本站原创【摘 要】在科技、经济飞速发展的今天,变电所发展自动化领域中,先进的电气设备已逐渐去代替老的、传统化的电气设备；特别是智能化数字开关、光电式互感器、等机电一体化设备的出现,变电所自动化技术即将进入数字化新阶段.本文主要针对目前石油化工企业110Kv、35Kv与10Kv变电所自动化系统的特点,对其结构及功能等进行概括地阐述.
【关 键 词】变电所综合自动化构成特点
1综合自动化变电所研究的主要内容
变电所自动化技术经过近几年的发展已经达到了更高的水平.自动化技术的大范围采用,使得我国城乡电网改造与工厂建设都已经大部分实现了无人值班,同时,自动化新技术在110kV及以上的超高压变电所建设中也得到了大量的采用,从而使电网建设的现代化水平得到了很大程度的提高,输配电和电网调度的可能性得到了增强,不仅如此,自动化技术的应用也使得变电所建设的总造价还得以降低,这已经成为了不争的事实.
对石油化工企业的110Kv变电所,为了确保电力系统安全、经济运行,通过对于先进的计算机技术、通信技术的有效应用,使得新的电气设备的保护和控制技术应用得到了充分的技术支持,变电所监视、控制问题得到了有效的解决,各专业之间在技术上、管理上实现了有机的结合；配合的默契程度也得到极大的促进,自动化技术的采用为电力系统自动化进一步发展打下了坚实的基础,变电所的安全性、可靠性得到大幅度的提高,运行质量也更为稳定.例如,高压电器设备本身监视信息的采集工作,变压器、避雷器以及断路器等设备的绝缘和状态等；故障录波器和继电保护等装置完成的各种故障前后瞬态状态量和电气量记录数据的采集工作,在完成上述工作后将相关信息报送给调度中心,以便为检修计划的制定、电气设备的监视以及将来的事故分析提供准确的原始数据.全面实现变电所综合自动化,对新建变电所不再实行过去的常规测量监视、保护、控制屏,实现由少人值班逐步向无人值班的过渡；对于老变电所的控制、测量监视等各方面进行技术改造,以进一步达到少人甚至无人值班的目的.
对于35Kv与10Kv的变电所,应当将改进和提高用电质量,提高供电安全与供电质量作为工作重点.更为高效地利用变电所综合自动化系统,全面改造与提升变电所的二次设备,不再使用原有的测量、保护、控制和监视屏,全面提高变电所综合自动化程度,以使变电所的控制和监视技术水平得到全面提升,使变电所管理得到有效的改进,最终使变电所无人值班得以实现.
要实现变电所的综合自动化应当从以下几方面着手：
（1）电网运行参数、设备运行状态的随时在线监视；设备本身异常运行的自检和自诊断工作.
（2）如果发现装置内部异常或变电所设备异常变化,为防止事态扩大,并保护其他设备安全,应当立即自动报警并闭锁相应的出口.
（3）如果电网出现事故,为将故障限制在最小范围,应当快速判断、决策,采样,并迅速隔离和消除事故.
（4）为确保自动和遥控调整电能质量,应当实现变电所运行参数的在线统计、计算、存储、分析报表和远端传输.
2综合自动化变电所系统具有如下的特点
变电所综合自动化系统的主要特点包括系统结构微机化、功能综合化、操作监视屏幕化、测量显示数字化、运行管理智能化等几个方面.
2.1微机化的分级分布式系统结构
不同配置的单片机或微型计算机共同组成了综合自动化系统内各子系统和各功能模块,其系统结构采用分布式结构,应用通讯技术,并通过总线、网络等,将数据采集、控制、微机保护等各个子系统连接起来,构成一个呈现分级分布式的整体系统.
