浅析变电站的自动化系统

摘要：变电站自动化技术随着科学技术的发展，受到了深远的影响，变电站自动化技术即将进入数字化新阶段，本文浅析了变电站自动化系统的发展动向。
关键词：变电站自动化；智能化；网络化

        0 引言
        经过十多年历史的变电站自动化技术已经达到一定的水平。城市电网和农村电网建设改造项目已全面铺开，在现代电力系统的各种技术发展十分迅速的情况下，建设高度可靠、有效可控的现代化无人职守变电站已势在必行。无人职守变电站的测量、控制及电量采集均应由自动化系统来完成，应能方便地在远方完成对变电站的自动监控。变电站综合自动化系统具有功能综合化、系统结构微机化、测量显示数字化、操作监视屏幕化、运行管理智能化等特征。
        1 变电所自动化系统的结构
        在高压或超高压变电所中，将保护装置，测控装置，故障录波及其它自动装置的I/0单元割裂出来，把它作为作为智能化一次设备的一部分。反之，智能化一次设备的数字化传感器，数字化控制回路代替了；而在中低压变电所则将保护、监控装置小型化、紧凑化，完整的安装在开关柜上，实现了变电所机电一体化设计。从逻辑上可分为 “过程层”、“间隔层”、“所控层”三个层次。从物理上来说数字化变电所自动化系统的结构可分为智能化的一次设备和网络化的二次设备两类，其中在逻辑层的三个层次来看：
        1.1 过程层：该层是一个一次设备和二次设备的结合面，换言之过程层是指智能化电气设备的智能化部分。过程层的主要功能可以分为三类：
        1.1.1 电力运行的实时电气量检测它是与传统的功能一样，主要是电流、电压、相位以及谐波分量的检测，其他电气量入有功、无功、电能量可通过间隔层的设备运算得出。采集传统模拟量被直接采集了数字量所取代。这样做的优点式抗干扰性能强，绝缘和抗饱和特性好。开关装置实现了小型化、紧凑化。
        1.1.2 运行设备的状态参数在线检测与统计变电所需要进行状态参数检测的设备主要有变压器、断路器、刀闸、母线、电容器、电抗器以及直流电源系统。在线检测的内容主要有温度、压力、密度、绝缘、机械特性和工作状态等数据。
        1.1.3 操作控制的执行与驱动操作控制的执行与驱动包括变压器分接头调节控制，电容、电抗器投切控制，断路器、刀闸合分控制。直流电源充放电控制。过程层的控制执行与驱动大部分是被动的，即按上层控制指令而动作，在执行控制命令时具有智能性，能判别命令的真伪及其合理性，还能对即将进行的动作精度进行控制，能使断路器定相合闸，选相分闸，在选定的相角下实现断路器的开合和开断，要求操作时间限制在规定的参数内。
        1.2 间隔层：其主要功能是：（1）汇总本间隔过程层实时数据信息；（2）实施对一次设备保护控制功能；（3）实施操作同期及其他控制功能；（4）实施本间隔操作闭锁功能；（5）承上启下的通信功能，即同时高速完成与过程层及所控层的网络通信功能；（6）对数据采集、统计运算及控制命令的发出具有优先级别的控制。
        1.3 所控层：其主要功能是：（1）通过两级高速网络汇总全所的实时数据信息，不断刷新实时数据库，按时登录历史数据库；（2）具有在线可编程的全所操作闭锁控制功能；（3）具有所内当地监控，人机联系功能；（4）按既定规约将有关数据信息送向调度或控制中心；（5）接受调度或控制中心有关控制命令并转间隔层、过程层执行；（6）具有对间隔层、过程层诸设备的在线维护、在线组态，在线修改参数的功能；（7）具有变电所故障自动分析和操作培训功能。

     2 数字化变电站自动化系统的特点
        2.1 智能化的一次设备一次设备被检测的信号回路和被控制的操作驱动回路采用微处理器和光电技术设计，简化了常规机电式继电器及控制回路的结构，使之数字程控器及数字公共信号网咯取代传统的导线连接。
        2.1.1 网络化的二次设备变电站内常规的二次设备，已改变了传统二次设备的模式，为简化系统，信息共享，减少电缆，减少占地面积，降低造价等方面已改变了变电站运行的面貌。使得设备之间的连接全部采用高速的网路通信，二次设备不再出现常规功能装置重复的.I/0现场接口，