探究智能变电站综自系统的设计与选型-电子发烧友网

摘要：当前，智能电网得到了良好发展，且应用覆盖范围日益扩大，电网建设的智能化水平得到了显著提高。在智能电网相应体系中，智能变电站占据着关键性地位，对于智能电网的正常运行和良好发展具有至关重要的影响。文中简述了智能变电站综合自动化系统的概念，并结合相关案例，探究了智能变电站综合自动化系统的设计与应用，以期为智能变电站综合自动化系统的相关研究提供借鉴。

关键词：智能变电站；综合自动化系统；设计；应用

安科瑞汪洋/汪小姐/汪女士（销售专员）联系方式：18702106706

1智能变电站综合自动化系统概述

智能变电站综合自动化系统采用集成化的智能设备，此类智能设备具有较强的**性和可靠性，且具有低碳环保的优势。智能变电站综合自动化系统要求全站信息实现数字化、通信平台实现网络化，并要求实现标准化的信息共享。通过对智能变电站综合自动化系统进行科学集成和优化，能实现对系统运行状态的实时监视，并强化对系统的操作控制和运行管理，且能对相关信息进行综合分析，还具备智能告警等功能。

2案例概况

某110kV智能变电站具备两台主变，具有2×50 MVA的总容量，所设置的电压等级分别110kV、35kV 以及10kV。其中，110kV接线采用单母分段方式，具有2回本期出线，并联220kV某变电站；35kV接线采用单母分段方式，具有2回本期出线；10kV接线采用单母分段方式，具有4回本期出线，且对2组电容器进行设置，具有2×4008 kvar的补偿容量。

3 智能变电站综合自动化系统整体设计方案

3.1系统结构及功能

该系统采用分层分布式结构，将间隔作为单位，按照对象实施具体设计。系统选用网络拓扑形式作为系统结构，以确保系统结构的可靠稳定。网络终端为变电站系统，具有较强的独立性，且能实现远方控制。就功能逻辑而言，变电站相应的自动化系统能实现对DL/T860相关规定的满足。系统主要由以下各层构成。

过程层。该层的主要构件包括智能终端、互感器以及合并单元，能实现对控制命令的执行，并实现对设备运行状态的监测，且具备对运行电气量进行采集的功能。

间隔层。该层主要包括如下子系统：网络记录分析、计量以及测量保护等，即使站控层以及网络处于失效状态，仍能实现对监控设备相关命令的执行。

站控层。该层除主机外，还包括网络打印机、操作员工作站等，能实现对人机联系界面的清晰生成，并对过程层与间隔层各自的运行状态进行掌控，同时，其内部构建有系统完善的管理以及监控站，能时刻保持与远方监控站以及调度的良好通信。

基于设计具体需求，该系统主要具备如下功能：遥测量；遥信；遥控；遥调。

3.2硬件

3.2.1站控层设备

远动通信装置，主要对调度端相应的接口以及规约转换等问题进行解决，且通信接口数量充足，能与调度端实现良好通信；主机兼操作员工作站，能确保实现安全可靠的操作，并增强操作的便捷性和直观性。站控层设备应具备主通道通信以及备通道通信的相应功能；配置相关装置，实现故障录波，并能实现通信记录分析，对网络通信状态进行监视，及时发现各类故障及隐患并发出警报，预先对故障处理策略进行科学拟定，实现对故障的快速排除；确保通信记录具备良好的完整性；对保护装置针对故障是否作出正确及时的应对反应进行了解，若未能作出应对，应及时查找并解决相关隐患；通信在线监视终端应具备相关功能，实现的远程维护和实时监视，实现对通信信息的完整记录，且能对通信隐患及相关故障发生告警，并能对通信状态实时的在线监视。

3.2.2间隔层设备

间隔层主要包括以下设备：主变保护与测控装置、智能终端、110kV线路以及相应的分段保护测控装置；35kV线路以及相应的集分段保护、计量测控以及故录等功能为一体的装置；10kV线路以及相应的集电容器保护、计量测控以及故录等功能为一体的装置。

