變電站自動(dòng)化系統的發(fā)展策略
點(diǎn)擊次數：2479 更新時(shí)間：2011-08-22
變電站自動(dòng)化和無(wú)人值班是當今電網(wǎng)調度自動(dòng)化領(lǐng)域的熱門(mén)課題，其發(fā)展勢頭正方興未艾。國外有一種觀(guān)點(diǎn)認為，人容易受環(huán)境、情緒、性格、疾病等諸多因素影響，因此本身就是一個(gè)不可靠因素。確實(shí)有不少事故是由人為誤操作引起的，從這個(gè)角度看，無(wú)人值班確實(shí)可以提高運行可靠性。例如鄭州地調早在1959年就開(kāi)始采用遙控技術(shù)，30多年來(lái)從未發(fā)生誤操作；又如深圳供電局實(shí)現變電站無(wú)人值班后，誤操作事故率降低了60％。
變電站自動(dòng)化是在計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)的基礎上發(fā)展起來(lái)的。國外在八十年代已有分散式變電站自動(dòng)化系統問(wèn)世，以西門(mén)子（SIEMENS）公司為例，該公司第1套全分散式變電站自動(dòng)化系統LSA678早在1985年就在德國漢諾威投入運行，至1993年初已有300多套系統在德國及歐洲的各種電壓等級的變電站運行。我國的變電站自動(dòng)化工作起步較晚，大約從九十年代開(kāi)始，初始階段主要研制和生產(chǎn)集中式的變電站自動(dòng)化系統，例DISA－1型[1]，BJ－1型[2]，iES－60型，XWJK－1000A型，FD－97等。九十年代中期開(kāi)始研制分散式變電站自動(dòng)化系統，如DISA－2型，DISA－3型[3，4]，BJ－F3，CSC－2000型[5]，DCAP3200型，FDK型等，與*水平相比，大約有十年的差距。許多高校、科研單位、制造廠(chǎng)家以及規劃設計、基建和運行部門(mén)在學(xué)習和借鑒*技術(shù)的同時(shí)，正結合我國的實(shí)際情況共同努力繼續開(kāi)發(fā)更加符合我國國情的變電站自動(dòng)化系統[3，4，6～12]?？梢灶A計，今后其發(fā)展和推廣的速度會(huì )越來(lái)越快，與國外的差距會(huì )逐步縮小。
為了加快我國變電站自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展步代，創(chuàng )造更大的效益，有必要論述和探討變電站自動(dòng)化的設計原則、工作模式和發(fā)展策略，以期達成共識。
一、設計原則
a.變電站自動(dòng)化系統作為電網(wǎng)調度自動(dòng)化的一個(gè)子系統，應服從電網(wǎng)調度自動(dòng)化的總體設計，其配置、功能包括設備的布置應滿(mǎn)足電網(wǎng)安全、、經(jīng)濟運行以及信息分層傳輸、資源共享的原則。
b.分散式系統的功能配置宜采用下放的原則，凡可以在間隔層就完成的功能如保護、備用電源自投、電壓控制等，無(wú)須通過(guò)網(wǎng)絡(luò )和上位機去完成。220kV樞紐站及220kV電壓等級以上的變電站，其網(wǎng)絡(luò )層和站級層宜采用雙重化、冗余配置，以提高系統可靠性。
c.按我國的實(shí)際情況，目前變電站還不大可能*無(wú)人值守，即使是無(wú)人值守，也有一個(gè)現場(chǎng)維護、調試和應急處理的問(wèn)題，因此設計時(shí)應考慮遠方與就地控制操作并存的模式。同樣，保護單元亦應具有遠方、就地投切和在線(xiàn)修改整定值的功能，以遠方為主，就地為鋪，并應從設計、制造上保證同一時(shí)間只允許其中一種控制方式有效。
