110kV变电所综合自动化系统的研究与分析

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[摘要]110kv变电所综合自动化系统是一项复杂的系统工作，其从逻辑结构上可以分为站控层、通信层和间隔层，具有高效、可靠、经济和实时的特征。本文在分析变电所综合自动化系统运行目标和优势的基础上，对110kV变电所综合自动化系统的站控层、通信层和间隔层进行了详细的分析。

关键词：110kV变电所；综合自动化系统；站控层；通信层；间隔层

中图分类号：TN830.1文献标识码： A 文章编号：

综合自动化系统在110kV变电所的应用，为实现变电所的无人或少人值守创造了条件。相较于传统的变电所二次系统，110kV变电所综合自动化系统具有易于发现安全隐患、处理故障恢复供电较快、在线运行可靠性高、缩小占地面积和维护调试方便等优点，因此近年来已经开始逐渐取代传统的变电所二次系统，成为未来电力系统发展的必然趋势。

变电所综合自动化系统的特征

变电所综合自动化系统通过对变电所二次设备相关数据的实时采集和计算机处理，能够及时发现变电所的安全隐患，并将故障分析的结果及处理参考意见提供给运行人员，从而确保运行人员对故障进行及时处理，及早恢复供电。

（2）变电所综合自动化系统中的各子系统（如微机自动装置和微机保护装置）具有故障自诊断的功能，因此能够极大地提高在线运行的可靠性。

（3）变电所综合自动化系统中的应用，使得抄表、记录、测量和监视等工作都由计算机自动运行，运行人员可以随时查看变电所主要设备和输配电线路的运行状况，并将各种数据及时发送给调度中心，从而极大地提高了变电所运行管理的自动化水平。

（4）变电所综合自动化系统中的微机综保具有故障自诊断功能，一旦系统内部出现故障，能够自检出故障部位，极大地便于运行人员进行维护和调试。

2. 110kV变电所综合自动化系统的分析

2.1 站控层的分析

作为全站设备监视、测量、控制和管理的中心，站控层由数据库服务器、远动主站和监控主站等构成，通过以太网的连接来构成变电所内局域网，能够实现数据的采集和处理、记录、管理和控制、报警处理、统计计算、远动和数据共享服务等功能。

NSC后台系统基于客户/服务器（C/S）的体系结构，由服务器系统和客户机系统组成，是进行数据采集、处理和存储的主要人机界面，可以完成各项信息的查询和显示等功能，确保运行值班人员实现对全所内设备的运行监测和操作控制，确保系统的开放性和数据的统一性。

2.2 通信层的分析

作为110kV变电所综合自动化系统构成的关键部分，通信层完成站控层和间隔层间数据的交互，并完成用户现有各种自动化装置的接入，实现通信规约的转换接入。通信层由通信处理装置、远程通信设备、所内通信网络和通信切换装置构成，如CL2000变电所综合自动化系统的通信层，通过采用基于CAN网络或者是RS485的现场总线型技术和分数在各个开关柜的保护测控装置通信，由一台UN02170通信管理机和一台DES-1024网络交换机及串口服务器等通信网络组成，实现模拟信息、数字信息和电能量信息的采集，并将数据转发给后台，同时还担负着联结远方调度等纽带作用。

2.3 间隔层的分析

针对110kV变电所综合自动化系统的需要，间隔层的保护配置所需的设备有馈线保护、变压器保护和电容器保护。

馈线保护。馈线保护装置具有保护和通讯管理功能，能够提供三段接地距离、三段相间距离、四段零序方向电流保护、三相一次重合闸等保护功能和故障录波功能。作为输电线路的主保护，馈线保护装置其主要保护应该具有三段相间距离保护、三段心目间电流保护、PT断线检测、三相一次重合闸及低调减载功能。

变压器保护。作为变压器的主保护和后备保护，变压器保护装置具有电流速断保护、差动电流速断保护、CT断线判断、二次谐波制动的比率保护、过负荷保护、二段式过电流保护、过电流启动通风和过载闭锁有载调压等主要功能。变压器本体保护装置用于变压器的开关量保护，其功能有本体轻瓦斯告警、本体重瓦斯跳闸、调压轻瓦斯告警、调压重瓦斯跳闸、风冷消失告警、压力释放跳闸和油温过高超温跳闸等。

电容器保护。电容器保护装置应该具有测控和保护功能，其主要保护功能有过电压保护、两段式电流保护、低电压保护、零序电流或不平衡电流保护、零序电压或不平衡电压保护、PT断线检测功能。

2.4 小电流接地选线装置的应用

除了信息的测控及传输，110kV变电所综合自动化系统的另一大功能就是及时发现故障并进行修复，而选用小电流接地选线装置就能够很好地完成故障选线和保护的任务。小电流接地选线装置的工作原理为，通过零序互感器反映出有接地故障的一路的零序电流，当电流达到设定值时，即可通过负荷接地及时准确地选出接地线路，从而对故障进行消除。

2.5 110kV变电所综合自动化系统的系统功能

（1）数据的采集和处理功能：实时、准确地对全变电所进行安全监控，并实时采集将变电所监控运行所需的各种数据并进行统计处理，其采集的数据主要有遥测量（电流、电压、无功功率、有功功率、主变温度和功率因素）、遥信量（断路器、刀闸位置和事故总信号等各种设备状态）、电度量（数字电能量和脉冲电度量）和保护数据（保护测定值、保护定值、保护事件和保护自诊断信息）。

（2）显示和报警功能：系统的运作状况可以通过文字、图像、表格、声音或光的形式为运行人员及时提供110kV变电所安全监控所必须的全部信息，并且可由用户指定某些事件发生时自动发出报警。

（3）调整综合保护器整定值：可以通过系统主机或集中控制柜修改各综合保护器的保护功能和整定值。

（4）操作闭锁和故障录波：系统对所操作对象均可设定闭锁功能，以防止操作人员的误操作；提供供电系统在出现故障时的电压、电流等信息，帮助运行人员正确分析故障原因。

3. 小结

随着电气和电子技术的不断发展，变电所综合自动化系统正在以其无与伦比的优势逐步取代繁琐而复杂的传统控制保护系统，其在110kV变电所中也得到了越来越多的应用。

参考文献：

[1]刘程．变电站综合自动化技术探讨[J]．黑龙江科技信息，2009(28)．

[2]刘智国．变电站的综合自动化技术译述[J]．科技创新导报，2009(27)．