3.2.3过程层设备

过程层主要包括以下设备：主变三侧合并单元、智能终端装置；主变非电量保护以及本体智能终端装置；主变中性点电流以及间隙电流并入主变110kV相应侧合并单元；110kV各间隔合并单元以及智能终端装置；110kV母线电压互感器合并单元以及智能终端装置。

3.3软件

对于各类异常状况以及事故，监控系统能对之进行自动分类，并发出警报，且能以事故呈现出的严重程度作为依据，对事故等级进行科学设定。当发生事故时，监控系统相应的标志等会保持闪光状态。当相关操作人员对之实施复位操作后，指示灯才会熄灭。监控系统还能对测点相应的限值以及越限值进行设置。当发生预先情况时，即将警报发出，并对控制传达相应的画面。

3.3.1 系统模块类型

监控系统主要有以下各层构成：（1）应用层，该层主要包括系统监控服务、通信管理以及系统主控等模块；（2）应用服务层，该层主要构件为应用服务器；（3）底层，该层主要包括历史以及参数数据库。

系统组态模块，主要包括以下模块。

图形监控模块。该模块能实现对变电站实际运行状态的实时监视，且能对之实施的控制操作。

历史报警模块。该模块可分为两类，一类是历史报警模块，能实现对历史报警相关信息的查询，并能实现对变电站相应的遥信变位以及各项事故的检索查询，并提供相关依据帮助事故排查分析；一类是实时报警模块，能实现对实时报警信息的准确描述。

曲线浏览模块。该模块可分为两类，一类是历史曲线模块，能通过曲线形式对模拟量相应的历史数据进行浏览；一类是实时曲线模块，将对象作为实时曲线的基准，能实现对模拟量对象相应的实际运行值趋势的浏览。

报表浏览模块。该模块能实现对报表相关数据信息的浏览。

事故追忆模块。该模块将事故发生前后的相关模拟量相应的数目及报警信息保存于历史库中，并能遵循设定时间相应的间隔实现对模拟量数据的采样。

4安科瑞Acrel-1000变电站综合自动化系统

4.1方案综述

Acrel-1000变电站综合自动化监控系统在逻辑功能上由站控层、间隔层二层设备组成，并用分层、开放式网络系统实现连接。站控层设备包括监控主机，提供站内运行的人机联系界面，实现管理控制间隔层设备等功能，形成全站监控，并与远方监控、调度通信；间隔层由若干个二次子系统组成，在站控层及站控层网络失效的情况下，仍能独立完成间隔层设备的就地监控功能。

针对工程具体情况，设计方案具有高可靠性，易于扩充和友好的人机界面，性能价格比优越，监控系统由站控层和间隔层两部分组成，采用分层分布式网络结构，站控层网络采用TCP/IP协议的以太网。站控层网络采用单网双机热备配置。

4.2应用场所

适用于公共建筑、工业建筑、居住建筑等各行业35kV以下电压等级的用户端配、用电系统运行监视和控制管理。

4.3系统结构

4.4系统功能

4.4.1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。

4.4.2报警处理

监控系统具有事故报警功能。事故报警包括非正常操作引起的断路器跳闸和保护装置动作信号；预告报警包括一般设备变位、状态异常信息、模拟量或温度量越限等。

1）事故报警。事故状态方式时，事故报警立即发出音响报警（报警音量任意调节），操作员工作站的显示画面上用颜色改变并闪烁表示该设备变位，同时弹窗显示红色报警条文，报警分为实时报警和历史报警，历史报警条文具备选择查询并打印的功能。