d.站內自動(dòng)化及無(wú)人值班站的接入系統設計應從技術(shù)上保證站內自動(dòng)化系統的硬件接口滿(mǎn)足標準。系統的支撐軟件符合ISO開(kāi)放系統規定，系統的各類(lèi)數據、通信規約及網(wǎng)絡(luò )協(xié)議的定義、格式、編程、地址等與相應的電網(wǎng)調度自動(dòng)化系統保持一致，以適應電力工業(yè)信息化的發(fā)展要求。
e.要積極而慎重地推行保護、測量、控制一體化設計，確保保護功能的相對獨立性和動(dòng)作可靠性。分布式系統的SOE分辨率通過(guò)保護單元來(lái)實(shí)現。保護、測量、控制原則上可合用電壓互感器（TV），對電量計費、功率總加等有精度要求的量可接量測電流互感器（TA），供監測用的量可合用保護TA。
f.變電站自動(dòng)化系統設計中應優(yōu)先采用交流采樣技術(shù)，減輕TA，TV的負載，提高測量精度。同時(shí)可取消光字牌屏和中央信號屏，簡(jiǎn)化控制屏，由計算機承擔信號監視功能，使任一信息做到一次采集、多次使用，提高信息的實(shí)時(shí)性、可靠性，節約占地空間，減少屏柜，二次電纜和設計、安裝、維護工作量。
g.目前無(wú)論國內還是國外的分散式變電站自動(dòng)化系統各部件之間的大部分采用串行口通信方式（RS232C,RS422,RS485總線(xiàn)等），其通信速率和資源共享程度均受到限制，故建議采用局域網(wǎng)（LAN）通信方式，尤其是平等（peertopeer）網(wǎng)絡(luò )，如總線(xiàn)型網(wǎng)（介質(zhì)共享型），即網(wǎng)上每個(gè)節點(diǎn)都可與網(wǎng)上其他節點(diǎn)直接通信，例CSC－2000型采用的LonWorks網(wǎng)，DISA－2，DISA－3型采用的CANnet（controlareanetwork）網(wǎng)等[3-5]。
h.變電站內存在強大的電磁場(chǎng)干擾。從抗電磁干擾角度考慮，在選擇通信介質(zhì)時(shí)可優(yōu)先采用光纖通信方式，這一點(diǎn)對分散式變電站自動(dòng)化系統尤為適用。例LSA678，DISA－2，DISA－3型等均采用了光纖通信方式。但鑒于光纖安裝、維護復雜及費用相對較高，因此配電站宜以電纜為通信介質(zhì)。
二、工作模式
2.1變電站分類(lèi)
變電站按電壓等級可分為特高壓、超高壓、高壓及中低壓四種類(lèi)型。特高壓變電站：1000kV，750kV；超高壓變電站：550kV，330kV；高壓變電站：220kV，110kV，35kV；中低壓變電站（又稱(chēng)配電站）：10kV及以下電壓等級。
變電站按在電網(wǎng)中的地位可分為樞紐站、終端站和中轉站三種類(lèi)型。樞紐站：在電網(wǎng)中無(wú)論是網(wǎng)架結構還是負荷水平都處于舉足輕重的位置；終端站：只有高壓進(jìn)線(xiàn)，位于電網(wǎng)的線(xiàn)路末端；中轉站：有2路高壓進(jìn)線(xiàn)，位于線(xiàn)路中間。
變電站按控制方式可分為集控站（又稱(chēng)基地站）和受控站（又稱(chēng)子站）。前者受調度中心控制，并對其周?chē)诱矩撚姓{度操作任務(wù)；后者與終端站類(lèi)似，但有可能處于環(huán)形電網(wǎng)之中，受集控站控制。
變電站控運行模式劃分為有人值班：這是目前zui常見(jiàn)的運行模式；無(wú)人值班：沒(méi)有固定的運行值班人員，僅保留個(gè)別守衛人員，負責站內的安全保衛工作及事故異常情況的緊急處理；無(wú)人值守：真正意義上的無(wú)人站，在一些發(fā)達的西方國家，如美國、加拿大等較常見(jiàn)。
2.2變電站自動(dòng)化系統模式
2.2.1傳統模式
