变电站自动化系统的研究

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【摘要】随着我国用电总量的激增，我国电力系统的压力也随之增大，为此，在现有基础上逐渐完善变电站的自动化工作进程，是提高电力系统运作质量，保证百姓安全稳定用电的基础，本文从我国电力系统变电站运行的现状出发，对变电站的自动化系统进行了深入的研究。

【关键词】电力系统；变电站；自动化；结构形式

【中图分类号】TM76 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2012）09-0059-01

前言

变电站是电力系统的核心构成部分，随着用电量的增加，变电站的工作量也随之增大，传统的变电站需要人工24小时监控，尤其是边远地区的变电站管理工作更是难上加难。自从引进了自动化运行设备，变电站可以实现无人监控，不仅为电力系统节约了人力资金投入，同时也能够有效的解决边远地区变电站管理困难的问题。从目前的变电站自动化发展形势来看，自动化的生产厂家生产不同规格和操作程序的自动化设备，不同设备之间兼容性小，不利于用户的使用，对此，文章重点分析了变电站自动化系统的未来发展趋势和研究方向。

1、综合自动化系统的硬件结构形式

变电站自动化系统需要有软件和硬件的支撑，而通过对市场的综合数据调查我们发现目前国内市场上的自动化硬件系统的结构形式相对较为复杂，电力系统需要根据自身的输电量和变电站地理环境等因素，进行综合因素的考量，最终确定合理的方案。

1.1 结构形式

1.1.1 集中式综合自动化系统

该结构的自动化系统与电力系统的主控制中心密切联系，系统按照内部的规格和属性选择相应进算计设备系统，计算机的数据显示器与主控中心连接，这样，控制中心内能够对各变电站的实际运营情况综合把握。通过该系统的建立，变电站真正实现了无人操作管理和低规模高效率的运营模式。

1.1.2 分层分布式结构集中式组屏的综合自动化

1.1.2.1 分层分布式结构的概念所谓分布式结构，是在结构上采用主从CPU协同工作方式，各功能模块之间采用网络技术或串行方式实现数据通信，多CPU系统提高了处理并行多发事件的能力，解决了集中式结构中独立CPU计算处理的瓶颈问题。

通过对实践数据的汇总分析，人们发现该系统模式不仅适合中小型的发展模式，同时也适合较大规模的电力系统，它将变电站的各个构成部件分割成不同的组屏，既减少了故障发生时对整体电路的影响，同时也方便各个构成部件的内部调整。

1.1.2.2 分层分布式集中组屏综合自动化系统结构。该系统结构具有如下优势，首先它的安全性更高，当电力系统出现故障时，该系统只影响到故障产生的局部，而对整体电路没有根本影响，这就一定程度上降低了对电路的整体影响；其次，该系统的电缆安排相对较为合理，电缆的使用量缩减，降低了电力系统的经费支出；第三，通过多种方式的分工处理，有效的缓解了控制中心的工作负荷量；第四，该系统能够与主控制中心建立密切的联系，故障发生时能够得到有效的控制。

1.2 分散分布式与集中相结合的综合自动化系统结构。

它采用“面向对象”即面向电气一次回路或电气间隔的方法进行设计的，间隔层中各数据采集、控制单元和保护单元做在一起，设计在同一机箱中，并将这种机箱就地分散安装在开关柜上或其他一次设备附近，这样各间隔单元的设备相互独立，仅通过光纤或电缆网络由站控机对它们进行管理和交换信息，这是将功能分布和物理分散两者有机结合的结果。

1.2.1 分散与集中相结合的变电站综合自动化系统结构框架。将配电线路的保护和测控单元安装在开关柜内，而高压线路保护和主变压器保护装置等采用集中组屏的系统结构称为分散和集中相结合的结构，适合应用在各种电压等级的变电站中。

1.2.2 优越性

首先，辅助设施数量减少，设备经费投资相对降低，为电力系统节约了经济成本，同时缩小了主控室的内部面积，有利于实现无人化操作；第二，设备数量减少的同时设备安装和维修工作量也降低，提高了工作效率；第三，分散的结构形式，减少了对整体的影响，方便检修人员分批分部件检修，有利于电力系统的稳定运行。

总之，随着变电站自动化系统软件和硬件设施的不断完善，未来我国电力系统实现无人自动化操作是具有现实意义的。

2、变电站综合自动化系统的硬件原理

目前变电站硬件设施的一个发展趋势是综合系统由若干小型系统组成，而各小型系统又分布为若干的内部模块，不同模块主要功能的实现主要依赖于内部软件。一个变电站综合自动化系统中各个子系统的典型硬件结构主要包括：模拟量输入/输出回路、微型机系统、开关量输入/输出回路、人机对话接口回路、通信回路、电源。

2.1 模拟量输入/输出回路变电站综合自动化系统采集的变电站的电流、电压、有功功率、无功功率、温度等都是属于模拟量。模拟量输入电路的主要作用是隔离规范输入电压及完成模/数变换，以便与CPU接口，完成数据采集任务。模拟量的作用是把微型机系统输出的数字量转换成模拟量输出，由数/模（D/A）变换器来完成。

3、传输线路的远程保护

目前，各电力系统为了提高线路运输的安全性和可靠性，都相继引进了继电保护装置，虽然远程继电保护能够对传输线路进行一定程度的保护，但是，由于继电保护的信息数据接收是受到限制的，所以数据分析不全面，尤其是受到储存器功能的限制，储存器的信息可能出现循环利用，这检验中干扰继电保护装置的判断。同时这种特性能做到连续监视传输线路负载，此外还能捕捉电力信号在正常一故障过渡时的预兆故障值和故障值。

4、结束语

综上所述，变电站自动化系统的建设和发展是电力系统未来发展的一个必然趋势，虽然目前国内的变电站自动化发展已经取得了一定的进步，但是实际运行问题也相对较多，为此，电力系统需要综合考虑到自动化系统设备的效率因素和经济因素，最终确定合理的自动化建设方案，提高电力系统的输电能力，为广大人民群众提供更优质的电力服务。