电力科普 | 变电站综合自动化--【赫兹电力】

变电站综合自动化技术：即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。

站控层：由主机或/和操作员、工程师站、远动接口设备等构成，面向全变电站进行运行管理的中心控制层。
间隔层：由智能I/O单元、控制单元、控制网络和保护等构成，面向单元设备的就地控制层。
后台机：对本站设备的数据进行采集及处理，完成监视、控制、操作、统计、报表、管理、打印、维护等功能的处理机。
远动：应用通信技术，完成遥测、遥信、遥控和遥调等功能的总称。
通道：在数据传输中，传输信号的单一通路或其一段频带。
主站：控制站，对子站实现远程监控的站。
子站：被控站，受主站监视和控制的站。
同步传输：一种数据传输方式，代表每比特的信号出现时间与固定时基合拍。
异步传输：一种数据传输方式，每个字符或字符组可在任意时刻开始传输
广播命令：向网络的部分或全部子站同时发出的命令。
地址：报文的部分，用以识别报文来源或报文目的地。
波特：数字信号的传输速率单位，等于每秒传输的状态或信号码元数。
双机切换：含义是在双机(主备机)配置的情况下，当主机(值班机)发生故障时,备机可自动或在人工干预下转为主机，主机转为备机。多机配置情况与双机类似，当主机发生故障时，任一备机可自动或在人工干预下转为主机。
通道监视及切换：通道监视是指计算机系统通过通信控制器，统计与变电站测控装置、保护或其他变电站自动化系统、电网调度自动化系统通信过程中接收数据错误和长时间无应答的情况。根据通道监视情况，系统可以告警或采取相应控制措施。如果通道配置有冗余，即某厂站有双通道的情况下，当一个通道故障时，系统可自动转到另一个通道上进行通信。
实时数据：指在线运行时实时记录和监视的物理量。
历史数据：指在线运行时按规定的间隔或时间点记录的物理量。在变电站中历史数据指按指定时间间隔或特殊要求保存下来的运行实时数据、各记录和报表、曲线等。

变电站运行实时参数：指为监测和控制变电站运行所需的各种实时数据。主要有：母线电压、系统频率;馈线电流、有功功率、无功功率、功率因数、电能量;主变压器电流、有功功率、无功功率、功率因数、电能量、温度;保护定值，直流电源电压;变电站设备运行状态等

变电站设备运行状态：指各断路器、隔离开关的实际运行状态(合闸、分闸);主变压器分接头实际位置、主变压器状态，压力、气体继电器是否报警;保护运行状态;被监控变电站系统状态;监控系统运行状态等。

2.变电站综合自动化系统的功能
1. 监控子系统
(1) 数据采集
对供电系统运行参数的在线实时采集是变电所自动化系统的基本功能之一，变电站的数据包括模拟量、开关量和电能量。
(2)数据处理与记录
数据处理的内容为电力部门和用户内部生产调度所要求的数据。
①变电所运行参数的统计、分析与计算
② 变电所内运行参数和设备的越限报警及记录
③ 变电所内的事件记录
(3) 运行监视
运行监视即对采集到的反映变电所运行状况和设备状态的数据进行自动监视。
(4) 故障录波和测距、故障记录
① 故障录波与测距
110kV及以上的重要输电线路距离长、发生故障影响大，必须尽快查找出故障点，以便缩短修复时间，尽快恢复供电，减少损失。
② 故障记录
35kV和10kV的配电线路很少专门设置故障录波器，为了分析故障方便，可设置简单故障记录功能。
故障记录是记录继电保护动作前后与故障有关的电流量和母线电压。
(5) 事故顺序记录与事故追忆
事故顺序记录就是对变电所内的继电保护、自动装置、断路器等在事故时动作的先后顺序自动记录。
事故追忆是指对变电所内的一些主要模拟量，如线路、主变压器的电流、有功功率、母线电压等，在事故前后一段时间内作连续测量记录。
(6) 控制及安全操作闭锁
操作人员可通过显示器屏幕对断路器、隔离开关进行分、合闸操作;对变压器分接头进行调节控制;对电容器组进行投、切控制。并且所有的操作控制均能就地和远方控制、就地和远方切换相互闭锁，自动和手动相互闭锁。
操作闭锁包括以下内容：操作系统出口具有断路器分、合闸闭锁功能。

