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【摘 要】变电站作为整个电网中的一个节点，担负着电能传输、分配的检测、控制和管理任务。在变电站利用先进的计算机技术、现代电子技术、通讯技术和信息处理技术等先进手段实现对变电站二次设备的功能进行重新组合、优化设计，可以对变电站设备进行智能监视、测量，记载断路器、隔离开关和接地开关的运行状态，快速安全优质做到自动报处相关故障，以提高电力系统供电质量，实现变电站无人或少人值守，进一步改进供电与用户关系。
【关键词】变电站；综合自动化；在线监测执行；无人值守；经济安全运行
变电站综合自动化系统是利用先进的计算机技术、现代电子技术、通讯技术和信息处理技术等实现对变电站二次设备（包括继电保护、控制、测量、信号、故障录波、自动装置及远动装备）的功能进行重新组合、优化设计，对变电站设备的运行情况进行执行监视、测量、控制和协调的一种综合性自动化系统。通过变电站综合自动化系统内各设备间相互交换汇总、数据共享、完成变电站运行监视和控制任务，提高变电站安全稳定运行水平，降低运行维护成本，提高经济效益，并向用户提供高质量电能的一项重要技术措施。变电站作为整个电网中的一个节点，担负着电能传输、分配的检测、控制和管理任务，要保证电网各节点的具体实施和保障电网的安全、稳定和可靠运行必须实现变电站自动化系统。
一、变电站中自动化系统现状
1、一方面，传统继电保护、自动和运动装置等大多采取电磁型或小规模集成电路，缺乏自检和自珍能力，结构复杂，可靠性低，变电站占地面积大。另一方面使用电缆多，电压互感器、电流互感器负担重，二次设备冗余配置多。二次设备主要依赖大量电缆连接，通过触点、模拟信号来交换信息，信息量小，灵活性差，可靠性低。传统的二次系统中，各设备按功能配置，彼此之间相关性甚少，相互之间协调困难，需要值班人员比较多的人为巡视和人工操作。随着电网规模的不断扩大，新增变电站在逐渐增多，使得电网结构日趋复杂，更需要电网工作人员掌握、管理、控制的信息大量采集和运用，电网故障的判断、处理和恢复要求更加快速、准确，难于适应智能化、现代化电网建设的要求。
2、电力市场竞争的日益激烈，综合自动化系统在变电站的运用更显得极为重要。电磁型或小规模集成电路调试和维护工作量大，自动化程度低，不能远程修改保护及自动装备的定值和检查其工作状态，精细运动动作不够完善，提供给调度控制中心的信息量少、精度也差。随着人们生活用电质量标准的提升以及油田原油产量持续生产的需求，对电网可靠供电提出了更高的要求。既要电力企业站稳市场，又要降低成本，提高经济效益，综合自动化系统在变电站的运用更显得极为重要。
二、变电站综合自动化采用的主要结构模式
一是集中式结构。一般采用功能较强的计算机，扩展其I/O接口，集中采集变电站的模拟量和数字量等信息，集中进行计算和处理，分别完成微机监控、微机保护和自动控制等功能。完成对变电站重要设备和进、出线的保护任务。但若一台计算机出现故障，对系统影响较大。因此，必须采取双机并联运行才能提高可靠性。
二是分布式结构。最大特点是将变电站自动化系统的功能分散给多台计算机来完成。它按功能设计，采用主从CPU系统工作方式，提高了系统处理并行多发文件的能力，解决了CPU运算处理的瓶颈难题，提高了系统的实时性，方便系统扩展和维护，局部故障不影响其他设备的正常运行。
三是分布分散结构。此系统从逻辑上将变电站自动化系统划分为两层，即站级测控单元和间隔单元，也可分为三层：变电站层、通讯层和间隔层。主要特点：是按变电站元件、断路器间隔进行设计，将变电站一个断路器间隔所需要的全部数据采集、保护和控制等功能集中在一个或几个智能化的测控单元完成。测控单元直接放在断路器柜上或安装在断路器间隔附近，相互之间用光缆或通讯电缆连接。这种系统是现代化变电站自动化技术发展的方向，可大幅度地减少连接电缆，降低了电缆传递信息的电磁干扰，具有很高的可靠性，较好的实现了部分故障不相互影响，组态灵活、方便维修和扩展，延长了设备检修周期。间隔级控制单元的自动化、标准化使系统适用率较高，逻辑连接到组态指示均可由软件控制，简化了变电站部分二次设备的配置，大大缩小了控制室面积，简化了变电站二次设备之间的配置，节省了电缆材料。
