对电力资源需求量的变化，使得电网的情况发生了较大的变化，包括电网的覆盖率提升、结构复杂化、接入的各种设备上数量多、种类繁杂等，对于其自动化系统提出了更高的要求。现代计算机技术的广泛应用及网络技术成熟等，使得变电站逐步转变为自动化、智能化。为活动提供准确、可靠的信息，也恩能够够实现电网的远程监督和管理，减少了人员的投入，减轻了工作量，也能够有效的保障电网的安全稳定的运行，对于变电站自动系统的设计进行深入的研究与探讨是十分有必要的。
1.变电站自动化系统的基本结构
高电压及以上的输配电自动化变电站中，其各个构成要素自动装置的I/O单元均均具有较强的独立性，包括保护装置、测控单元装置、故障录波装置等，以此作为智能化设备的一部分。如果是中低压系统变电站，其继电保护装置、测控装置等均十分小巧紧凑，并被完整的放置于开关柜内部，达到变电站一体化的设计目标。根据其结构的构成，可以将其分为三个不同的层次，包括过程层、间隔层、所控层，三者的特点、性质等均有较大的区别，具体情况如下：①过程层 过程层属于一次设备和二次设备的连接面，即变电站中智能化设备的智能化部分；②间隔层 间隔层主要是能够将进行间隔时生成的的数据信息及时进行总结，在保护及控制一次设备，不仅能够操作正在运行设备，也能控制其他设备；能够实现本间隔操作的闭锁功能，还能收集、计算各项运行数据，优先控制各项指令的发送，另外还可以迅速实现过程层和所控层之间的网络化通信；③所控层所控层主要功能是利用高速网络，及时更新汇总数据库中信息，并准点登录历史数据；根据规定事项把数据信息传输至控制中心；可以对全站进行监督与控制，实现人机联系，并对整个变电站实时在线可编程式闭锁控制；接受控制中心指令并将其转传输给间隔层和过程层进行执行；对变电站故障进行深入分析及部分操作培训，并能够对间隔层、过程层各项设备实施在线维护、组态、修改等[1]。
2.变电站自动化系统设计
2.1自动化系统软件结构设计。2.1.1通讯协议设计。变电站的自动化通讯协议把该通讯协议表示层中的各项协议数据，均转化为C语言结构表达出来，利用高效的ASN.1编解码函数对其实施分析及处理，使得协议的扩充等各个处理操作简单、方便，分配方式为动态的内存分配方式，有效的防止内存出现泄漏的情况，其变电站的自动化系统自身含有数据包的采集工具，调试操作也十分方便[2]。2.1.2间隔层保护装置设计。一般的变电站自动化系统中的保护装置，同一个CPU能够分别控制其的信息保护算法及采集活动，实现同步采样。其各种流程均十分便捷，包括A/D的转换、计算、控制命令的发出等。
2.2自动化系统硬件结构设计。2.2.1上位机通信接口设计。从本质上讲，自动化变电站中的智能变压器具备较多的功能模块，而自动化硬件系统仅仅是作为其中的数据采集模块。各种信号经过收集后还需要进行处理及打包后，输送至上位机，传输方式一般为简单的RS232，把所有的数据一次性输送给上位机，上位机将其再次实施打包处理后，再通过TCP/IP传输至监控中心，完成信息的通信。2.2.2合理选择多路开关。变电站自动化系统的需要采集大量的信息，而计算功率因数角和介损角必须为统一时间的电压及电流的相位差，基于该要求需要同时收集三相电压对应的三相电流值及三相末屏电流值。MAX125属于双通道8路数据采集系统，每一路均可以实现4路信号的收集，自动系统会控制其中3路的使用，而另一路则被空出来。2.2.3信号调理电路的设计。从变压器发出去的信号，需要经过各种不同的环境保护，过程较为复杂，才能再次输入传感器。从传感器输入0MAX125的信号，在传入的过程中也需要通过长线实现传输。一般情况下。控制单位无法直接接收到该信号，信号调理电路在该过程中能够充分展出其优势功能。差分输入端采用一系列转换方式，把20mA的标准电流信号变为1～5V的标准电压信号，信号调理电路对其进行再次处理，并传输至A/D转换器，其输出端电压相较A/D转换器输入端电压更高，最后对其实施分压采样[3]。
3.变电站自动化系统常见问题
3.1远动信息分流。一般情况下，自动化系统需要向上传输大量的信息，才能实现一次设备的远程操作及二次设备的状态监督控制，有效的降低了操作人员的劳动强度，尤其是微机监控站，不仅在保护设备通信中发出大量的信息，硬接点也有大量的信息输入。在自动化系用的运行过程中输入大量数据，会使得监控人员的工作量增加。如果出现事故，各种不同的信息均需要利用远动通道进行上传，其远动信息的全面性、真实性及可靠性无法得到保障，对信息进行处理也存在较大的困难。自动化变电站需要使用光纤或者是微波来作为通信通道。变电站条件允许的情况下，可以选择多通道的信号分流方式，防止由于事故警报信息量大而影响到及时维修[4]。
3.2远方数据终端的安全问题。监控系统及远方数据终端出现死机现象，是造成数据丢失，带来安全隐患的常见原因，而远方数据终端运行中出现死机的因素包括以远方数据终端为核心的数据收集和传输，没有采用控制屏操作，而是由微机综合操作，对整个变电站进行监控，远方数据终端主控模块CPU，而造成死机。在进行系统设计是也重点考察了负载问题，配置有数量不等的主要控制模块，但是企业设备均需要与远方数据终端模块相连，转换信息流量极大，加之奇特不稳定因素，就会造成远方数据终端模块负载过大，出现死机现象。在系统的设计中，应选择冗余配置方式。实施双机配置，并将远动通信双重化，使用两套设备运，并能够自动切换运行，且具有自检功能，一旦出现问题，可以发出警报提升，及时检修，保障系统的运行安全。
4.总结
现代社会的发展及科技的进步，变电站全面运用各项自动化技术，并逐步转变为智能化变电站，是变电站的发展的趋势，其不但适应社会的变化，也属于未来电网主要的发展的方向。在对其自动化系统进行设计的过程中，需要考虑到各个方面的因素，是一项系统的工程，也会受到不同要素的影响，出现许多问题，本文仅从一般的角度分析了现代变电站自动化系统的设计内容及存在的问题，实践的设计过程中，还需要设计人员全面把握变电站的实际情况，制定科学的设计方案，提升设计水平，设计更加合理，保障变电站运行的安全与稳定性，带来良好的经济效益与社会效益。
参考文献
[1]刘畅，赵玉林.66kV变电站综合自动化应用的研究与实现[J].黑龙江科技信息，2010（31）：50.
[2]胡晓娟.数字化变电站自动化技术的应用[J].科技资讯，2011（17）：124-127.
[3]苏占江.110kV智能变电站无人值班技术探讨[J].中国电力教育，2013（30）：195-196.
[4]胡泳，丁大德，丁网林.NSC2000变电站自动化系统的典型设计[J].江苏电机工程，2008（06）：50-52.