3.变电站综合自动化系统的结构

集中式的结构
定义：
集中式结构的综合自动化系统指采用不同档次的计算机，扩展其外围接口电路，集中采集变电站的模拟量、开关量和数字量等信息，集中进行计算与处理，分别完成微机监控、微机保护和一些自动控制等功能。
集中式结构不是指由一台计算机完成保护、监控等全部功能。多数集中式结构的微机保护、微机监控、与调度等通信的功能也是由不同的微型计算机完成的。
集中式结构的特点
优点：
其结构紧凑、体积小，可大大减少占地面积，而且造价低。
缺点：
A、可靠性低：
B、集中式结构的软件复杂，修改工作量大，调试麻烦;
C、组态不灵活,对不同主接线或规模不同的变电站，软、硬件都必须另行设计，工作量大，影响了批量生产，不利于推广。
D、集中式保护与长期以来采用一对一的常规保护相比，不直观，不符号运行和维护人员的习惯，调试和维护不方便，程序设计麻烦，只适合保护算法比较简单的情况。
一般适合于小型变电所的新建或改造。
分层分布式系统集中组屏的结构
定义：
所谓分布式结构，是在结构上采用主从CPU协同工作方式，各功能模块(通常是各个从CPU)之间采用网络技术或串行方式实现数据通信，多CPU系统提高了处理并行多发事件的能力，解决了集中式结构中独立CPU计算处理的瓶颈问题，方便系统扩展和维护，局部故障不影响其他模块(部件)正常运行。
所谓分层式结构，是将变电站信息的采集和控制分为管理层、站控层和间隔层三个级分层布置
分层分布式系统集中组屏结构的特点
(1)由于分层分布式结构配置，在功能上采用可以下放的尽量下放原则，凡事可以在本间隔层就地完成的功能，绝不依赖通信网。
这样的系统结构与集中式系统比较，明显优点是：
可靠性高，任一部分设备有故障时，只影响局部;可扩展性和灵活性高;
所内二次电缆大大简化，节约投资也简化维护。
分布式系统为多CPU工作方式，各装置都有一定数据处理能力，从而大大减轻了主控制机的负担。
(2)继电保护相对独立。
继电保护装置的可靠性要求非常严格，因此，在综合自动化系统小，继电保护单元宜相对独立，其功能不依赖于通信网络或其它设备。通过通信网络和保护管理机传输的只是保护动作的信息或记录数据。
(3)具有和系统控制中心通信的能力。
综合自动化系统本身已具有对模拟量、开关量、电能脉冲量进行数据采集和数据处理的功能，还收集继电保护动作信息、事件顺序记录等，因此不必另设独立的RTU的装置，不必为调度中心单独采集信息。综合自动化系统采集的信息可以直接传送给调度中心，同时也可以接受调度中心下达的控制、操作命令和在线修改保护定值命令。
(4)模块化结构，可靠性高。
综合自动化系统小的各功能模块都由独立的电源供电，输入输出回路也相互独立，因此任何一个模块故障，都只影响局部功能，不会影响全局。由于各功能模块都是面向对象设计的，所以软件结构较集中式的简单，便于调试和扩充。
(5)室内工作环境好，管理维护方便。
分级分布式系统采用集中组屏结构，屏全部安放在控制室内，工作环境较好，电磁干扰比放于开关柜附近弱，便于管理和维护。
分布集中式机构的主要缺点是安装时需要的控制电缆相对较多，增加了电缆投资。
分散式与集中相结合的结构
分散式与集中相结合的结构是将配电线路的保护和测控单元分散安装在开关柜内，高压线路保护和主变压器保护装置等采用集中组屏的系统结构。

分散式与集中相结合的特点：
(1)简化了变电站二次部分的配置，大大缩小了控制室的面积。
(2)减少了设备安装工程量。
(3)简化了变电站二次设备之间的互连线，节省了大量连接电缆。
(4)分层分散式结构可靠性高，组态灵活，检修方便。分层分散式结构，由于分散安装，减小了TA的负担。