新型智能变电站的研设计

　1 引言

　　随着信息技术的发展，网络以及智能化电气的崛起，使得变电站自动化技术进入了崭新的数字化新阶段，尤其是智能化开关、光电式互感器等机电一体化的设备的出现。这些技术的出现，实现了无人值班，自动化检测与管理的综合电动自力化系统，也相应提高了我国城网改造工程与农网改造工程的质量。

　　2 变电站自动化系统的功能

　　以西北工业大学为例，为了利用先进技术和手段对新建的10KV变电站进行智能自动化管理，学校决定将改变电站建成一个现代化的综合自动化变电站系统，对学校范围内的用电情况进行集中管理，统一调度，以提高全校电力运行的可靠性和安全性。该变电站有如下功能：

　　（l）保护功能系统具有传统继电保护所要求的功能，且精度与可靠性均高于传统的电磁式继电保护。一旦变电站内系统中主设备发生异常或故障，系统将根据事先设定的参数，以最快的速度，对主设备进行保护动作，并将状态纪录，及时提供状态分析报告，指出故障原因及处理意见。

　　（2）检测功能系统在运行过程中能够实时的检测变电站各主要设备的运行参数及状态值，并通过网络将这些数据传给上位机，以供值班人员观测。

　　（3）控制与调度功能系统在运行过程中，可以接受调度或控制中心有关控制命令，对站内主设备进行分/合闸等操作，避免了操作人员直接操作高压设备，降低了危险系数。同时用户可通过该系统对电网负荷情况进行实时观测。

　　（4）通信功能保护装置与上位机之间可进行数据传墉，同时该系统还可连入上一级调度系统或局域网，按既定协约将有关数据信息送往上位机调度或控制中心，并接收上位机调度命令。

　　（5）具有数据库管理功能通过网络汇总全变电站实时数据信息，不断刷新实时数据库，按时登录历史数据库，以供随时查阅。

　　（6）站内当地监控，人机联系功能，如显示，操作，打印，报警，图像，声音等多媒体功能。

　　（7）设备的再现维护，在线组态，在线修改参数的功能。

　　如果变电站监控管理系统具有上述主要功能，那么该系统便具有较高水平的综合性和自动化程度。[p]

　　3 系统实现

　　系统硬件结构如图1的实现作以论述。

　　主要分上位机通信盒和保护装置。以下分别对系统各部分：

　　a 保护装置

　　系统中的保护装置具有智能保护功能。该装置是根据我国电力系统的实际情况，运用国家上先进的计算机及集成电路技术，并结合继电保护技术，研制生产的微机性保护装置。

　　对于保护装置的安置，通常采用两种安装布局方式—即集中主屏式和分布式。

　　集中主屏式（集散控制式）是将所有的保护装里集中的安装在一起，通过信号线和控制线与各自主设备相连。这种方式主要优点是可以集中的观察并控制各个主设备。但这种方式接线复杂，检修不便，且占地较大，可靠性相对较弱。

　　分布式是将保护装里分别安置在各开关柜内。将分布式方式与现场总线技术相结合，则既可以集中监控整个站内系统，又避免了集中主屏式的缺点。所以，西工大lOKV变电站的保护装置采用了目前国际上较为流行的分布式安装方式。

　　b 通信介质

　　电力系统中常用的通信介质包括通信电缆，无限微波，光纤，载波等。相对于其它几种介质，通信电缆的成本较低，安装使用简单，用于短距离通信时其传翰质量可以满足较高要求。由于IOKV变电站的集控调度室与高压室距离较近，所以采用了通信电缆作为通信介质。

　　c 通信实现

　　结合变电站自身的特点，并考虑到成本，可靠性，可扩充性，易维护性及实时响应速度，安装使用的简便性等因素，1OKV变电站系统保护装置与上位机之间的拓扑结构采用了总线型结构：使用两根总线分别连接了两段母线中的各保护装里，最后将两根总线接入上位机。保护装置与上位机之间通信方式则采用异步串行方式。[p]

　　d 监控软件

　　系统中的监控软件采用VC+软件，具有遥信功能。它主要包括实时监控部分、通信部分、图元组态及单元组态部分、报警系统等。软件功能结构如图2所示。

　　4 系统的特点

　　通过对该系统的使用，我们总结出该系统主要有以下几个特点：

　　a 系统组网方式简单，扩充方便由于站内系统采用现场总线方式，结构简单，成本低，扩充和维护方便，通过简单的设定，即可以完成对任意单元投入系统运行或推出系统运行。

　　b 开放式系统系统可以兼容其它厂商的保护装置，且无须改变已有的系统结构和监控程序，只须将要兼容的装置与上位机相连，并在上位机中加入对应与语该装置的接口程序即可。

　　同时，本系统还可以挂接其它外部程序。用户可以根据需要，通过菜单管理器将所需外部程序方便的挂接到该系统中。这样，用户可以象使用本系统中的程序一样使用该外部程序。

　　c 友好的人机界面保护装置自身带有汉化大液晶显示屏，以供用户在现场观测各开关柜的参数和状态。

　　上位机也可以以数值、曲线、棒图、模拟表针、图表等方式反映各项实时数据及开关状态，而且这些表示方法的形状，大小，颜色等属性可以由用户灵活设定。

　　d 既灵活，又简单的操作方式系统的常用操作非常简单。保护装置只带用键盘进行简单的选择确认，即可以完成常规操作。上位机软件的操作完全按照流行的Windows操作而设计，对于熟悉Windows操作的用户，其简便性是显而易见的。同时，系统管理员可以通过灵活的操作，完成高级的，复杂的操作与管理。

　　5 结语

　　所设计的变电站自动化系统投入运行以来，有效提高了变电站的自动化管理能力和快速处理能力。具有较高的实用价值，不仅提高了西工大电力运行的可靠性和安全性证了学校正常的教学科研和生活用电需要，而且值得进一步推广。