變電所自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)用研究

摘要：變電所自動(dòng)化控制系統(tǒng)是對(duì)變電所執(zhí)行自動(dòng)監(jiān)視、測(cè)量、控制和協(xié)調(diào)的綜合性系統(tǒng)。本文對(duì)變電所自動(dòng)化控制中的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和監(jiān)控保護(hù)分別進(jìn)行了分析，并著重探討了變電所自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)用中的幾個(gè)問題：通信網(wǎng)絡(luò)和備用電源自投裝置等。

關(guān)鍵詞：監(jiān)控系統(tǒng)；微機(jī)繼電保護(hù)；通信網(wǎng)絡(luò)

0引言

隨著近年來國家不斷地加大對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，電網(wǎng)投資與建設(shè)的規(guī)模亦不斷擴(kuò)大，對(duì)電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、高效、智能化運(yùn)行亦提出了更高的要求，尤其是隨著當(dāng)今世界電力電子技術(shù)地高速發(fā)展，變電所的自動(dòng)化程度已愈來愈高。在此背景下，應(yīng)運(yùn)產(chǎn)生了一種自動(dòng)控制及無人化運(yùn)行的系統(tǒng)——變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。利用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)，變電所的自動(dòng)化控制系統(tǒng)將變電所的一次、二次設(shè)備(包括數(shù)據(jù)采集、運(yùn)行控制、保護(hù)、ATS自動(dòng)轉(zhuǎn)換設(shè)備等)進(jìn)行功能塊整合、分組和優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)對(duì)變電所設(shè)備進(jìn)行在線實(shí)時(shí)測(cè)量、監(jiān)視、控制、記錄。

1變電所監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能

1.1采集與處理數(shù)據(jù)主變運(yùn)行溫度、母線電壓、電流、功率因數(shù)等參數(shù)采用數(shù)據(jù)采集單元進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集和處理。微機(jī)系統(tǒng)通過采集以上數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行更新。

1.2控制功能控制功能包括對(duì)變電所各電壓等級(jí)斷路器、消弧線圈、主變風(fēng)機(jī)、控制無功補(bǔ)償接觸器等進(jìn)行就地與遠(yuǎn)程控制。

1.3報(bào)警事件處置控制系統(tǒng)有兩種報(bào)警類型，一：提示性報(bào)警，二：事故性報(bào)警。前者包括設(shè)備狀態(tài)一般性異常報(bào)警、數(shù)據(jù)超限、主站、從站的某個(gè)單元、模塊狀態(tài)異常等，后者包括非操作引起的斷路器跳閘、保護(hù)聯(lián)鎖開關(guān)動(dòng)作等等。

1.4時(shí)間順序記錄事件功能計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)以ms級(jí)時(shí)間單位對(duì)斷路器狀態(tài)、主變參數(shù)、一、二次線路參數(shù)、保護(hù)元件的動(dòng)作信號(hào)信息進(jìn)行采集并記錄，并能在顯示器上進(jìn)行顯示及打印機(jī)上進(jìn)行打印。

1.5在線統(tǒng)計(jì)計(jì)算根據(jù)采樣的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，能夠計(jì)算每一時(shí)間間隔的的電壓值、電流值、有功功率、無功功率、有功系數(shù)、主變溫度值、開光量動(dòng)作狀態(tài)等，并給出以上數(shù)據(jù)的按年、月、日進(jìn)行劃分的分時(shí)段統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。比如電壓、電流的最大值、最小值，功率因數(shù)的合格率等。

1.6顯示及打印畫面變電所配電系統(tǒng)一次接線圖、直流系統(tǒng)圖能夠在顯示器上顯示，能夠顯示統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、某些關(guān)鍵數(shù)據(jù)歷史變化曲線、某些報(bào)警事件，能夠打印歷史數(shù)據(jù)、報(bào)警記錄等等。

1.7系統(tǒng)的自我診斷和自我修復(fù)監(jiān)控系統(tǒng)能夠在線實(shí)時(shí)診斷系統(tǒng)的硬件、軟件運(yùn)行情況，一旦發(fā)現(xiàn)異常，即能生成并發(fā)出報(bào)警信息。自我診斷的范圍包括：主站、從站系統(tǒng)、I/O單元、模組、外設(shè)、軟件故障等，非嚴(yán)重的提示報(bào)警，系統(tǒng)可以進(jìn)行自我修復(fù)。

1.8平日管理功能平日管理功能指負(fù)責(zé)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的專業(yè)工程師對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行的日常檢查、管理、維護(hù)、更新優(yōu)化等工作。包括功能維護(hù)管理和數(shù)據(jù)庫維護(hù)管理兩方面內(nèi)容。功能維護(hù)管理包括自動(dòng)化控制系統(tǒng)的啟動(dòng)停止控制，對(duì)各種應(yīng)用功能運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，各種應(yīng)用數(shù)據(jù)的顯示圖表的加載、生成和編輯。數(shù)據(jù)庫維護(hù)是工程師對(duì)數(shù)據(jù)庫中的應(yīng)用參數(shù)進(jìn)行增刪和修改。

