变电站综合自动化系统分析

电力18讯：    

变电站综合自动化系统分析
河南省浙川县电业局  肖锋  阅读次数：0
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近几年来，随着计算机和数字通信技术的不断发展，变电站二次设备基本上实现了微机化。微机保护、微机监控装置在变电站中被广泛采用，大大提高了电网的自动化水平和运行的可靠性，有不少变电站已实现无人值班。然而，由于专业标准的差异，不同厂家所采用的变电站综合自动化设计方案也不尽相同，因而令广大用户无所适从。

下面针对国内目前采用的众多变电站综合自动化设计方案的实用，从二次系统几个方面进行分析比较。

1 系统结构

整个系统由站级管理层、工业总线网络层和间隔层三部分组成，系统内所有监控、保护设备均按模块式单元化结构设计，根据变电站的电压等级、规模大小和用户要求可以灵活设置。由于集中式系统结构现已不再采用，因此不再赘述，下面仅介绍分布式系统结构。

1.1 面向功能的分布式系统

每个单元完成一种功能，系统功能可分为：交直流测量单元、遥信采集单元、遥控与操作单元、脉冲电能收集单元、保护单元等。这种系统的优点是功能单元之间与通信总线在电气上完全隔离，任一单元故障对系统其余部分没有任何影响。缺点是组屏多，二次接线相对复杂，扩展性差，单元不能分散安装。

1.2 面向间隔的分布式系统

将变电站的输变电路线分为许多间隔，如进线间隔、变压器间隔、出线间隔等。各间隔设备相对独立，仅通过站内通信网络互联，并同站级计算机进行通信。每一间隔层按遥测、遥信、遥控、保护等多CPU分布配置，且在设计上引入计算机局域网络技术，功能分配采用尽可能下放的原则，这种结构虽然可靠性大大提高，任一间隔故障不会影响其它间隔，但是对于每一间隔来说可靠性就比较低，如果间隔内任一个发生故障，则会影响整个间隔。

1.3 面向对象的分布式系统

即一个单元对一个对象，每一根进线、每一根出线、每台变压器、电容器等都可作为对象。这是一种真正的全分布式的变电站综合自动化系统，它打破了原有二次设备的功能界限，根据变电站综合自动化的要求重新组合。这种面向对象的分布式系统符合国际电工委员会的技术规范，是今后的发展方向。它具有以下特点：系统可靠性大大提高，局部故障不影响系统运行；模块间相对独立，互相影响小；数据共享性好；系统运行效率高；多功能的综合控制方式，使得设备的运行管理十分简单，维护量少；抗干扰能力强；可扩展性好；站内二次设备所需电缆大大减少，节约投资。

2 双网络与单网络总线结构

站级管理层与保护监控层之间的数据及命令传递，可采用双网络或单网络结构。对于110 kV 枢纽变电站，采用双网络结构便于在数据流量很大时保证能快速传递各类信号，并提高其可靠性。采用双网络方式时，通常将监控和保护独立组网，在输电线路或电气设备故障保护动作后，可利用保护网快速传递录波数据。由于110 kV及以下变电站规模较小，数据流量不大，110 kV及以下变电站采用单网络即可很好地满足数据传输的要求。

3 监控与保护一体化问题

由于技术的应用程度、保护的特殊地位及管理体制存在的问题，长期以来使保护和监控一直是分开的。但是，随着电力部门管理模式的逐步改变及计算机和数字通信技术的快速发展，低电压等级(如35 kV 、10 kV ) 变电站，为了降低投资成本，便于运行管理和提高自动化水平，宜采用监控和保护一体化单元，其特点是：监控和保护合二为一，保护TA和监控TA独立接入，这样既保证了测量精度，又提高了可靠性。硬件标准化，各单元硬件相同，软件不同, 同类模板可以互换，互换后测量精度不受影响，有利于用户维护和掌握。 面向对象设计，完全的交流采样。主保护和后备保护严格分开，变压器主保护和高低压侧的后备保护各是一个小单元，且后备保护按每一侧设计，同一单元内部保护出口严格分开。单元配置灵活，可集中组屏，也可分散安装。 有组态功能，各种保护方法可灵活地接入和切除。

这种结构目前还未得到广泛采用，其原因在于：目前电网的专业管理大多是保护与远动分开，采用这种结构必须改变管理体制，同时对运行维护人员的水平要求也更高。这种系统可靠运行的关键之一是监控保护单元的硬件必须适应恶劣的工作环境，需具有很强的抗干扰性、抗震动能力，能适应高温、高湿度的工作环境；二是要求有一个高效、可靠的快速数据通信网络。由于设计方面的原因，一体化监控保护单元故障时，监控与保护间没有一个明显的界面，因而难以查找和区分故障范围。

4 RS485或CAN现场总线网

分布式系统的通信方式主要有串行通信总线方式和网络方式，前者最典型的是RS485，后者适用于变电站环境较为典型的控制局域网CAN 。

4.1 RS485 总线

RS2485 总线较早应用于变电站<