变电站综合自动化技术的最新应用

摘要：本文根据目前电力系统变电站实现综合自动化的现状，从设计原则、特点、系统配置及结构、功能、技术指标等方面对变电站综合自动化系统进行了分析和描述，对其在最新工程应用中存在的问题进行了探讨，对今后的发展趋势作了总结，并提出建议。
关键词：变电站，综合自动化，配置，功能，继电保护

１引言
      在电力系统内，电力主设备继电保护主要经历了电磁式、晶体管式、集成电路式、微机式保护4个阶段。特别是21世纪以来，电力工业突飞猛进，整个电力系统呈现出往超高电压等级、单机容量增大、大联网系统方向发展的趋势,这就对电力设备保护的可靠性、灵敏性、选择性和快速性提出了更高的要求。电力系统相关部门已把变电站自动化作为一项新技术革新手段应用于电力电网，各大专业厂家亦把变电站自动化系统的开发作为重点研发项目，不断地完善和改进，相应地推出各具特色的变电站综合自动化系统，以满足电力系统发展的要求。
      所谓最新的变电站综合自动化，就是广泛采用微机保护和微机远动技术，分别采集变电站的模拟量、脉冲量、开关状态量及一些非电量信号，经过功能的重新组合，按照预定的程序和要求实现变电站监视、测量、协调和控制自动化的集合体和全过程，从而实现数据共享和资源共享，提高变电站自动化的整体效益。
     随着智能化开关、光电式电流电压互感器、一次运行设备在线状态检测、变电站运行操作培训仿真、液晶显示、远程监控等技术日趋成熟，以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用，“三化”改造和无人值班变电站的进一步发展，要求变电站综合自动化系统运行高效、实时、可靠，从而提高电网安全稳定运行水平。继电保护技术未来趋势将是向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化的方向发展【1】。
       新的变电站综合自动化系统，利用组屏取代了常规的仪表屏柜以及一些中央信号装置，经过优化组合成为系统，节省了变电站、控制室和配电室的占地面积，缩短建设工期，提高了变电站的自动化水平，减少人为事故，保证了供电质量，有利于电网安全稳定运行,实现了电力系统的减员增效目标，提高了企业的劳动生产率和经济效益。
      现在市场上流通着有各种各样的自动化系统，并且在不断地改进和更新。我们所熟悉的有北京四方CSC2000变电站综合自动化系统、南瑞继科技BSJ-2200监控系统、国电南自PS6000变电站自动化系统、许继电气CBZ8000变电站自动化系统、深圳南自的ISA300变电站综合自动化系统等。电压等级不同又有一些功能不一致。
      本文主要根据南瑞继保RCS9700变电站综合自动化系统在110kV变电站的最新应用情况进行分析。针对变电站综合自动化系统的功能设计、结构、性能、安装和试验等方面的技术要求，展开论述。

2综合自动化技术应用
2.1 设计原则和特点
       变电站一期工程包括：三卷变1台，绕组电压等级为110 kV /35kV/10kV；35kV线路2回，35kV旁路1回；110kV线路1回，110kV旁路1回；10kV部分出线11回,电容器组2组，10kV站用变一台。
综合自动化系统设计过程中始终贯穿着充分保证可靠性这一原则，采用分散分层分布式模块化结构，各保护、测量、控制、通信等各个模块之间既相互独立又互相联系。
2.2系统结构
2.2.1 微机监控系统采用分散分层分布式系统。
变电站运行管理为无人值班值守方式。微机监控系统采用分散分层分布式系统。(见图1)。
2.2.2 各装置优化组合
      主变保护及测控装置、110kV线路保护装置采用分别组屏方式，布置在二次设备室。35kV馈线、10kV馈线、电容器组站用变等设备采用微机型保护测控一体化装置组屏安装在二次设备室。其它智能设备可通过通信口接入监控系统。