三、变电站综合自动化实现的主要功能
1、可以随时在线监测电网运行参数和设备运行状态
能够自检、自诊断设备本身的异常运行，发现变电站设备异常变化或装置内部异常时，当电网出现故障时，快速采样、判断、决策，迅速隔离或消除事故，自动报警并闭锁相应的对口，以防止事态扩大。
2、完成变电站运行参数在线计算、存储、统计、分析报表和远传
一是微机保护系统和监控系统相结合，综合使用了故障录波、故障测量、无功电压调节和中性点非直接接地系统等子系统功能，自动化数据收集如电压互感器、电流互感器的电压和电流信号、断路器辅助触点、一次设备状态信号，各段母线电压、母联及分段断路器的电流、线路及馈线回压、电流、有功功率、无功功率、电容器和并联电抗器电流、站用电压、电流、有功功率、无功功率以及频率、相位功率因素，主变压器的电流、有功功率和无功功率、开关量的采集、断路器、隔离开关和接地开关的状态，有载调压器分接头的质量、同期检测状态、保护继电动作信号、运行告警信号等，他们都以开关量的形式通过光隔离电路输入到计算机。
二是优化了电能计量，记录有功无功电能，并实现分时累计，电能平衡等功能，强化了顺序事件的记录及事故追忆。特别是在变电器层级，增加了纵向层面内部和各控制中心间的协调能力，借用人工智能技术，在控制中心可实现对变电路控制、保护系统进行在线诊断和事件分析，在变电站当地可以立即完成电网故障后的自动恢复。CRT的测量显示数字直视化，打印报表代替了人工抄表，大大减轻了变电站值班员的劳动强度，提高了测量精度和管理的科学性。
【参考资料】
[1] 王远璋.变电站综合自动化现场技术与运行保护[M].北京：中国电力出版社，2004
[2]张全元.变电站运行现场技术问答[M].北京：中国电力出版社，2003
[3]DL/T5149—2001.220～500KV变电站计算机监控系统设计技术规程[M].北京：中国电力出版社，2001
【关键词】变电站；综合自动化；在线监测执行；无人值守；经济安全运行
变电站综合自动化系统是利用先进的计算机技术、现代电子技术、通讯技术和信息处理技术等实现对变电站二次设备（包括继电保护、控制、测量、信号、故障录波、自动装置及远动装备）的功能进行重新组合、优化设计，对变电站设备的运行情况进行执行监视、测量、控制和协调的一种综合性自动化系统。通过变电站综合自动化系统内各设备间相互交换汇总、数据共享、完成变电站运行监视和控制任务，提高变电站安全稳定运行水平，降低运行维护成本，提高经济效益，并向用户提供高质量电能的一项重要技术措施。变电站作为整个电网中的一个节点，担负着电能传输、分配的检测、控制和管理任务，要保证电网各节点的具体实施和保障电网的安全、稳定和可靠运行必须实现变电站自动化系统。
一、变电站中自动化系统现状
1、一方面，传统继电保护、自动和运动装置等大多采取电磁型或小规模集成电路，缺乏自检和自珍能力，结构复杂，可靠性低，变电站占地面积大。另一方面使用电缆多，电压互感器、电流互感器负担重，二次设备冗余配置多。二次设备主要依赖大量电缆连接，通过触点、模拟信号来交换信息，信息量小，灵活性差，可靠性低。传统的二次系统中，各设备按功能配置，彼此之间相关性甚少，相互之间协调困难，需要值班人员比较多的人为巡视和人工操作。随着电网规模的不断扩大，新增变电站在逐渐增多，使得电网结构日趋复杂，更需要电网工作人员掌握、管理、控制的信息大量采集和运用，电网故障的判断、处理和恢复要求更加快速、准确，难于适应智能化、现代化电网建设的要求。
