变电站综合自动化论文

关于变电站综合自动化的综述

摘要：本文主要介绍了变电站综合自动化系统的功能、原理、结构以及相关技术和

应用，介绍了变 电站综合自动化系统的重要性，提出了变电站综合自动化基本概念，

并对系统结构、能实现的基本 功能和输入输出系统、子系统、数据通信系统及变电

站自动化的发展前景进行分析。 关键词：变电站 综合自动化系统 结构 功能

Abstract: this paper mainly introduces the substation integrated automation system

function, principle, structure and related technology and application, this paper introduces

the importance of substation integrated automation system, and puts forward the basic

concept of substation integrated automation, and the system structure, can realize the

basic functions and the input/output system, subsystem, data communication system and

substation automation development prospect were analyzed. Keywords: substation

Integrated automation system structure function

引言：

改革开放以来， 随着我国国民经济的快速增长， 电力系统也获得了前所未有的发

展， 传统的变电站已经远远不能满足现代电力系统管理模式的需求。 因此变电站

综合自动化 技术在电力行业中引起了越来越多的重视，并逐渐得到了广泛的应用。

一、概述

变电站综合自动化是指利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处

理技术，实现对变电站主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、控制、保护以

及调 度通信等综合自动化功能。 1.1 变电站综合自动化发展过程 （1）分立元件

的自动装置阶段 （2）微机型智能自动装置阶段

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（3）变电站综合自动化阶段 1.2 变电站综合自动化的优越性 由于传统变电站随着

社会的发展，不断出现新的问题，则采用更先进的技术改造变 电站是一种必然趋势。

这使得变电站综合自动化逐渐取代了传统的变电站，其优越性主 要在于提高供电质

量、提高电力系统的运行管理水平、降低造价减少总投资、促进无人 值班变电站管

理模式的运行。 1.3 变电站综合自动化的基本功能 实现变电站综合自动化的目标

是全面提高变电站的技术水平和管理水平，提高供电 质量和经济效益，促进配电系

统自动化的发展。要完成一系列指标则需要变电站综合自 动化系统应该具有以下功

能： （1） 继电保护功能 （2） 操作控制功能 （3） 测量与监视功能 （4） 事

件顺序记录与故障录波和测距功能 （5） 人机联系功能 （6） 电压、无功综合控

制功能 （7） 低频减负荷控制功能 （8） 备用电源自投控制 （9） 通信功能 1.4

变电站综合自动化系统的特点 变电站综合自动化系统的特点主要包括：功能自动

化，分层、分布化结构，操作监 视屏幕化，运行管理智能化，通信手段多元化，测

量显示数字化。

二、变电站综合自动化系统的结构

根据综合自动化系统设计思想和安装的物理位置的不同， 其硬件结构可以分为很多

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类。但从国内外变电站综合自动化系统的发展过程来看，其结构形式大致可分为集

中式 结构形式、分层分布式系统集中组?的结构形式、分散与集中相结合和分布分

散式结构 形式等几种。 2.1 集中式结构形式 集中式结构的综合自动化系统采用不

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，集中进行计算和处理，分别完成微机监 控、微机保护和一些自动控制等

功能。其主要功能和特点如下： （1）能及时采集变电站中各种模拟量、开关量，

完成对变电站的数据采集、实时 监控、制表、打印、事件顺序记录等功能。 （2）

能完成对变电站主要设备和进、出线的保护功能。 （3）系统具有自诊断和自恢复

功能。 （4）结构紧凑，体积小，可大大节省占地面积。 （5）造价低，实用性强，

适合小型变电站的新建和改造。 集中式结构也存在以下缺点： （1）每台计算机的

功能较集中，如果一台计算机出现故障，影响面大。因此必须 采用双机并联运行的

结构才能提高可靠性。 （2）所使用的软件复杂，修改工作量大，系统调试麻烦。 （3）

组态不灵活，对不同主接线或不同规模的变电站，软、硬件都必须另行设计， 工作

量大，不利于批量生产。 （4）集中式保护与传统保护相比不直观，调试维护不方

便，程序设计麻烦，只适 合于保护算法比较简单的情况。 2.2 分层分布式系统集

中组?的结构形式 分层分布式结构采用“面向对象”设计。所谓面向对象，就是面向

电气一次回路设备 或电气间隔设备，间隔层中数据、采集、控制单元(I/O 单元)和

保护单元就地分散安装 在开关柜上或其他一次设备附近，相互间通过通信网络相

连，与监控主机通信。目前， 此种系统结构在自动化系统中较为流行，主要原因是：

①现在的 IED 设备大多是按面 向对象设计的，如专门的线路保护单元、主变保护

单元、小电流接地选线单元等，虽然

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有将所有保护功能综合为一体的趋势，但具体在保护安装接线中仍是面向对象的；

②利 用了现场总线的技术优势，省去了大量二次接线，控制设备之间仅通过双绞线

或光纤连 接，设计规范，设备布置整齐，调整扩建也很简单，成本低，运行维护方

便；③系统装 置及网络鲁棒性强，不依赖于通信网和主机，主机或 1 台 IED 设

备损坏并不影响其它 设备的正常工作，运行可靠性有保证。系统结构的特点是功能

分散，管理集中。 分层分布有两层含义：其一，对于中低压电压等级，无论是 I/O

单元还是保护单元 皆可安装在相应间隔的开关盘柜上，形成地理上的分散分布，如

文献[2]所示的系统；其 二，对于 110kV 及以上的电压等级，即使无法把间隔单元

装在相应的开关柜上，也应 集中组屏，在屏柜上明确区分相应间隔对应的单元，在

物理结构上相对独立，以方便各 间隔单元相应的操作和维护。

变电站的一、二次设备分层结构示意图 2.3 分散与集中相结合和分布分散式结构形

式 按变电站被监控对象或系统功能分布的多台计算机单功能设备， 将它们连接到

能共 享资源的网络上实现分布式处理。 其结构的最大特点是采用主、 CPU 协同

工作方式， 从 各功能模块如智能电子设备（Intelligent Electronic Device，IED）之

间采用网络技术或

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串行方式实现数据通信，将变电站自动化系统的功能分散给多台计算机来完成。各

功能 模块(通常是多个 CPU)之间采猛缂际趸虼蟹绞绞迪质萃ㄐ牛?选用具

有优先级的 网络系统较好地解决了数据传输的瓶颈问题，提高了系统的实时性。

分散与集中相结合的变电站综合自动化系统结构框图

分层分布式系统集中组?的综合自动化系统结构框图

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其结构方便系统扩展和维护，局部故障不影响其他模块正常运行。该模式在安装 上

可以形成集中组屏或分层组屏