這種模式就是目前國內應用zui普遍的遠方終端裝置（RTU）加上當地監控（監視）系統（又稱(chēng)當地功能），再配上變送器、遙信轉接、遙控執行、UPS等屏柜（見(jiàn)圖1）。當采用交流采樣RTU時(shí)，可省去變送器屏柜。站內保護裝置的信息可通過(guò)遙信輸入回路（即硬件方法）進(jìn)入RTU，亦可通過(guò)串行口按約定的規約通信（即軟件方法）進(jìn)入RTU。此模式適合于35kV～500kV的各種電壓等級不同規模的變電站。根據用戶(hù)不同層次的要求，其當地功能的配置可為1臺PC機，也可是一個(gè)完整的雙前置、雙主機、雙工作站的監控系統。如華東電網(wǎng)某主力電廠(chǎng)即采用RD－800系統和GR－90型RTU實(shí)現了220kV升壓站的網(wǎng)控系統自動(dòng)化。該模式保留了RTU的功能和二次回路設計。
2.2.2老站改造模式
采用RS－485星形結構，構成分布式的RTU。其特點(diǎn)是不增加屏柜位置，無(wú)需改動(dòng)原有二次回路，適用于老站改造。這類(lèi)產(chǎn)品有GR－90，TG5－700和MWY－C3A等分布式RTU等（見(jiàn)圖2）。
2.2.3集中配屏模式
這種模式在目前國內新建變電站中應用zui多，并已取得了較成熟的運行經(jīng)驗。大部分廠(chǎng)家的產(chǎn)品均屬此類(lèi)，其中應用較多的有DISA－3型、BJ－1型、iES、XWJK－1000A等。該模式與傳統模式相比，zui大的區別在于將RTU的遙控、信號、測量、電能計費、通信等功能分別組屏，而由1個(gè)或2個(gè)總控單元通過(guò)串行通信口（RS232，RS422，RS485）與各功能單元（屏柜）以及微機保護、故障錄波、上位機等通信（見(jiàn)圖3）。其特點(diǎn)是將控制、保護兩大功能作為一個(gè)整體來(lái)考慮，二次回路設計大簡(jiǎn)化。
2.2.4全分散式
該模式主要特點(diǎn)是以一次主設備如開(kāi)關(guān)、變壓器、母線(xiàn)等為安裝單位，將控制、I/O、閉鎖、保護等單元分散，就地安裝在一次主設備（屏柜）上。站控單元（在主控室內）通過(guò)串行口（光纖通信）與各一次設備屏柜（在現場(chǎng)）相連，并與上位機和遠方調度中心通信。具體實(shí)施又分為兩種模式：保護相對獨立，控制和測量合一，如SIEMENS等公司的產(chǎn)品；保護、控制和測量合一，如ABB，GE，MERLINGERIN等公司的產(chǎn)品。
SIEMENS的LSA678系統是采用保護相對獨立模式的典型，在*已有數百套的運行經(jīng)驗，近幾年來(lái)在國內亦已有不少應用實(shí)例（例如蘇州新加坡工業(yè)園區、廣西柳州供電局等）。國內廠(chǎng)家近年來(lái)亦先后推出全分散式系統，如DISA－2，BJ－F3，CSC－2000，DCAP3200等（見(jiàn)圖4），此模式較適合于要求節省占地面積和二次電纜的場(chǎng)合，例如城市（市區）變電站。
2.2.5局部分散式
此模式綜合了集中式與分散式的特點(diǎn)，采用了分散式的系統結構，而控制和保護仍集中配屏。通常將集中配屏安裝在分散的設備小間內。設備小間在一次設備附近，根據變電站的電壓等級和規?？稍O數個(gè)小間，就近管理，節省電纜。此模式可用于各種電壓等級的變電站，尤其適用于500kV及大型220kV站。此類(lèi)產(chǎn)品有DISA－3，FDK，iES－70等（見(jiàn)圖5）。
三、發(fā)展策略
在變電站自動(dòng)化系統的具體實(shí)施過(guò)程中，由于受現有專(zhuān)業(yè)分工和管理體制的影響而有不同的實(shí)施方法：一種主張站內監控以遠動(dòng)（RTU）為數據采集和控制的基礎，相應的設備也是以電網(wǎng)調度自動(dòng)化為基礎，保護相對獨立；另一種則主張站內監控以保護（微機保護）為數據采集和控制的基礎，將保護與控制、測量結合在一起，國內已有這一類(lèi)產(chǎn)品，如CSC－2000等。后者正在成為一種發(fā)展趨勢和共識，因此設計、制造、運行、理部門(mén)要打破專(zhuān)業(yè)界限，逐步實(shí)現一體化。這一點(diǎn)110kV及以下的變電站尤為必要。
