变电站综合自动化系统的问题浅析

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摘要：由于变电站各个子系统作为综合自动化内部的小系统，均采用低电平的弱电系统，但强电场所是它们工作的主要环境，在这个环境里电磁干扰极其严重，如果可靠性这个问题不能得到考虑，又没有采取一些措施，那么在很强的电磁干扰下，这个自动化子系统就容易被破坏，不能正常工作，因此，运行过程中要考虑提高可靠性运行等内容。文章将从变电站综合自动化系统的通讯内容和其意义以及影响系统通讯的因素三方面进行分析。

关键词：综合自动化；电磁兼容；电磁干扰；接地

中图分类号：U416 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）21-0124-02

1 综合自动化信息传输的内容

（1）变电站的各个间隔的一次设备与间隔对应的二次保护测控等装置之间的信息交换。当间隔层的设备有操作的时候，例如分合断路器和隔离刀闸的时候、设备的合位、分位指示，对变压器进行调档的时候，档位的指示以及数值的变化，避雷器在雷雨天气遭受雷击计数的时候，数值的显示及变化，这些都是它们信息交换的内容。（2）在一个间隔内对应的二次保护、测控计量等设备之间的信息交换。在一个间隔层内同时存在保护装置、测控装置、计量装置等一些电力设备。这些设备在电力系统中起着互不相同的作用，但这些设备又不是独立工作的，它们之间需要一些信息的交换来组成综合自动化系统工作的完整性。（3）两个或者多个间隔层的设备之间也存在一些信息的交换。不同单元层之间的数据通讯及交换主要有：主保护和后备保护工作情况、互相之间的闭锁、相关保护动作闭锁电压无功综合控制装置等信息。（4）信息在单元层和变压站层的通信。这两层之间所包括的通信内容有很多，在电力系统正常运行或者发生故障的时候，需要对系统的电压、电流有一个测量或者对有功、无功需要进行计算，这些数值都是它们之间交换的内容。当电力系统发生故障的时候，保护装置需要根据故障情况来动作，保护装置的动作信息也是它们之间交换的内容。另外还有对断路器和隔离刀闸进行的分、合命令，主变压器分接头位置的调节等一些信息。总之单元层和变压站层的信息交换有很多，这里不一一举例。（5）信息在变电站层的内部通信。变电站层有许多不同的设备，它们之间要实现通讯，要依照不同的设备存在不同的任务和不同的功能的特点，把互相之间所需要的信息内容作为传输量，如测量信息、状态信息和操作命令等。

2 综合自动化系统通信的要求

在综合自动化系统内数据通信很重要性，所以数据通信的安全、经济、可靠性成为综合自动化系统的核心要求。而由于变电站的重要任务和综合自动化系统所规定的特殊要求，使变电站综合自动化系统内的数据网络具有以下特点。

（1）信息在传递过程中要满足快速响应的特性。电力设备在运行过程中的电压值、电流值等一些实时的信息或者当继电保护装置或人工对设备下发控制命令的时候，这些运行和控制信息都会在变电站综合自动化系统的数据网络中传输，而且这些信息对判断电网的运行情况有着至关重要的作用。所以信息在传递过程中必须满足一定的响应速度。在电力工业标准中对系统的数据传送都有严格的实时性指标，保证数据通信的响应能力，也就是保证通讯的实时性。（2）信息传递需要准确可靠。电网是一个庞大的系统，没有特殊情况下不允许对用户进行停止供电，所以电网一般情况下都是长时间运行的，只要电网运行，数据通信网络也必须是不间断运行的，这样才能保证实时数据的采集以及对设备的控制。一旦通信网络发生故障或者出现异常工作情况都会影响整个变电站综合自动化系统的运行，对于设计不合理的网络系统在电网发生故障时，严重时会造成电力设备或电力工作人员的人身事故，造成很大的损失，因此变电站综合自动化系统的通信子系统必须保证具有很高的可靠性。（3）优良的电磁兼容性。变电站承担的是一个变配电的任务，高电压经过线路进入变电站内的母线，再经过变压器进行变压，在我地区经变压器后的电压一般都为10kV，所以变电站内的设备所承受的基本都是高电压，整个变电站属于是一个强电系统运行的环境，设备区的每个角落都存在电游离，能够产生较强的电磁干扰，尤其是设备出现故障的时候，如雷击跳闸等都产生强电磁干扰，通信系统属于在极其恶劣环境下运行，要保证通讯系统的正常运行就必须采取相应的措施消除这些干扰的影响。

3 电磁兼容对综合自动化系统的意义

变电站能够产生的电磁干扰因素太多，高压电器设备的倒闸操作、雷雨天气时的雷电引起的电压、设备正常运行时电力设备周围存在的静电场。这些电磁干扰一旦干扰到变电所内的综合自动化系统或其他电子设备，就可能引起自动化系统的异常工作，甚至损坏某些部件或元器件。

变电站综合自动化系统主要由计算机系统组成。如监控系统由计算机和监控软件构成，保护测控装置主要由以微机形式的装置或者是集成电路组成，它们对电磁干扰十分敏感。解决其电磁兼容的途径，主要侧重于提高抗电磁干扰的能力。目前与电力系统有关的电磁干扰源有外部干扰和内部干扰两方面。

外部干扰源指的是与变电站综合自动化系统的结构无关，而是由使用条件和外部环境因素决定的干扰源。如短路故障、大气过电压、无线电干扰等。

内部干扰是自动化系统本身结构决定的。组成自动化系统结构的设备基本都为电子设备，设备和设备之间存在电场，即使是在一个设备里，主要结构也是集成电路元件，这样一些电感、电容等元件就会引起不同信号感应。

4 电磁干扰对综合自动化的影响

自动化系统结构一旦被电磁干扰影响，通讯系统的正常工作就会受到威胁，干扰的程度不同导致的后果也不同，其干扰的后果种类也不同。例如：变电站监控主机往往采用220V电源取自站用变，而站内变压器对变电站内的一些用电设备也在同时供电，电力设备故障时对电网的冲击，电压频率的波动都能直接作用到计算机上。电力线路的自身保护装置和其他一些系统装置，一般情况下都采用来自变电站内直流屏的220V电源，其受电网波动的影响比交流电源小得多。计算机电源受到干扰以后，往往造成计算机运行不稳定，甚至死机。

5 抗电磁干扰的措施

（1）一次设备与二次设备的物理连接主要靠电力电缆，电缆都含有一层铠甲，作为屏蔽来用，一根电缆两端的屏蔽铠甲可靠接地，这对消弱电磁干扰有很好作用。（2）由于二次线都接在机箱或机柜的输入端子上，如果我们将端子经过一个小电容后接地，对电磁干扰有一定的响应作用，可以抑制外部高频干扰。

6 结语

电力综合自动化技术很多方面为通讯技术，电磁干扰对其的影响不容忽视，解决了电磁干扰的影响对提高变电站的安全稳定运行有着深远意义。所以在变电站施工及检修的工程中，工作人员要把接地等工作做好，避免因为小细节造成电网事故的发生。

参考文献

[1] 黄益庄.变电站综合自动化技术.

[2] 谭文.变电站自动化系统的结构和传输规约.

作者简介：牧骑乐 （1984-），女（蒙古族），内蒙古锡林浩特人，内蒙古电力（集团）有限责任公司锡林郭勒电业局工程师，研究方向：电气工程及其自动化。