2繼電保護(hù)功能和應(yīng)用

2.1保護(hù)功能（1）變壓器一般配置差動(dòng)保護(hù)和瓦斯保護(hù)兩種主保護(hù)，配置零序電流保護(hù)、過流保護(hù)等后備保護(hù)。（2）110KV以下線路測(cè)控保護(hù)配置重合閘和過電流保護(hù)，110KV以上線路測(cè)控保護(hù)配置零序電流保護(hù)、綜合重合閘保護(hù)等。

2.2微機(jī)繼電保護(hù)原理（1）硬件系統(tǒng)：微機(jī)繼電保護(hù)硬件系統(tǒng)是由大量的IC(集成電路)組成，通常由CPU、定時(shí)器、存儲(chǔ)器、寄存器、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器等部件組成。而依靠數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(該系統(tǒng)主要由采樣保持電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D轉(zhuǎn)換器)等組成)來完成微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)中的的信息獲取工作。（2）軟件系統(tǒng)：軟件系統(tǒng)主要分為監(jiān)控程序和系統(tǒng)程序，監(jiān)控程序的作用是對(duì)包括輸入、輸出狀態(tài)，設(shè)定、修改和顯示保護(hù)裝置的參數(shù)值進(jìn)行監(jiān)視，同時(shí)控制微機(jī)保護(hù)裝置的硬件電路狀態(tài)；系統(tǒng)程序是監(jiān)控程序的運(yùn)行環(huán)境系統(tǒng)程序。系統(tǒng)程序的主要功能是：1）循環(huán)自檢功能，2）中斷響應(yīng)功能，3）事件處理功能。

3主要問題的分析研究

3.1通信技術(shù)變電所自控系統(tǒng)常見的有如下幾種通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：（1）使用傳統(tǒng)的RS-232/485現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行數(shù)據(jù)低速傳輸，（2）采用局部控制網(wǎng)絡(luò)如常見的Lonworks和CAN兩種通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的中速傳輸，（3）采用Ethernet實(shí)現(xiàn)站內(nèi)設(shè)備的分布式連接。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由監(jiān)控主機(jī)、交換機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)控制模塊組成，監(jiān)控主機(jī)通過Ethernet傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，完成監(jiān)控管理等功能。

3.2ATS（備用電源自動(dòng)切換裝置）為保證ATS能夠正常地工作，通常需要注意以下幾點(diǎn)：（1）ATS應(yīng)能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工作母線的電壓狀態(tài)，當(dāng)工作母線故障、電源變壓器故障、斷路器因?yàn)槟撤N原因跳閘時(shí)，將引起工作母線失壓，這時(shí)ATS應(yīng)該能夠瞬間自動(dòng)切換投入使用，以保證負(fù)荷的不間斷供電。（2）當(dāng)ATS失電時(shí)，ATS自投裝置應(yīng)不動(dòng)作，因?yàn)槿绻�在此狀態(tài)下勉強(qiáng)對(duì)事故產(chǎn)生響應(yīng)，將ATS切入網(wǎng)絡(luò)，其不能發(fā)揮任何作用。（3）供電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，一定要先徹底排除系統(tǒng)故障，然后才可將ATS投入使用，否則很有可能將備用電源投入到故障網(wǎng)絡(luò)中，使發(fā)生故障的網(wǎng)絡(luò)不但不能解除故障，反而使故障程度進(jìn)一步發(fā)生難以預(yù)測(cè)的惡化的后果。

4結(jié)語

在當(dāng)今世界科學(xué)技術(shù)和社會(huì)生產(chǎn)力迅速提高的今天，采用變電所自動(dòng)化控制系統(tǒng)，能夠極大地減少人員投入、提高工作效率，保證電力供應(yīng)的高質(zhì)、穩(wěn)定、連續(xù)和可靠運(yùn)行，同時(shí)極大地提高了整個(gè)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化控制水平。本文對(duì)變電所自動(dòng)化控制運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行了概括性地分析和研究，隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、AI等技術(shù)的迅速發(fā)展，必將進(jìn)一步地提高變電所自動(dòng)化控制系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，其功能亦將會(huì)更加完善和強(qiáng)大，以不斷滿足社會(huì)快速進(jìn)步對(duì)電力發(fā)展的需要。

參考文獻(xiàn)

[1]劉介才主編.工廠供電[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2009.[2]翁利民主編.無人值班變電所的綜合自動(dòng)化[M].江西電力,2000.

作者:王凱 單位:大石橋市凱翔房地產(chǎn)開發(fā)有限公司