誠然，從我國目前的運行體制、人員配備、專(zhuān)業(yè)分工來(lái)看，前者無(wú)疑占有較大優(yōu)勢。因為無(wú)論從規劃設計、科研制造、安裝調試、運行維護等各方面，控制與保護都是相互獨立的兩個(gè)不同專(zhuān)業(yè)，因此前者更符合我國國情。而后者因難以提供較清楚的事故分析和處理的界面而一時(shí)還不易被運行部門(mén)接受。但從發(fā)展趨勢、技術(shù)合理性及減少設備重復配置、簡(jiǎn)化維護工作量等方面考慮，后者又有其*性。
從信息流的角度看，保護（包括故障錄波等）和控制、測量的信息源都是來(lái)自現場(chǎng)TA，TV二次測輸出，只是要求不同而已。保護主要采集一次設備的故障異常狀態(tài)信息，要求TA，TV測量范圍較寬，通常按10倍額定值考慮，但測量精度要求較低，誤差在3％以上。而控制和測量主要采集運行狀態(tài)信息，要求TA，TV測量范圍較窄，通常在測量額定值附近波動(dòng)，對測量精度一定的要求，測量誤差要求在1％以?xún)取?br />
總控（CPU）單元直接接受來(lái)自上位機（當地）或遠方的控制輸出命令，經(jīng)必要的校核后可直接動(dòng)作至保護回路，省去了遙控輸出、遙控執行等環(huán)節，簡(jiǎn)化了設備，提高了可靠性。
從無(wú)人值班角度看，不僅要求簡(jiǎn)化一次主接線(xiàn)和主設備，同時(shí)也要求簡(jiǎn)化二次回路和設備，因此保護和控制，測量的一體化有利于簡(jiǎn)化設備和減少日常維護工作量，對110kV及以下，尤其是10kV配電站，除了電量計費、功率總加等有測量精度要求而須接量測TA，TV外，其他量測僅作監視運行工況之用，*可與保護TA，TV合用。此外，在局域網(wǎng)（LAN）上各種信息可以共享，控制、測量等均不必配置各自的數據采集硬件。
變電站自動(dòng)化系統和無(wú)人值班運行模式的實(shí)施，在很大程度上取決于設備的可靠性。這里指的設備不僅是自動(dòng)化設備，更重要的是電氣主設備。根據變電站自動(dòng)化系統的特點(diǎn)，建議主管部門(mén)制定出有關(guān)設備制造、接口的規范標準。自動(dòng)化設備制造廠(chǎng)商應與電氣主設備制造廠(chǎng)商加強合作，提供技術(shù)合一的產(chǎn)品，以方便設計、運行部門(mén)選型。
對數量較多的10kV配電站，由于接線(xiàn)簡(jiǎn)單，對保護相對要求較低，為簡(jiǎn)化設備節省投資，建議由RTU來(lái)完成線(xiàn)路保護及雙母線(xiàn)切換（備自投）等保護功能。為此需在RTU軟件中增加保護運行判斷功能，如備用電源自投功能，可通過(guò)對相應母線(xiàn)段失壓和相關(guān)開(kāi)關(guān)狀態(tài)信號的邏輯判斷來(lái)實(shí)現。
今后變電站自動(dòng)化的運行模式將從無(wú)人值班，有人值守逐步向無(wú)人值守過(guò)渡。因此遙視警戒技術(shù)（防火、防盜、防漬、防水汽泄漏及遠方監視等）將應運而生，并得到迅速發(fā)展。
隨著(zhù)計算機和網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)的發(fā)展，站內RTU/LTU或保護監控單元將直接上網(wǎng)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )與后臺（上位機）及工作站通信。取消傳統的前置處理機環(huán)節，從而*消除通信“瓶頸”現象。