事故报警通过手动，每次确认一次报警。报警一旦确认，声音、闪光即停止。

次事故报警发生阶段，允许下一个报警信号进入，即次报警不覆盖上一次的报警内容。报警处理具备在主计算机上予以定义或退出的功能。

2）对每一测量值（包括计算量值），由用户序列设置四种规定的运行限值（物理下限、告警下限、告警上限、物理上限），分别定义作为预告报警和事故报警。

3）开关事故跳闸到次数或开关拉闸到次数，推出报警信息，提示用户检修。

4）报警方式。

报警方式具有多种表现形式，包括弹窗、画面闪烁、声光报警器、语音、短信、电话等但不限于以上几种方式，用户根据自己的需要添加或修改报警信息。

4.4.3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：

*控制，设备就地检修控制。具有优先的控制权。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。

级控制，间隔层后备控制。其与*三级控制的切换在间隔层完成。

*三级控制，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。

*四级控制，远方控制，优先。

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，以确保操作的性和正确性。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：35kV及以下断路器；35kV及以下隔离开关及带电动机构的接地开关；站用电380V断路器；主变压器分接头；继电保护装置的远方复归及远方投退连接片。

3）定时控制。操作员对需要控制的电气设备进行定时控制操作，设定启动和关闭时间，完成定时控制。

4）监控系统的控制输出。控制输出的接点为无源接点，接点的容量对直流为110V（220V）、5A，对交流为220V、5A。

4.4.4用户权限管理

系统设置了用户权限管理功能，通过用户权限管理能够防止未经授权的操作系统可以定义不同操作权限的权限组（如管理员、维护员、值班员组等），在每个权限组里添加用户名和密码，为系统运行、维护、管理提供可靠的保障。

5系统硬件配置

应用场合	型号	图片	保护功能
35kV变电站综合自动化系统	Acrel- 1000		可显示变电站主接线图，模拟配电网络运行，实现无人值班模式；根据顺序事件记录、历史曲线、故障录波，协助运维人员实现快速故障分析、定位和排除问题，尽量缩短停电时间；实时采集各回路、设备的电流、电压、功率、电能以及谐波、电压波动等参数，对配电系统和用电设备进行用能分析和能效管理
网关	ANet- 2E8S1		8路RS485串口，光耦隔离，2路以太网接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA等协议的数据接入，ModbusTCP（主、从）、104（主、从）、建筑能耗、SNMP、MQTT等协议上传，支持断点续传、XML、JSON进行数据传输、支持标准8GBSD卡（32GB）、支持不同协议向多平台转发数据；每个设备的多个报警设置。输入电源：AC/DC220V，导轨式安装。
35kV/10kV/6kV 弧光保护	ARB5-M		主控单元，可接20路弧光信号或4个扩展单元，配置弧光保护（8组）、失灵保护（4组）、TA断线监测（4组）、11个跳闸出口；
	ARB5-E		扩展单元，多可以插接6块扩展插件，每个扩展插件可以采集5路弧光信号：
	ARB5-S		弧光探头，可安装于中压开关柜的母线室、断路器室或电缆室，也可于低压柜。弧光探头的检测范围为180°，半径0.5m的扇形区域；
35kV/10kV/6kV 进线柜电能质量在线监测	APView500		相电压电流＋零序电压零序电流，电压电流不平衡度，有功无功功率及电能、事件告警及故障录波，谐波（电压/电流63次谐波、63组间谐波、谐波相角、谐波含有率、谐波功率、谐波畸变率、K因子）、波动/闪变、电压暂升、电压暂降、电压瞬态、电压中断、1024点波形采样、触发及定时录波，波形实时显示及故障波形查看，PQDIF格式文件存储，内存32G，16D0＋22D1，通讯2RS485＋1RS232＋1GPS，3以太网接口（＋1维护网口）＋1USB接口支持U盘读取数据，支持61850协议。
35kV/100kV/6kV 间隔智能操控、节点测温	ASD500		5寸大液晶彩屏动态显示一次模拟图及弹簧储能指示、高压带电显示及闭锁、验电、核相、3路温温度控制及显示、远方/就地、分合闸、储能旋钮预分预合闪光指示、分合闸完好指示、分合闸回路电压测量、人体感应、柜内照明控制、1路以太网、2路RS485、1路USB接口、GPS对时、高压柜内电气接点无线测温、全电参量测温、脉冲输出、4～20mA输出；
35kV/10kV/ 6kV传感器	ATE400		合金片固定，CT感应取电，启动电流大于5A，测温范围-50-125℃，测量精度±1℃；无线传输距离空旷150米；
35kV/10kV/6kV 间隔电参量测量	APM830		三相（1、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序电流In，四象限电能，实时及需量，本月和上月值，电流、电压不平衡度，66种报警类型及外部事件（SOE）各16条事件记录，支持SD卡扩展记录，2-63次谐波，2D1＋2D0，RS485/Modbus，LCD显示；
变压器绕组温度检测	ARTM-8		8路温度巡检，预埋PT100，RS485接口，2路继电器输出；
变压器接头测温低压进出线柜接头测温	ARTM-Pn-E		无线测温采集可接入60个无线测温传感器；U、I、P、Q等全电参量测量；2路告警输出；1路RS485通讯；
变压器接头测温低压进出线柜接头测温	ATE400		合金片固定，CT感应取电，启动电流大于5A，测温范围-50-125C，测量精度±1℃；无线传输距离空旷150米；
柜内环境温湿度	AHE100		无线温湿度传感器，温度精度：±1℃，湿度精度：±3％RH，发射频率：5min，传输距离：200m，电池寿命：≥3年（可更换）
柜内环境温湿度	ATC600		两种工作模式：终端、中继。ATC600-Z做中继透传，ATC600-Z到ATC600-C的传输距离空旷1000m，ATC600-C可接收AHE传输的数据，1路485,2路报警出口。