图1  分散分层分布式系统
2.2.3微机监控系统
      微机监控系统分为站级控制层和间隔级控制层，网络按双网配置。间隔级控制层设备配置双以太网接口。将采集和处理后的数据信号，经双绞线传输到站级控制层，各间隔级单元相互独立，不相互影响。站级网络采用基于TCP/IP协议的自适应10/100M双以太网结构（A、B网）。应用层协议使用DL/T 667-1999标准。
2.2.4系统通讯能力
      综合自动化系统具备为双串口、双网络通讯能力，系统配备相关通讯接口及通讯设备。监控系统与调度SCADA系统能同时实现以串口方式及网络方式同时进行通讯，选用的通讯规约为DL/T 634-5-101-2002、DL/T 634-5-104-2002和新部颁CDT。远动通道具备2路数字串口通讯、2路数字模拟通讯、2路网络通讯。通道具有防雷、过压保护装置。
      调制解调器满足CCITT标准的要求，传送电平0～20db可调，接受电平-40～0db，低于-40db发告警信号，通道误码率小于10-5时，调制解调器能正常工作。其调制方式为FSK。同步方式为同步或异步可设置，与调度通信方式为异步方式。
2.3硬件的配置
2.3.1监控主机
       用标准的、网络的、分布功能和系统化的开放式的硬件结构，满足IEEE POSIX标准。测控装置面向对象设计，采用统一的硬件平台、统一的软件平台、统一的数据库管理。装置采用32位CPU和DSP硬件平台，14位以上高精度模数转换器，采用嵌入式实时操作系统。利用冗余硬件、自诊断和抗干扰等措施达到高可靠性。
2.3.2 操作员工作、继保工程师工作站
       系统配置一台操作员工作站兼作继保工程师站。能在正常和电网故障时，采集、处理各种二次装置信息，并充分利用这些信息为继电保护运行、管理服务，为分析、处理电网故障提供支持。继保工程师站具备多路数据转发能力，能通过网络通道向多个调度中心进行数据转发，通信规约符合《中国南方电网继电保护故障信系统通信与接口规范》。2.3.3 系统配置一台微机五防工作站
微机五防工作站为珠海共创电气有限公司微机五防系统，防误操作功能比较完备。
2.4 电源
      系统站级控制层交流电源由在线式UPS供电。其他交流电源由站用变交流系统提供。二次设备室的设备由变电站直流系统220V电源供电。
2.5设计规划
站级控制层设备按远期规模配置。

3系统功能介绍
3.1系统功能
      系统具备较强的故障软化与容错能力，具有系统动态重构能力和一定的冗余措施，在任一单个硬件或软件失效时，能防止系统信息的丢失或影响系统主要功能。
3.2微机保护及自动装置
3.2.1  10kV、35kV馈线保护装置
      包括三段时限电流保护、零序过流，三相一次重合闸、低周减载及操作回路。能够上传保护定值、故障报告、动作信息、采样数据等，能够在线修改定值。
3.2.2  10kV电容器保护装置
       包括装设带有时限电流速断、定时过流保护，零序过流，过压和欠压保护，不平衡电压保护不平衡电流保护，温度保护，远方管理等功能。
3.2.3 主变压器保护装置
主变压器保护装置=主保护＋后备保护+本体非电量保护。
        主保护装置与后备保护装置相互独立，硬件上完全分开。主保护装设一套二次谐波制动原理的纵差保护。后备保护包括复合电压起动的过流保护、零序过流保护、间隙零序过流保护、零序过压保护、过负荷保护、主变有载调压控制系统、主变风扇控制系统。非电量保护包括重瓦斯、轻瓦斯、压力释放、油温度高、绕组温度高, 有载调压重瓦斯。
3.2.4  110kV线路微机光纤纵联保护
      光纤分相电流差动保护＝三相电流分相差动保护＋零序电流差动保护＋距离保护和零序电流保护（后备）。
      主保护和后备保护CPU各自独立。装置具有电流电压保护功能和低周保护功能。光纤分相电流差动保护用专用光纤作为通道，传送模拟量和开关量。具有通道监测功能，通道故障时自动闭锁差动保护。距离保护有重合闸功能。
3.2.5  低频低压减载装置
      双CPU结构，强弱电严格分离，舍弃传统的背板配线方式，有很强的抗干扰和抗电磁辐射的能力。完善的事件记录报文处理，可保存最新128次动作报告，24次故障录波报告。有友好的人机界面、中文显示、打印。具备软件和硬件GPS脉冲对时功能。
3.3微机监控系统的功能
3.3.1实时数据采集及处理功能
      遥测：变电站运行的各种实时数据，如母线电压、线路电流、主变温度、功率、频率等；遥信：