四、結論
a.對超高壓變電站以及220kV，110kV柜紐站或集控站來(lái)說(shuō)，宜采用有人值班的自動(dòng)化模式，仍宜以電網(wǎng)調度自動(dòng)化為基礎，保護相對獨立。而對110kV配電站宜采用無(wú)人值班模式，在規劃設計時(shí)可考慮以?xún)茸詣?dòng)化為基礎，即保護與控制、測量一體化的方案，當地功能可簡(jiǎn)化以至取消，代之以面板上的人機對話(huà)窗口功能。
b.全分散式變電站自動(dòng)化系統是一個(gè)新課題，需要規劃設計、一次設備、二次設備和自動(dòng)化設備的制造廠(chǎng)家以及基建、安裝、運行部門(mén)密切配合，統籌安排。由于國產(chǎn)一次設備的制造工藝、材料、結構以及保護、控制、測量單元下放后的防震、防干擾、使用環(huán)境等均存在問(wèn)題，應予以充分重視，并積極穩妥地開(kāi)展推廣工作。
c.設計制造上應確保具備一次設備的防誤操作措施、保護的當地和遠方投切（軟壓板）、修改整定值、復歸自動(dòng)裝置以及當地和遠方控制操作一次設備的能力，并保護遠方與當地控制，在同一時(shí)間只允許其中一種模式有效。
d.對全分散式的變電站自動(dòng)化系統，宜選用LAN方式，特別是平等網(wǎng)絡(luò )，如總線(xiàn)型（介質(zhì)共享）網(wǎng)，網(wǎng)上每一個(gè)節點(diǎn)都能與任一其他節點(diǎn)直接通信，從而從根本上消除了主從方式中的瓶頸現象。配以多主式CANnet網(wǎng)或LonWorks網(wǎng)及強糾錯、高抗噪聲、載波監聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)/沖撞的CSMA/CD方式，可給重要信息加權，保證重要信息的實(shí)時(shí)性，提高通信效率。
e.隨著(zhù)變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展和無(wú)人值班站運行模式的進(jìn)一步推廣，保護和自動(dòng)化的專(zhuān)業(yè)性也在相互滲透，結合也逐步密切，原有的專(zhuān)業(yè)分工將會(huì )打破，從而引起科研、設計、制造、安裝和運行部門(mén)的專(zhuān)業(yè)設置、人員配備上的重新調整組合，以適應保護、控制、測量一體化的變電站自動(dòng)化模式。
f.建議對大中專(zhuān)院?，F有專(zhuān)業(yè)設置做相應調整，以利于培養既熟悉繼電保護又掌握電網(wǎng)調度自動(dòng)化技術(shù)的專(zhuān)業(yè)人才。在科研設計、制造和安裝運行管理部門(mén)亦應避免專(zhuān)業(yè)分工過(guò)細、缺乏統籌考慮的局限性。
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變電站自動(dòng)化是在計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)的基礎上發(fā)展起來(lái)的。國外在八十年代已有分散式變電站自動(dòng)化系統問(wèn)世，以西門(mén)子（SIEMENS）公司為例，該公司第1套全分散式變電站自動(dòng)化系統LSA678早在1985年就在德國漢諾威投入運行，至1993年初已有300多套系統在德國及歐洲的各種電壓等級的變電站運行。我國的變電站自動(dòng)化工作起步較晚，大約從九十年代開(kāi)始，初始階段主要研制和生產(chǎn)集中式的變電站自動(dòng)化系統，例DISA－1型[1]，BJ－1型[2]，iES－60型，XWJK－1000A型，FD－97等。九十年代中期開(kāi)始研制分散式變電站自動(dòng)化系統，如DISA－2型，DISA－3型[3，4]，BJ－F3，CSC－2000型[5]，DCAP3200型，FDK型等，與*水平相比，大約有十年的差距。許多高校、科研單位、制造廠(chǎng)家以及規劃設計、基建和運行部門(mén)在學(xué)習和借鑒*技術(shù)的同時(shí)，正結合我國的實(shí)際情況共同努力繼續開(kāi)發(fā)更加符合我國國情的變電站自動(dòng)化系統[3，4，6～12]?？梢灶A計，今后其發(fā)展和推廣的速度會(huì )越來(lái)越快，與國外的差距會(huì )逐步縮小。
