摘要：變電站自動(dòng)化是電力系統(tǒng)發(fā)展的趨勢與要求。從變電站綜合自動(dòng)化的一般結(jié)構(gòu)類型，具體討論了自動(dòng)化系統(tǒng)的功能要求和二次設(shè)備的設(shè)計(jì)原則。 

    關(guān)鍵詞：變電站  自動(dòng)化  設(shè)計(jì)  

    1 變電站自動(dòng)化

    1.1 繼電保護(hù)功能　變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)要具備常規(guī)變電站系統(tǒng)保護(hù)及元件保護(hù)設(shè)備的全部功能，而且要獨(dú)立于監(jiān)控系統(tǒng)，即當(dāng)該系統(tǒng)網(wǎng)各軟、硬件發(fā)生故障退出運(yùn)行時(shí)，繼電保護(hù)單元仍然正常運(yùn)行。微機(jī)保護(hù)除了所具有的繼電保護(hù)功能外，還需具有其它功能。

    1.2 信息采集功能　分布式自動(dòng)化系統(tǒng)的變電站，信息由間隔層I/O單元采集。常規(guī)四遙功能的變電站，信息由RTU采集。電能量的采集宜用單獨(dú)的電能量采集裝置。系統(tǒng)對(duì)安全運(yùn)行中必要的信息進(jìn)行采集，主要包括以下幾個(gè)方面：①遙測量②遙信量③遙控量④電能量。

    1.3 設(shè)備控制及閉鎖功能

①對(duì)斷路器和刀閘進(jìn)行開合控制。

②投、切電容器組及調(diào)節(jié)變壓器分接頭。

③保護(hù)設(shè)備的檢查及整定值的設(shè)定。

④輔助設(shè)備的退出和投入(如空調(diào)、照明、消防等)。

    以上控制功能可以由運(yùn)行人員通過CRT屏幕進(jìn)行操作。在設(shè)計(jì)上保留了手動(dòng)操作手段，并具有遠(yuǎn)方/就地閉鎖開關(guān)，保證在微機(jī)通信系統(tǒng)失效時(shí)仍能夠運(yùn)行和操作，包括可手動(dòng)準(zhǔn)同期和捕捉同期操作。在各間隔的每個(gè)斷路器設(shè)置按鈕或開關(guān)式的一對(duì)一“分”、“合”操作開關(guān)和簡易的強(qiáng)電中央事故和告警信號(hào)。

    1.4 自動(dòng)裝置功能

    1.5 報(bào)警功能 對(duì)站內(nèi)各種越限，開關(guān)合、跳閘，保護(hù)及裝置動(dòng)作，上、下行通道故障信息，裝置主電源停電信號(hào)，故障及告警信號(hào)進(jìn)行處理并作為事件記錄及打印。輸出形式有：音響告警、畫面告警、語音告警、故障數(shù)據(jù)記錄顯示(畫面)和光字牌告警(光字牌報(bào)警回路采用編碼設(shè)計(jì)，主要是為了保證當(dāng)通信網(wǎng)故障退出時(shí)站內(nèi)仍能正常運(yùn)行。光字牌數(shù)量控制在20多只)。

    1.6 設(shè)備監(jiān)視功能 其中包括一次設(shè)備絕緣在線監(jiān)測、主變油溫監(jiān)測、火警監(jiān)測、環(huán)境溫度監(jiān)測等內(nèi)容。當(dāng)上述各參量越過預(yù)置值時(shí)，發(fā)出音響和畫面告警，并作為事件進(jìn)行記錄及打印。

    1.7 操作票自動(dòng)生成功能 根據(jù)運(yùn)行方式的變化，按規(guī)范程序，自動(dòng)生成正確的操作票，以減輕運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，并減少誤操作的可能性。

    1.8 數(shù)據(jù)處理及打印功能 中調(diào)、地調(diào)、市調(diào)、運(yùn)行管理部門和繼保專業(yè)要求的數(shù)據(jù)可以以歷史記錄存檔，包括：

①母線電壓和頻率、線路、配電線路、變壓器的電流、有功功率、無功功率的最大值和最小值以及時(shí)間。

②斷路器動(dòng)作次數(shù)及時(shí)間。

③斷路器切除故障時(shí)故障電流和跳閘次數(shù)的累計(jì)值。

④用戶專用線路的有功、無功功率及每天的峰值和最小值以及時(shí)間。

⑤控制操作及修改整定值的記錄。

⑥實(shí)現(xiàn)站內(nèi)日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表的生成和打印，可將歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、打印及轉(zhuǎn)儲(chǔ)，并可形成各類曲線、棒圖、餅圖、表盤圖，該功能在變電站內(nèi)及調(diào)度端均能實(shí)現(xiàn)。

    1.9　人機(jī)接口功能 具有良好的人機(jī)界面，運(yùn)行人員可通過屏幕了解各種運(yùn)行狀況，并進(jìn)行必要的控制操作。人機(jī)聯(lián)系的主要內(nèi)容包括：

①顯示畫面與數(shù)據(jù)。

②人工控制操作。

③輸入數(shù)據(jù)。

④診斷與維護(hù)。當(dāng)有人值班時(shí)，人機(jī)聯(lián)系功能在當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)的后臺(tái)機(jī)上進(jìn)行，運(yùn)行人員利用CRT屏幕和鍵盤或鼠標(biāo)器進(jìn)行操作。當(dāng)無人值班時(shí)，人機(jī)聯(lián)系功能在上級(jí)調(diào)度中心的主機(jī)或工作站上進(jìn)行。