2、电力市场竞争的日益激烈，综合自动化系统在变电站的运用更显得极为重要。电磁型或小规模集成电路调试和维护工作量大，自动化程度低，不能远程修改保护及自动装备的定值和检查其工作状态，精细运动动作不够完善，提供给调度控制中心的信息量少、精度也差。随着人们生活用电质量标准的提升以及油田原油产量持续生产的需求，对电网可靠供电提出了更高的要求。既要电力企业站稳市场，又要降低成本，提高经济效益，综合自动化系统在变电站的运用更显得极为重要。
二、变电站综合自动化采用的主要结构模式
一是集中式结构。一般采用功能较强的计算机，扩展其I/O接口，集中采集变电站的模拟量和数字量等信息，集中进行计算和处理，分别完成微机监控、微机保护和自动控制等功能。完成对变电站重要设备和进、出线的保护任务。但若一台计算机出现故障，对系统影响较大。因此，必须采取双机并联运行才能提高可靠性。
二是分布式结构。最大特点是将变电站自动化系统的功能分散给多台计算机来完成。它按功能设计，采用主从CPU系统工作方式，提高了系统处理并行多发文件的能力，解决了CPU运算处理的瓶颈难题，提高了系统的实时性，方便系统扩展和维护，局部故障不影响其他设备的正常运行。
三是分布分散结构。此系统从逻辑上将变电站自动化系统划分为两层，即站级测控单元和间隔单元，也可分为三层：变电站层、通讯层和间隔层。主要特点：是按变电站元件、断路器间隔进行设计，将变电站一个断路器间隔所需要的全部数据采集、保护和控制等功能集中在一个或几个智能化的测控单元完成。测控单元直接放在断路器柜上或安装在断路器间隔附近，相互之间用光缆或通讯电缆连接。这种系统是现代化变电站自动化技术发展的方向，可大幅度地减少连接电缆，降低了电缆传递信息的电磁干扰，具有很高的可靠性，较好的实现了部分故障不相互影响，组态灵活、方便维修和扩展，延长了设备检修周期。间隔级控制单元的自动化、标准化使系统适用率较高，逻辑连接到组态指示均可由软件控制，简化了变电站部分二次设备的配置，大大缩小了控制室面积，简化了变电站二次设备之间的配置，节省了电缆材料。
三、变电站综合自动化实现的主要功能
1、可以随时在线监测电网运行参数和设备运行状态
能够自检、自诊断设备本身的异常运行，发现变电站设备异常变化或装置内部异常时，当电网出现故障时，快速采样、判断、决策，迅速隔离或消除事故，自动报警并闭锁相应的对口，以防止事态扩大。
2、完成变电站运行参数在线计算、存储、统计、分析报表和远传
一是微机保护系统和监控系统相结合，综合使用了故障录波、故障测量、无功电压调节和中性点非直接接地系统等子系统功能，自动化数据收集如电压互感器、电流互感器的电压和电流信号、断路器辅助触点、一次设备状态信号，各段母线电压、母联及分段断路器的电流、线路及馈线回压、电流、有功功率、无功功率、电容器和并联电抗器电流、站用电压、电流、有功功率、无功功率以及频率、相位功率因素，主变压器的电流、有功功率和无功功率、开关量的采集、断路器、隔离开关和接地开关的状态，有载调压器分接头的质量、同期检测状态、保护继电动作信号、运行告警信号等，他们都以开关量的形式通过光隔离电路输入到计算机。
二是优化了电能计量，记录有功无功电能，并实现分时累计，电能平衡等功能，强化了顺序事件的记录及事故追忆。特别是在变电器层级，增加了纵向层面内部和各控制中心间的协调能力，借用人工智能技术，在控制中心可实现对变电路控制、保护系统进行在线诊断和事件分析，在变电站当地可以立即完成电网故障后的自动恢复。CRT的测量显示数字直视化，打印报表代替了人工抄表，大大减轻了变电站值班员的劳动强度，提高了测量精度和管理的科学性。
【参考资料】
[1] 王远璋.变电站综合自动化现场技术与运行保护[M].北京：中国电力出版社，2004
[2]张全元.变电站运行现场技术问答[M].北京：中国电力出版社，2003
[3]DL/T5149—2001.220～500KV变电站计算机监控系统设计技术规程[M].北京：中国电力出版社，2001