為了加快我國變電站自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展步代，創(chuàng )造更大的效益，有必要論述和探討變電站自動(dòng)化的設計原則、工作模式和發(fā)展策略，以期達成共識。
一、設計原則
a.變電站自動(dòng)化系統作為電網(wǎng)調度自動(dòng)化的一個(gè)子系統，應服從電網(wǎng)調度自動(dòng)化的總體設計，其配置、功能包括設備的布置應滿(mǎn)足電網(wǎng)安全、、經(jīng)濟運行以及信息分層傳輸、資源共享的原則。
b.分散式系統的功能配置宜采用下放的原則，凡可以在間隔層就完成的功能如保護、備用電源自投、電壓控制等，無(wú)須通過(guò)網(wǎng)絡(luò )和上位機去完成。220kV樞紐站及220kV電壓等級以上的變電站，其網(wǎng)絡(luò )層和站級層宜采用雙重化、冗余配置，以提高系統可靠性。
c.按我國的實(shí)際情況，目前變電站還不大可能*無(wú)人值守，即使是無(wú)人值守，也有一個(gè)現場(chǎng)維護、調試和應急處理的問(wèn)題，因此設計時(shí)應考慮遠方與就地控制操作并存的模式。同樣，保護單元亦應具有遠方、就地投切和在線(xiàn)修改整定值的功能，以遠方為主，就地為鋪，并應從設計、制造上保證同一時(shí)間只允許其中一種控制方式有效。
d.站內自動(dòng)化及無(wú)人值班站的接入系統設計應從技術(shù)上保證站內自動(dòng)化系統的硬件接口滿(mǎn)足標準。系統的支撐軟件符合ISO開(kāi)放系統規定，系統的各類(lèi)數據、通信規約及網(wǎng)絡(luò )協(xié)議的定義、格式、編程、地址等與相應的電網(wǎng)調度自動(dòng)化系統保持一致，以適應電力工業(yè)信息化的發(fā)展要求。
e.要積極而慎重地推行保護、測量、控制一體化設計，確保保護功能的相對獨立性和動(dòng)作可靠性。分布式系統的SOE分辨率通過(guò)保護單元來(lái)實(shí)現。保護、測量、控制原則上可合用電壓互感器（TV），對電量計費、功率總加等有精度要求的量可接量測電流互感器（TA），供監測用的量可合用保護TA。
f.變電站自動(dòng)化系統設計中應優(yōu)先采用交流采樣技術(shù)，減輕TA，TV的負載，提高測量精度。同時(shí)可取消光字牌屏和中央信號屏，簡(jiǎn)化控制屏，由計算機承擔信號監視功能，使任一信息做到一次采集、多次使用，提高信息的實(shí)時(shí)性、可靠性，節約占地空間，減少屏柜，二次電纜和設計、安裝、維護工作量。
g.目前無(wú)論國內還是國外的分散式變電站自動(dòng)化系統各部件之間的大部分采用串行口通信方式（RS232C,RS422,RS485總線(xiàn)等），其通信速率和資源共享程度均受到限制，故建議采用局域網(wǎng)（LAN）通信方式，尤其是平等（peertopeer）網(wǎng)絡(luò )，如總線(xiàn)型網(wǎng)（介質(zhì)共享型），即網(wǎng)上每個(gè)節點(diǎn)都可與網(wǎng)上其他節點(diǎn)直接通信，例CSC－2000型采用的LonWorks網(wǎng)，DISA－2，DISA－3型采用的CANnet（controlareanetwork）網(wǎng)等[3-5]。
