变电站综合自动化-论文.doc

变电站综合自动化

电气与信息工程系

简介
在电力系统内，电力主设备继电保护主要经历了电磁式、晶体管式、集成电路式、微机式保护4个阶段。特别是21世纪以来，电力工业突飞猛进，整个电力系统呈现出往超高电压等级、单机容量增大、大联网系统方向发展的趋势,这就对电力设备保护的可靠性、灵敏性、选择性和快速性提出了更高的要求。电力系统相关部门已把变电站自动化作为一项新技术革新手段应用于电力电网，各大专业厂家亦把变电站自动化系统的开发作为重点研发项目，不断地完善和改进，相应地推出各具特色的变电站综合自动化系统，以满足电力系统发展的要求。
随着科学技术的不断发展，计算机控制技术广泛应用于电力系统的变电站自动化系统中，以微机控制为代表的变电站综合自动化系统取代传统的变电站二次系统，成为当前电力系统自动化发展的主流。变电站自动化系统以其系统功能强大、结构简单可靠、可扩展性强、兼容性好等特点逐步为市场所接受，在国内经济发达地区已经得到广泛应用。
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、通信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、自动装置及远动装置等)的功能进行重新组合、优化设计，对变电站全部设备的运行情况执行监视、测量、控制和协调的一种综合性的自动化系统。通过变电站综合自动化系统内各设备间相互交换信息，数据共享，完成变电站运行监视和控制任务。变电站综合自动化替代了变电站常规二次设备，简化了变电站二次接线。变电站综合自动化是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、向用户提供高质量电能的一项重要技术措施。

功能的综合是其区别于常规变电站的最大两个原则
一是中低压变电站采用自动化系统，以便更好地实施无人值班，达到减人增效的目的；
二是对高压变电站（220kV及以上）的建设和设计来说，是要求用先进的控制方式，解决各专业在技术上分散、自成系统，重复投资，甚至影响运行可靠性。特点,它以计算机技术为基础, 以数据通讯为手段,以信息共享为目标.

最新变电站综合自动化
所谓最新的变电站综合自动化，就是广泛采用微机保护和微机远动技术，分别采集变电站的模拟量、脉冲量、开关状 态量及一些非电量信号，经过功能的重新组合，按照预定的程序和要求实现变电站监视、测量、协调和控制自动化的集合体和全过程，从而实现数据共享和资源共享，提高变电站自动化的整体效益。
随着智能化开关、光电式电流电压互感器、一次运行设备在线状态检测、变电站运行操作培训仿真、液晶显示、远程监控等技术日趋成熟，以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用，三化;改造和无人值班变电站的进一步发展，要求变电站综合自动化系统运行高效、实时、可靠，从而提高电网安全稳定运行水平。继电保护技术未来趋势将是向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化的方向发展 新的变电站综合自动化系统，利用组屏取代了常规的仪表屏柜以及一些中央信号装置，经过优化组合成为系统，节省了变电站、控制室和配电室的占地面积，缩短建设工期，提高了变电站的自动化水平，减少人为事故，保证了供电质量，有利于电网安全稳定运行,实现了电力系统的减员增效目标，提高了企业的劳动生产率和经济效益。
现在市场上流通着有各种各样的自动化系统，并且在不断地改进和更新。我们所熟悉的有北京四方CSC2000变电站综合自动化系统、南瑞继科技BSJ-2200监控系统、国电南自PS6000变电站自动化系统、许继电气CBZ8000变电站自动化系统、深圳南自的ISA300变电站综合自动化系统等。电压等级不同又有一些功能不一致。 本文主要根据南瑞继保RCS9700变电站综合自动化系统在110kV变电站的最新应用情况进行分析。针对变电站综合自动化系统的功能设计、结构、性能、安装和试验等方面的技术要求，展开论述。 2.1 设计原则和特点 变电站一期工程包括：三卷变1台，绕组电压等级为110 kV /35kV/10kV；35kV线路2回，35kV旁路1回；110kV线路1回，110kV旁路1回；10kV部分出线11回,电容器组2组，10kV站用变一台。
综合自动化系统设计过程中始终贯穿着充分保证可靠性这一原则，采用分散分层分布式模块化结构，各保护、测量、控制、通信等各个模块之间既相互独立又互相联系。
发展历程
全国第一套微机保护装置----1984国电南自
全国第一套分布式综合自动化系统----1994大庆
全国第一套就地安装保护装置----1995 CSL200A
全国第一套220kV综合自动化变电站----1996珠海南屏
全国第一套全下放式220kV综合自动化变电站----1999丹东
全国第一套全国产500kV综合自动化变电站----1999南昌
全国第一套将专家系统应用到变电站综合自动化系统中--2000
国内第一家引进现场总线LonWorks (四方公司引进,四方公司由华北电力大学教授,工程院院士杨奇逊老师创办)
随着IEC61850标准的诞生，变电站综合自动化系统又迎来了新一轮的发展机遇。
变电站综合自动化系统的功能介绍
　　随着变电站综合自动化技术的不断更新和发展，现今变电站综合自动化技术所实现的功能越来越多，常见的有以下七大功能。
　　1.微机保护功能：系统能实现变电站内所有的电气设备的保护（如线路保护，变压器保护，母线保护，电容器保护及备自投，低频减载等），各类保护应具有 故障记录、存储多套定值、显示和当地修改定值、与监控系统通信等功能。
　　2.数据采集及处理功能：它能采集状态数据，模拟数据和脉冲数据并根据需要进行数据处理。
　　2.1状态量采集
　　系统能够采集断路器状态，隔离开关状态，变压器分接头信号及变电站一次设备告警信号、事故跳闸总信号、预告信号等状态量。
　　2.2模拟量采集
　　系统能够采集母线电压、线路电压，电流和有功、无功功率值、馈线电流，电压和有功、无功功率值等常规的典型模拟量。
　　3.事件记录和故障录波测距
　　事件记录应包含保护动作序列记录，开关跳合记录。变电站故障录波通常采用两种，一种是采用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处理与分析。
　　4.控制和操作功能
　　操作人员可通过后台人机界面进行断路器，隔离开关，变压器分接头，电容器组投切等远方操作。同时在系统设计时保留了人工直接跳合闸手段，防止系统故障时无法远动操作。
　　5.系统的自诊断功能
　　系统内各插件应都具有自诊断功能，对装置本身实时自检功能，以便快速发现故障及故障位置、故障类型，快速维护和维修。
6.数据记录功能：系统对历史数据具有存储记录功能，方便调度人员、检修人员查询、数据分析，这些历史数据主要有：断路器动作次数；断路器切除故障时截断容量和跳闸操作次数的累计数；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；独立负荷有功、无功，每天的峰谷值及其时间；控制操作及修改整定值的记录等。