2.2综合化的功能
变电所综合自动化系统具有多种技术密集、多种专业技术相互配合、相互交叉的特点.它是以数据通信技术、计算机硬件和软件技术为基础逐步发展而来的.是变电所内全部二次设备（除交、直流电源以外）的综合集成.而微机监控子系统则是原来的模拟屏、操作屏、仪表屏、显示屏以及远动装置、变送器柜、信号系统等各项功能的综合集成；微机保护子系统替代了以前晶体管式或电磁式的保护装置；监控系统和微机保护子系统相结合,综合了故障测距、故障录波、中性点非直接接地系统和无功电压调节等子系统的各项功能.
2.3屏幕化的操作监视
综合自动化变电所的实现,以CRT屏幕上的实时主接线画面来取代以前常规的庞大模拟屏；用屏幕上的鼠标操作或键盘操作来取代常规在控制屏上或断路器安装处进行的分、合闸操作；用计算机屏幕上的软连接片所取代了常规在保护屏上的硬连接片；以屏幕文字提示或语言报警以及画面闪烁取代了常规的光字牌报警信号；通过计算机上的CRT显示器,可以实现对整个变电所运行情况的实时监视并对各开关设备进行操作控制.
2.4数字化的测量显示
常规的指针式仪表被CRT显示器上的数字显示所取代,实现了更为明了和直观的数据显示；而原来的人工抄表被打印机打印报表取代,这样一方面减轻了值班员的劳动强度或者直接节省了人力,另一方面还提高了测量精度及准确性,提升了管理的科学性.2.5智能化的运行管理
变电所运行管理自动化系统应包括电力生产运行数据、状态记录统计无纸化；数据信息分层、分流交换自动化；变电所运行发生故障时能即时提供故障分析报告,指出故障原因,提出故障处理意见；系统能自动发出变电所设备检修报告,即常规的变电所设备“定期检修”改变为“状态检修”.
要实现无人值班（或少人值班）,变电所综合自动化是一种最重要的手段,根据重要性和电压等级的不同,变电所实现无人值班的要求和手段有所差别.但是,通过采取各种技术手段,使变电所整体的自动化水平得以提高,发生事故的机会得以减少,这些都是实现无人值班的关键；只有这样,才能缩短事故处理和恢复的时间,使变电所的整体运行更为可靠和稳定.3综合自动化系统变电所可以实现的各种功能
3.1微机保护功能
此种保护是对站内所有的电气设备进行的保护.主要包括母线保护,变压器保护,线路保护,设备自投及电容器保护,低频减载等自动安全装置.上述各类保护还具有存储多套定值、故障记录、适合当地修改定值等其他功能.
3.2数据采集功能
3.2.1状态量采集功能
隔离开关状态,断路器状态,变电所一次设备告警信号及变压器分接头信号等均属于状态量的范畴.目前这些信号大多数采用的是光电隔离方式输入系统,也可通过通信方式获得.保护动作信号与其他信号不同,采用的是计算机局域网通过通信方式获得.
3.2.2模拟量采集功能
线路电压,各段母线电压,馈线电流,电压和功率值,频率,相位,电流和功率值等,这些都是变电所采集的模拟量.此外还有变电所室温,变压器油温等一些非电量数据的采集.模拟量采集精度应当可以满足SCADA系统的需要.
3.2.3脉冲量功能
脉冲量主要是脉冲电度表的输出脉冲,是也采用光电隔离方式与系统相连接的,内部采用计数器对脉冲个数进行统计,实现对电能的准确测量.
3.3故障录波测距和事件记录功能
事件记录应当包含开关跳合记录以及保护动作序列记录两个方面.其SOE的分辨率一般应当在1～10ms之间,这样可以满足不同电压等级对SOE的不同要求.变电所故障录波配置专用故障录波器,并能与监控系统通信.
3.4控制和操作闭锁功能
操作人员可通过CRT屏幕对隔离开关,断路器,电容器组投切,变压器分接头进行远程控制操作.为了防止由于系统故障造成的被控设备无法操作,在系统设计时应当保留人工手动直接跳合闸手段.操作闭锁有以下内容：
（1）电脑五防及闭锁系统；
（2）根据实时状态信息,自动实现断路器,刀闸的操作闭锁功能.