应用场合	型号	图片	保护功能	其他功能
35kV/10kV/ 6kV进线	AM6-L		三段式过流保护（带方向、低压闭锁）、过负荷保护、PT断线告警、逆功率保护、三相一次重合闸、低频减载、检同期、合环保护、断路器失灵保护；	操作回路、双以太网口、双485口、 2路4-20mA变送输出、故障录波、 GPS对时、全电量测量直流量测量
35kV/10kV/ 6kV馈线	AM6-L		三段式过流保护（带方向、低压闭锁）、过负荷保护、PT断线告警、逆功率保护、三相一次重合闸、低频减载、检同期、合环保护、断路器失灵保护；
35kV主变（2000kVA以上）	AM6-D2/ AM-3		两圈变/三圈变差动速断保护、比例制动差动保护；
35kV主变（2000kVA以上）	AM6-TB		变压器后备保护测控、三段式过流保护（带方向、复合电压闭锁）、非电量保护、启动通风保护、PT断线告警、遥调升档、遥调降档、遥调急停；
35kV/10kV/ 6kV厂用变	AM6-S		三段式过流保护（带方向、复合电压闭锁）、零序过流、过负荷保护（告警/跳闸）、控故障告警、PT断线告警、非电量保护；
35kV电机（2000kW以上）	AM6-MD		差动速断保护、比例差动保护、过流、过负荷、堵转等电机综合保护；
10kV/6kV 异步电机	AM6-M		两段式过流/零序过流/负序过流保护、过负荷保护（告警/跳闸）、低电压保护、PT断线告警、堵转保护、启动超时、热过载保护、电压不平衡；
35kV/10kV/6kV PT监测	AM6-UB		PT并列/解列、PT监测；
10kV/6kV 电容器	AM6-C		两段式过流/零序过流保护、过负荷保护（告警/跳闸）、PT断线告警、过电压/欠电压跳闸、不平衡电压/电流保护；
35kV/10kV/ 6kV母联	AM6-B		两进线备投/母联备投/自适应备投、联切备投、三段式过流保护（带方向、复合电压闭锁）、PT断线告警、过负荷联切/告警、检同期、合环保护；