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变电站综合自动化系统的发展及最新应用
作者：梁耀林
来源：《硅谷》2008年第11期
[摘要]介绍变电站综合自动化系统的结构形式及发展趋势，阐述了采用分层分布式系统的优点。根据南瑞科技的NS2000变电站综合自动化系统在22OkV变电站的最新应用情况进行分析，从特点、系统配置及结构、功能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 综合自动化系统 继电保护
中图分类号：TP2 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)0610096－02 一、引言
变电站综合自动化系统是应用控制技术、通信和信息处理技术，采用计算机软件与硬件，将微机保护、远动及自动装置重新组合，按照预先的程序和要求综合在一起形成一个具有远方功能的自动监控系统[1] 。最新的变电站综合自动化系统，采用了采用分层分布式结构，保证了系统整体的可靠性，也使得功能选择和配置更加灵活合理。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，提高了变电站的自动化水平，有利于电网安全稳定运行。目前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，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。
二、结构形式及发展趋势
从变电站综合自动化系统的发展历程来看，其结构有集中式、分布集中式、分层分布式3种类型。目前集中式和分层分布式为主，由于分层分布式具有占用空间少，灵活，可靠性高等优点，是变电站综合自动化系统的发展趋势。 （一）集中式结构
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集中式结构是将采集到的模拟量、开关量和脉冲量等信息进行集中处理与计算，完成微机监控、保护和自动控制功能。各功能模块用模块化软件连接来实现，并且集中采集信息，集中处理运算。但是对计算机的性能要求高，存在着系统可扩性、可维护性较差，难以应用DSP技术的诸多缺点。这种结构主要应用在变电站综合自动化发展的初期。 （二）分层分布式结构
分层分布式系统从逻辑上将变电所自动化系统划分为两层，即变电所层和间隔层。变电站自动化系统从功能上可以分为当地后台监控系统、远动通信系统、测控系统以及保护与控制系统四大部分。
（三）分层分布式结构的优点 1．节省变电站的建筑面积
分层分布式综合自动化站可以取消常规变电站所使用的控制屏、中央信号屏、中央继电器屏、集中同期屏等等。只须用以太网把它们与控制室的监控系统连接起来，最大限度地取消大量的高压室至控制室之间的控制信号电缆，节省了土建投资及占用面积。 2．提高工作效率及运行的可靠性
采用大屏幕彩色显示器代替常规的控制屏、中央信号屏等的当地监控系统，便于操作管理人员监视、分析和操作等各种信息画图。显示内容主要包括变电站的主结线、全部设备的位置状态、保护设备动作及复归、直流系统及所用电的信息、各种测量值的实时数据、各种告警信息，另外还有告警音响及语音系统。 3．开放性、可靠性强，扩建方便
分层分布综合自动化系统的各个子系统全部微机化，完全摒弃了常规变电所中各种机电式、机械式、模拟式设备，大大提高了二次系统的可靠性和电气性能。
采用l对N的结构，N理论上可以无数个。因此，扩建一个间隔，只须把它的保护及测控装置挂在网上就可以了。
三、综合自动化系统的应用
（一）变电站的结线特点及设备配置
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三绕组变压器3台，容量为240MW/台，绕组电压等级为22OkV／110kV／lOkV；220kV采用两母线接线，110kV采用双母线双分段接线；220kV线路2回，110kV线路5回； 10kV出线36回，电容器组18组，10kV站用变3台，接地变2台。 （二）系统体系结构
1．NS2000综合自动化系统采用分层分布式系统，按变电站运行管理为无人值班值守方式设计，NS2000分层分布式系统[2] (见下图)。通讯单元负责收集该间隔的数据，再转发给后台和远动机。通讯单元负责两种网络之间报文的转换和对自 间隔层装置的查询。间隔层通讯采用现场总线方式，通讯单元和变电站层之间采用以太网通讯。专门设置远动机，负责调度信息的收集和转发。
2．间隔层设备优化组合
主变保护及测控装置、220kV线路、110kV线路保护测控装置采用分别组屏方式，布置在二次设备室。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设备开关柜上。其它智能设备（如消弧系统、直流系统）通过通信口接入监控系统。 3．网络结构及通迅能力
计算机监控系统分为站级控制层和间隔级控制层，网络都按双网配置。间隔级控制层设备配置双CAN网接口，分别挂在A、B网上，将采集和处理后的数据信号，经通信总控单元传输到站级控制层，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IO／IOOM双以太网结构(A、B网)，在双网正常情况下，双网以负荷平衡工作，一旦其中一网络故障，另一网就完成接替全部通信负荷，保证实时系统的100%可靠性。间隔层采用先进的专为强干扰环境而设计的控制局域网CANbus通讯网络，其访问方式为非破坏性的CSMA/CA，传输介质采用双绞线，同时还可以利用串行通道与站内其他智能设备，如电度表、直流屏、五防闭锁系统通讯。 （三）硬件的配置 1．通信总控机