变电站综合自动化系统在企业变电站中应用分析

摘 要：变电站的综合自动化水平随着电子计算机技术、微机自动化技术和远动通信技术的进步而得到飞速发展，继110kV、220kV等高等级别变电站之后，在35/10kV企业变配电站中也开始注重综合自动化系统的应用，提高变电站的监控和管理工作效率。本文将对综合自动化系统的设计结构及其特点进行剖析，并以35/10kV变电站为研究对象分析其中的应用作用，希望可以为提高变电站综合自动化的应用效率提供科学参考。

1.变电站综合自动化系统设计结构

目前在35/10kV变电站中，在对综合自动化系统进行应用时，需要根据不同变电站的不同运行和管理情况，采用不同的自动化系统，而当前，综合自动化系统主要分为两种：

★集中式结构。

集中式的结构形式是以变电站的规模大小为依据，来确定监控主机、保护装置、数据采集系统等的 容量和功能配置，由计算机系统集中采集、计算和处理各种开关量、模拟量等信息，从而完成各项要求的功能。 其典型系统框图如图 1 所示。 集中式结构的系统处理能力一般，开放性、扩展性、可维护性较差，开发潜力不足，抗干扰水平低，要求监控主机、保护装置有较高的配置和性能。

★分层分布式组屏结构。

随着时代的发展和技术的进步，分层分布式结构得到了广泛应用。通常情况下，系统的功能在逻辑上既分配在变电站站控层，同时通过通信层连接分配在单元层或间隔层的监控设备或微机保护装置，达到远程控制目的，它以微型计算机为基础，实现对变电站传统的继电保护、测量手段、控制方式以及通信和管理模式的改造。站控层布置有系统设施，同时在通信层布置系统设施，实现数据集中采集功能。该系统将功能分散在各层，但实行集中管理。其优越性在于：变电站主控室的面积显著缩小;设备安装时距离尽量缩短，电缆使用量大幅减少;现场的工程量减少，缩短了施工工期，节省了投资;分层分散式组屏结构形式可根据需求采用不同的组态形式，有良好的可靠性，方便系统维护，扩展性较好。安科瑞 王晶淼

2.某35kV变电站内的综合自动化系统应用

2.1.系统设计结构选择

本站采取了分层分布式集中组屏的结构形式，将自动化设施分为变电站站控层设施和间隔层设施。变电站站控层设施包含变电站监控主机、远动柜(通信总控单元)等，各间隔层设备采集的模拟量、开关量以及用电量等由通信层设施收集处理后，再上传给监控主机，监控主机下发给通信层设备的控制领命，通信管理机采集处理后，将控制指令发送给现场设备设施。各种实时信息由间隔层设施完成采集，一次设备的运行状态由间隔层设施进行监控。主变测控保护柜(变压器状态遥信、温度遥测、高低压侧电参量遥测等)、公共测控柜(公共设备遥信遥测、温度遥测、交直流电压电流遥测等)、主变计量屏等安装在主控室内，其余保护测控装置则分散布置在各金属铠装移出式真空开关柜上。所有具有通信能力的智能设备均能与计算机监控系统通信。后台监控系统冗余配置计算机2台，实现双机热备功能，接收通信总控单元上传信息。配置远动主机1台，完成值班人员的远方“四遥”操作。计算机上安装SCADA系统软件，结构模块化，运行可靠，维护检修方便，有较好的开放性。配置电源系统实现了当变电站交流失电时仍能给监控主机提供交流电源的作用。

2.2.对整个变电站的运行情况进行监控和管理

(1)对线路运行情况进行监控和管理。线路是整个变电站的命脉，在变电站运行过程中，如果线路出现问题，就会对整个变电站运行情况造成影响，严重时甚至会导致整个变电站陷入瘫痪状态。因此在35kV变电站中，就需要通过对综合自动化系统的应用，来实现对整个线路运行情况的监控和管理。通过自动化系统，可以对变电站中所有接地点以及馈线进行监控，并在其运行过程中对线路的运行、接地情况以及异常工作状态进行监控。如果发现问题，则自动启动保护方案，避免造成更严重影响。35kV进线柜各配置一台电能质量监测装置APView500，监测电能质量如电压谐波与不平衡/电压偏差/频率偏差/电压波动与闪变等稳态数据、电压暂升/暂降/短时中断暂态数据，当检测到电能质量异常时，触发故障录波与数据记录，为后续的电能质量分析提供数据支撑。