（3）操作出口有同时操作闭锁功能.
（4）操作出口有跳合闭锁功能.
3.5同期合闸和同期检测功能
该功能可分别以自动和手动两种方式实现.可以选择由独立的同期设备实现,也可以通过微机保护软件模块得以实现.
3.6无功和电压的就地控制功能
电压和无功的控制一般采用调整投切电容器组,变压器分接头,同步调相机,电抗器组等方式实现.操作方式可以手动也可以自动,人工操作的情况下,可以就地控制或者远程控制.
3.7数据处理功能
数据处理的主要内容是数据处理和记录历史数据的形成和存储,其中,上一级调度中心,变电管理和保护专业要求的数据也包括在内.具体包括：
（1）断路器动作的次数信息；
（2）断路器切除故障时跳闸操作次数和截断容量的累计数量；
（3）变压器的有功、无功、输电线路的有功、无功,母线电压定时记录的最小,最大值及其时间数据.
（4）独立负荷每天的峰谷值,有功、无功及其时间数据.
（5）修改整定值及的控制操作记录；根据需要,该功能既可以在变电所当地全部手动实现,也可在远程调度中心或操作中心实现.
3.8系统的自诊断功能
系统内部各种功能插件应当具有自诊断功能,自诊断信息与被采集的数据一样,被周期性地送往后台主控计算机和远方调度中心或操作控制中心进行处理.
3.9与远程控制中心的通信功能
本功能在常规远动‘四遥’的基础上又增加了远方修改故障录波、整定保护定值与测距信号的远传等,其信息量远远超过了传统的远动系统.根据现场的不同要求,系统应当具有通信通道的切换及备用功能,确保通信的可靠性,不仅如此,还应当具备同多个调度中心不同方式的多种通信接口,且各通信口及MODEM应避免干扰,相互独立.保护和故障录波信息可以采用独立的通信接口与调度中心连接,通信规约应满足调度中心的要求,符合国家标准及IEC标准等相关行业标准.
3.10防火、保安系统插件功能
从设计原则而言,无人值班变电所应具有防火、保安措施.
4变电所综合自动化系统的现状及发展趋势
综合自动化的变电所在新建的一些变电所的运行中表现出了很明显的技术先进、功能齐全、结构简单、安全可靠等特点；经过十多年的发展和完善,目前已经达到很高的水平.在我国城乡电网的改造与工厂的建设中,不仅中、低压变电所大范围采用了自动化技术而实现了无人值班,而且在220kV及以上的超高压变电所建设中也大量采用了各种新的自动化技术,从而使电网建设的现代化水平得到了极大程度的提高.综合自动化技术的运用,不仅使输配电和电网调度的可靠性得到增强,同时也使得变电所建设的总造价得以有效地降低.
5结语
由以上的分析我们可以看到,变电所综合自动化技术的采用,对于提高电网的安全和经济运行水平、实现电网调度自动化和现场运行管理现代化可以起到极大的促进作用,它将使电网一次、二次系统的效能和可靠性得到大大增强,同时,对于保证电网的安全稳定运行也具有相当重大的意义.
变电所综合自动化,促进了无人值班变电站的实现,可以利用远动技术使电网调度迅速而准确地获得变电站运行的实时信息,完整地掌握变电站的实时运行状态,及时发现变电站运行的故障并做出相应的决策和处理,同时可以使值班管理人员根据变配电系统的运行情况进行负荷分析、合理调度、远控合分闸、躲峰填谷,把握安全控制、事故处理的主动性,减少和避免误操作、误判断,缩短事故停电时间,实现对变配电系统的现代化运行管理.
总之,变电所综合自动化系统具有可靠性高、抗干扰能力强、实时性好及维护简单等特点.随着计算机技术的迅速发展,变配电站的计算机化进程越来越快,变配电所计算机监控及无人值守已成为当今电气自动化领域的发展趋势,随着科学技术的不断进步以及硬件软件环境的不断改善,综合自动化技术的优越性也必将进一步地展现出来.