1.10 遠(yuǎn)程通信功能 將站內(nèi)運(yùn)行的有關(guān)數(shù)據(jù)及信息遠(yuǎn)傳至調(diào)度中心及設(shè)備運(yùn)行管理單位，其中包括正常運(yùn)行時(shí)的信息和故障狀態(tài)時(shí)的信息，以便調(diào)度中心人員及時(shí)了解設(shè)備運(yùn)行狀況及進(jìn)行事故處理。

    可實(shí)現(xiàn)四遙和遠(yuǎn)方修改整定保護(hù)值、故障錄波與測距信號(hào)的遠(yuǎn)傳等。變電站自動(dòng)化系統(tǒng)可與調(diào)度中心對(duì)時(shí)或采用衛(wèi)星時(shí)鐘GPS。

    2 變電站自動(dòng)化的設(shè)計(jì)原則

    變電站二次設(shè)備按功能分為四大模塊：

①繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置。

②儀器儀表及測量控制。

③當(dāng)?shù)乇O(jiān)控。

④遠(yuǎn)動(dòng)。

四大模塊功能的各自不同的發(fā)展及其功能的相互滲透，為變電站自動(dòng)化提供了多種多樣的實(shí)現(xiàn)模式，可概括為兩種基本實(shí)現(xiàn)模式：

①保護(hù)加集中RTU模式，面向功能。

②保護(hù)加分散RTU模式，面向?qū)ο蟆?/p>

    2.1 電氣設(shè)備控制方式 主變壓器、站用變壓器各側(cè)斷路器以及10kV、110kV、220kV斷路器一般情況下均集中在控制室，通過就地監(jiān)控主站的就地監(jiān)控計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制操作(但網(wǎng)絡(luò)中遠(yuǎn)動(dòng)主站亦可留有接口給地調(diào)進(jìn)行遙控，根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)程而定)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中就地監(jiān)控主站退出運(yùn)行時(shí)則應(yīng)能分別在各元件的保護(hù)屏處進(jìn)行人工控制操作。

    就地監(jiān)控計(jì)算機(jī)在操作時(shí)應(yīng)顯示該站的配電裝置的運(yùn)行狀態(tài)、通道狀態(tài)和各種電氣量，在每個(gè)操作步驟前應(yīng)給操作者提示，待確認(rèn)后方能操作。

    主變壓器、站用變壓器、220kV線路、110kV線路、10kV設(shè)備及其母線設(shè)備保護(hù)和10kV母聯(lián)的控制保護(hù)均采用集中保護(hù)方式，10kV開關(guān)柜上加一個(gè)“就地/遠(yuǎn)動(dòng)”選擇開關(guān)，10kV母聯(lián)斷路器的控制保護(hù)放在控制室，與10kV自投裝置放在一起(當(dāng)10kV裝置能可靠地抗震、抗高溫、抗電磁干擾時(shí)，也可以將10kV裝置裝配在10kV開關(guān)柜上，以減少電纜聯(lián)接)。

    10kV隔離開關(guān)采用就地手動(dòng)操作(除變低處的10kV隔離開關(guān)外)。主變變低10kV隔離開關(guān)、110kV，220kV隔離開關(guān)采用就地電動(dòng)操作方式，可進(jìn)行就地和遙控操作，并設(shè)置“就地/遙控”選擇開關(guān)，同時(shí)設(shè)有操作閉鎖措施。專用母線接地刀閘裝設(shè)母線有電閉鎖操作裝置(采用微機(jī)五防裝置，應(yīng)能與綜合自動(dòng)化裝置接口)。用鍵盤或鼠標(biāo)操作斷路器、刀閘時(shí)靠后臺(tái)機(jī)內(nèi)的五防系統(tǒng)閉鎖，現(xiàn)場人工操作或維護(hù)操作時(shí)則靠另一套微機(jī)五防系統(tǒng)閉鎖。

    2.2 測量 綜合自動(dòng)化的電氣測量均按部頒《電氣測量儀表設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》(SDJ9—87)的要求選擇測量點(diǎn)及測量內(nèi)容、測量精度。在主變220kV側(cè)增加電流方向接法相反的分時(shí)計(jì)量的脈沖式有功電度表和無功電度表各2只，供關(guān)口表用。

    全站的電氣量測量除了通過監(jiān)控主站及遠(yuǎn)動(dòng)主站讀取和記錄存盤外，在各元件的保護(hù)裝置上的液晶顯示器上也應(yīng)能讀取有關(guān)的電氣量，主要是為了保證當(dāng)網(wǎng)絡(luò)或監(jiān)控、遠(yuǎn)動(dòng)主站退出運(yùn)行時(shí)該站所有設(shè)備的測量仍能滿足安全運(yùn)行。

    2.3 同期并列點(diǎn)和同期裝置 220kV線路斷路器、220kV旁路兼母聯(lián)斷路器、110kV線路斷路器、110kV旁路斷路器、110kV母聯(lián)斷路器及主變220kV側(cè)斷路器、110kV側(cè)斷路器處設(shè)同期并列點(diǎn)，同期方式為集中式和分布式手動(dòng)準(zhǔn)同期，正常情況下采用就地監(jiān)控計(jì)算機(jī)分布式手動(dòng)準(zhǔn)同期，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、遠(yuǎn)動(dòng)主站退出運(yùn)行時(shí)，上述各元件的同期并列操作應(yīng)能在各自的保護(hù)屏處(或中央信號(hào)屏處)手動(dòng)進(jìn)行。

    2.4 中央監(jiān)控 設(shè)事故信號(hào)及預(yù)告信號(hào)。斷路器事故跳閘啟動(dòng)事故音響，其它通道故障和裝置故障啟動(dòng)預(yù)告音響，信息除了能在就地監(jiān)控主站和遠(yuǎn)動(dòng)主站讀取及存盤外，還能在中央信號(hào)屏上讀取及記錄。各裝置的故障信號(hào)應(yīng)能在各裝置上反映出來。