综述变电站自动化的应用与发展

从变电站自动化系统的设计思想角度来看，设计者对变电站测控的看法已实现从局部到整体的转化。目前的变电站自动化系统中，面向对象技术已成为一个十分流行的趋势，即不单纯考虑某一个量，而是为某一设备配备完备的保护和监控功能装置，以完成特定的功能，从而保证了系统的分布式开放性。从技术发展的趋势看，将来的测控设备还将和一次设备完全融合，即实现所谓的智能一次设备，每个对象均含有保护、监控、计费、操作、闭锁等一系列功能及信息库，面向自动化的仅是一对通信双绞线，该双绞线以网络方式和计算机相连。

设计思想的发展导致了系统结构的发展，原先的自动化系统基本只能集中配屏，由于面向对象设计思想的深入以及一次设备的整体化设计，系统结构将由集中式向部分分散式或全分散式发展，变电站内可能将不再具有规模庞大的测控屏以及大量连接信号源和测控屏之间的铜芯电缆，全部测控装置下放在就地，实现所有功能，而在控制室，取而代之的是一个计算机显示器甚至仅为一台临时监视、操作使用的便携机。

完全分散式的实现依托于如今发展很快的计算机及网络技术，特别是现场总线技术。这一技术的使用已使得自动化系统的实现简单得多，性能上也大大优于以往的系统，并可解决以往系统中RS-485链路信息传输的实时性问题，以及信号传输的容量问题。

二、变电站自动化的优势

2.1 继电保护

是对站内所有的电气设备进行保护，包括线路保护，变压器保护，母线保护，电容器保护及备自投，低频减载等安全自动装置。各类保护应具有下列功能:(1)基本设置。(2)故障记录。状态数据、模拟数据和跳闸记录。(3)存储多套定值。便于定值之间切换。(4)显示和当地修改定值。(5)与监控系统通信。根据监控系统命令发送故障信息，动作序列。当前整定值及自诊断信号。接收监控系统选择或修改定值，校对时钟等命令。通信应采用标准规约。

2.2 控制和操作功能

操作人员可通过后台机屏幕对断路器，隔离开关，接地刀的分合闸操作，变压器分接头控制调节，电容器组投切进行远方操作，并实现保护信号的远方复归。为了防止系统故障时无法操作被控设备，在系统设计时应保留人工直接跳合闸手段，并实现保护信号的远方复归。

2.3 数据采集及处理功能

包括状态数据，模拟数据和脉冲数据。采集了所有断路器、隔离刀闸、接地刀闸的状态;主变的、分接头档位，主变油温，所有系统电气量(电压、电流、频率、有功、无功、功率因数、电度等);直流系统的所有量，所用变的电压，电流，功率;所有的保护动作信号，断路器、保护装置、自动化系统、公用系统的各类告警信号;全面完整地实现了对整个变电所的监视，能实时显示和实时打印各种信息。

2.4 事件记录(SOE)

事件记录应包含保护动作序列记录，开关跳合记录。实现顺序事件记录，SOE历史数据库能在计算机查询并打印。

2.5 报警功能处理

自动化系统实现了事故告警预报信号和模拟量越限告警，开关不同告警信号启动不同的音响和画面显示，并能实现事后的检索。

2.6 故障录波测距

变电站故障录波可根据需要采用两种方式实现，一是集中式配置专用故障录波器，并能与监控系统通信。另一种是分散型，即由微机保护装置兼作记录及测距计算，再将数字化的波型及测距结果送监控系统由监控系统存储和分析。

2.7 系统的自诊断和自恢复系统

系统内各插件应具有自诊断功能，并把数据送往后台机和远方调度中心。对装置本身实时自检功能，方便维护与维修，可对其各部分采用查询标准输入检测等方法实时检查，能快速发现装置内部的故障及缺陷，并给出提示，指出故障位置，要具有可维护性和可扩展性。

2.8 数据处理和记录

历史数据的形成和存储是数据处理的主要内容，它包括上一级调度中心，变电管理和保护专业要求的数据，主要有:(1)断路器动作次数;(2)断路器切除故障时截断容量和跳闸操作次数的累计数;(3)输电线路的有功、无功，变压器的有功、无功、母线电压定时记录的最大，最小值及其时间;(4)独立负荷有功、无功，每天的峰谷值及其时间;(5)控制操作及修改整定值的记录。根据需要，该功能可在变电站当地全部实现，也可在远动操作中心或调度中心实现。

2.9 GPS同步功能

用GPS卫星对时系统，确保了系统内所有单元时钟的同步性和精确性，有利于故障时对整个电网系统的全面分析。

2.10 人机联系系统的自诊断功能

系统内各插件应具有自诊断功能，自诊断信息也像被采集的数据一样周期性地送往后台机和远方调度中心或操作控制中心与远方控制中心的通信。

三、提高变电站综合自动化系统可靠性的措施

变电站综合自动化系统具有功能强、自动化水平高、缩短维修周期及可实现无人值班等优越性，但由于它是高技术在变电站的应用，目前不少工作在变电站第一线的技术人员与运行人员，对它的技术和系统结构还不了解，对其可靠性问题还比较担心;另一方面，变电站综合自动化系统内部各个子系统都为低电平的弱电系统，但它们的工作环境是电磁干扰极其严重的强电场所，确实会影响到各个元器件的正常工作。

3.1 抑制干扰源的影响

外部干扰源是变电站综合自动化系统外部产生的，无法消除。但这些干扰往往是通过连接导线由端子串入自动化系统的。因此，可采取屏蔽措施及减少强电回路的感应耦合等方法。

3.2 接地和减少共阻抗耦合

接地是变电站综合自动化系统抑制干扰的主要方法。在变电站设计和施工过程中，把接地和屏蔽很好地结合起来，可以解决大部分干扰问题。行之有效的接地有一次系统接地、二次系统接地、变电站综合自动化系统的工作接地等。

3.3 隔离措施

采取良好的隔离和接地措施，可以减小干扰传导侵入。在变电站综合自动化系统中行之有效的隔离措施有模拟量的隔离、开关量输入、输出的隔离及其他隔离措施。

3.4 滤波

滤波是抑制自动化系统模拟量输入通道传导干扰的主要手段之一。模拟量输入通道受到的干扰有差模干扰和共模干扰两种。对于串入信号回路的差模干扰，采用滤波的方法可以有效地滤除;对于共模干扰可采用双端对称输入来抑制。

3.5 计算机供电电源的抗干扰措施

大多数综合自动化系统的监控机或管理机的供电电源常采用交流220V，一般取自站用变压器，这种情况下，电网的冲击，电压和频率的波动将直接影响到微机系统运行的可靠性和稳定性，甚至会造成死机。对计算机交流供电系统可采用隔离变压器隔离、电源滤波器、不间断电源UPS及氧化锌压敏电阻等抗干扰措施。

结语：变电站是输变电工程中的重要的一个环节，关系到整个输变电工程质量的好坏，近年来，将变电站由常规站改为综合自动站渐渐成为一种趋势。综合自动站改造后的变电站，大大提高了变电站的工作效率。