(2)35kV变电站中，变压器是整个变电站的核心，在变电站的运行中，应该对其进行监控和保护，因此在自动化系统中，就由监控和保护两个独立的子系统对变压器进行管理。为了实时观察和集中管理降压变压器运行状态，方便降压变压器二次监控设备的安装和检修，提高保护可靠性和灵敏性，35kV/10kV 降压变压器回路采用整套主变保护装置集中组屏方式，配置主变保护屏。屏柜设立在电气监控室，屏柜上装设1台差动保护装置AM5SE-D2、1台高后备保护装置AM5SE-TB、1台低后备保护装置AM5SE-TB、1台高侧测控装置AM5SE-K、1台低侧测控装置AM5SE-K、1只变压器温控仪ARTM-8、1台档位变送器UP858-19AN及转换开关、压板、空气开关等其他控制设备。

差动保护装置：作为降压变压器内部及引出线短路故障的主保护，其作用是对变压器一侧的电流及电压进行监控，如发现问题，及时发出预警信息，动作后跳降压变压器高低两侧断路器，避免变压器发生故障;

高低后备保护装置：作为35kV侧/10kV侧的后备保护以及变压器的非电量保护，其作用是在前两个装置都无法正常运行的情况下，通过智能和人工的配合，来完成对整个变压器运行的监控和保护，动作后跳降压变压器高低两侧断路器，避免其出现故障，影响整个变电站的运行。

高低侧测控装置：用于监测35kV侧/10kV侧测量电流、测量电压;

变压器温控器：监测降压变压器内部绕组温度，将测量的数据反馈回控制系统进行分析，一旦出问题及时后台对变压器进行保护处理;

档位变送器：监测主变压器在工作中的接头位置，用于降压变压器档位测量及有载调压。

2.3.变电站综合自动化系统应用系统

在35kV变电站中，综合自动化系统应用的主要功能，就是实现了整个变电站监控和管理的智能化，即通过系统，能够实现对整个变电站运行情况的智能监管。首先，在其应用过程中，可以通过监控系统对整个变电站进行监控，并且通过微机结构实现人机互动，对整个变电站的监控进行机械操作;其次，应用系统可以实现对整个变电站内所有线路和设备运行数据的监测和分析。如果发现问题，可以通过系统进行提示，有系统或者是人工及时进行解决，避免对整个变电站的运行造成影响;实现整个系统内的数据监测、信息共享，工作人员仅需要依靠系统便能够实现对变电站的远程操控，大大提高了整个变电站的运行和管理效率。安科瑞 王晶淼

3.Acrel-1000综自系统主要功能

3.1.实时监测

Acrel-1000变电站综合自动化系统，以配电一次图的形式直观显示配电线路的运行状态，实时监测各回路电压、电流、功率、功率因数等电参数信息，动态监视各配电回路断路器、隔离开关、地刀等合、分闸状态及有关故障、告警等信号。

其中，配电系统中可以用光字牌形式展示监测的开关量，主要有：断路器分、合闸信号，手车工作、试验位置信号，远方/就地切换位置信号、弹簧储能状态信号、接地刀合分信号、变压器超温跳闸信号、高温报警信号，保护跳闸信号和事故预告信。

3.2.电能统计报表

系统同时具备定时抄表汇总统计功能，用户可以自主查询自系统正常运行以来任意时间段内各配电节点的用电情况，即该节点进线用电量与各分支回路消耗电量的统计分析报表。

3.3.调节与控制

操作员对需要控制的电气设备进行控制操作。监控系统具有操作监护功能，允许监护人员在操作员工作站上实施监护，避免误操作。

操作控制分为四级：

1、设备就地检修控制。具有高优先级的控制权。当操作人员将就地设备的远方/就地切换开关放在就地位置时，将闭锁所有其他控制功能，只进行现场操作。

2、间隔层后备控制。其与站控层控制的切换在间隔层完成。

3、站控层控制。该级控制在操作员工作站上完成，具有远方/站控层的切换。

4、远方控制，优先级低。

原则上间隔层控制和设备就地控制作为后备操作或检修操作手段。为防止误操作，在任何控制方式下都需采用分步操作，即选择、返校、执行，并在站级层设置操作员、监护员口令及线路代码，以确保操作的可靠性。对任何操作方式，保证只有在上一次操作步骤完成后，才进行下一步操作。同一时间只允许一种控制方式。

纳入控制的设备有：

a) 35kV及以下断路器;

b) 35kV及以下隔离开关及带电动机构的接地开关;

c) 站用电380V断路器;

d) 主变压器分接头;

e)继电保护装置的远方复归及远方投退连接片。

4.结语

变电站综合自动化系统在变电站的作用越来越显著，对实现电网调度自动化和运维管理现代化，提高电网的安全和可靠运行水平起到了很大的作用，因此电网中的变电站要进一步加强综合自动化系统水平，提高运维人员的技能，保证电网安全稳定运行。安科瑞 王晶淼

审核编辑：汤梓红