变电站综合自动化基本特征
1）功能实现综合化。变电站综合自动化技术是在微机技术、数据通信技术、自动化技术基础上发展起来。它综合了变电站内除一次设备和交、直流电源以外的全部二次设备，
2）系统构成模块化。保护、控制、测量装置的数字化（采用微机实现，并具有数字化通信能力）利于把各功能模块通过通信网络连接起来，便于接口功能模块的扩充及信息的共享。另外，模块化的构成，方便变电站实现综合自动化系统模块的组态，以适应工程的集中式、分部分散式和分布式结构集中式组屏等方式。
3）结构分布、分层、分散化。综合自动化系统是一个分布式系统，其中微机保护、数据采集和控制以及其他智能设备等子系统都是按分布式结构设计的，每个子系统可能有多个CPU分别完成不同的功能，由庞大的CPU群构成了一个完整的、高度协调的有机综合系统。
4）操作监视屏幕化。变电站实现综合自动化后，不论是有人值班还是无人值班，操作人员不是在变电站内，就是在主控站内，就是在主控站或调度室内，面对彩色屏幕显示器，对变电站的设备和输电线路进行全方位的监视和操作。
5）通信局域网络化、光缆化。计算机局域网络技术和光纤通信技术在综合自动化系统中得到普遍应用。 　
6）运行管理智能化。智能化不仅表现在常规自动化功能上，还表现在能够在线自诊断，并将诊断结果送往远方主控端
7)测量显示数字化。采用微机监控系统，常规指针式仪表被CRT显示器代替。人工抄写记录由打印机代替。

变电站综合自动化技术的发展趋势
　　数字化、智能化是变电站自动化系统最终的发展趋势，数字化变电站的系统结构不仅继承并发展了分层分布式变电站结构的特点,同时随着电子式互感器、智能开关技术的应用,使得数字化变电站的系统结构又有了不同于常规变电站的革命性变化。
数字化变电站自动化技术特征:各类数据从源头实现数字化,真正实现信息集成、网络通信、数据共享。在电流、电压的采集环节采用数字化电气测量系统,如光电/电子式互感器,实现了电气量数据采集的数字化应用,并为实现常规变电站装置冗余向信息冗余的转变,为实现信息集成化应用提供了基础。打破常规变电站的监视、控制、保护、故障录波、量测与计量等几乎都是功能单一、相互独立的装置的模式,改变了硬件重复配置、信息不共享、投资成本大的局面。数字化变电站使得原来分散的二次系统装置,具备了进行信息集成和功能合理优化、整合的基础。系统结构更加紧凑,数字化电气量监测系统具有体积小、重量轻等特点,可以有效地集成在智能开关设备系统中,按变电站机电一体化设计理念进行功能优化组合和设备布置。

结束语
变电站自动化技术的进步归功于现代科学技术，尤其是网络通信技术，计算机技术和大规模集成电路技术的发展。现代变电站自动化系统正朝着二次设备功能集成化，一次设备智能数字化方向迈进，这对保证电网安全稳定运行具有重大的意义。
参考文献
[1] 刘振亚.国家电网公司输变电工程典型设220变电站二次系统部分（2007年 版）[J].中国电力出版社.2008年5月
[2] 唐涛.发电厂与变电站自动化技术及其应用[J].中国电力出版社.2005年2月
[3] 杨奇逊.变电站综合自动化技术发展趋势.电力系统自动化，1995
[4] 百度百科--变电站综合自动化
[5] 企业相关文献