h.變電站內存在強大的電磁場(chǎng)干擾。從抗電磁干擾角度考慮，在選擇通信介質(zhì)時(shí)可優(yōu)先采用光纖通信方式，這一點(diǎn)對分散式變電站自動(dòng)化系統尤為適用。例LSA678，DISA－2，DISA－3型等均采用了光纖通信方式。但鑒于光纖安裝、維護復雜及費用相對較高，因此配電站宜以電纜為通信介質(zhì)。
二、工作模式
2.1變電站分類(lèi)
變電站按電壓等級可分為特高壓、超高壓、高壓及中低壓四種類(lèi)型。特高壓變電站：1000kV，750kV；超高壓變電站：550kV，330kV；高壓變電站：220kV，110kV，35kV；中低壓變電站（又稱(chēng)配電站）：10kV及以下電壓等級。
變電站按在電網(wǎng)中的地位可分為樞紐站、終端站和中轉站三種類(lèi)型。樞紐站：在電網(wǎng)中無(wú)論是網(wǎng)架結構還是負荷水平都處于舉足輕重的位置；終端站：只有高壓進(jìn)線(xiàn)，位于電網(wǎng)的線(xiàn)路末端；中轉站：有2路高壓進(jìn)線(xiàn)，位于線(xiàn)路中間。
變電站按控制方式可分為集控站（又稱(chēng)基地站）和受控站（又稱(chēng)子站）。前者受調度中心控制，并對其周?chē)诱矩撚姓{度操作任務(wù)；后者與終端站類(lèi)似，但有可能處于環(huán)形電網(wǎng)之中，受集控站控制。
變電站控運行模式劃分為有人值班：這是目前zui常見(jiàn)的運行模式；無(wú)人值班：沒(méi)有固定的運行值班人員，僅保留個(gè)別守衛人員，負責站內的安全保衛工作及事故異常情況的緊急處理；無(wú)人值守：真正意義上的無(wú)人站，在一些發(fā)達的西方國家，如美國、加拿大等較常見(jiàn)。
2.2變電站自動(dòng)化系統模式
2.2.1傳統模式
這種模式就是目前國內應用zui普遍的遠方終端裝置（RTU）加上當地監控（監視）系統（又稱(chēng)當地功能），再配上變送器、遙信轉接、遙控執行、UPS等屏柜（見(jiàn)圖1）。當采用交流采樣RTU時(shí)，可省去變送器屏柜。站內保護裝置的信息可通過(guò)遙信輸入回路（即硬件方法）進(jìn)入RTU，亦可通過(guò)串行口按約定的規約通信（即軟件方法）進(jìn)入RTU。此模式適合于35kV～500kV的各種電壓等級不同規模的變電站。根據用戶(hù)不同層次的要求，其當地功能的配置可為1臺PC機，也可是一個(gè)完整的雙前置、雙主機、雙工作站的監控系統。如華東電網(wǎng)某主力電廠(chǎng)即采用RD－800系統和GR－90型RTU實(shí)現了220kV升壓站的網(wǎng)控系統自動(dòng)化。該模式保留了RTU的功能和二次回路設計。
2.2.2老站改造模式
采用RS－485星形結構，構成分布式的RTU。其特點(diǎn)是不增加屏柜位置，無(wú)需改動(dòng)原有二次回路，適用于老站改造。這類(lèi)產(chǎn)品有GR－90，TG5－700和MWY－C3A等分布式RTU等（見(jiàn)圖2）。
2.2.3集中配屏模式
這種模式在目前國內新建變電站中應用zui多，并已取得了較成熟的運行經(jīng)驗。大部分廠(chǎng)家的產(chǎn)品均屬此類(lèi)，其中應用較多的有DISA－3型、BJ－1型、iES、XWJK－1000A等。該模式與傳統模式相比，zui大的區別在于將RTU的遙控、信號、測量、電能計費、通信等功能分別組屏，而由1個(gè)或2個(gè)總控單元通過(guò)串行通信口（RS232，RS422，RS485）與各功能單元（屏柜）以及微機保護、故障錄波、上位機等通信（見(jiàn)圖3）。其特點(diǎn)是將控制、保護兩大功能作為一個(gè)整體來(lái)考慮，二次回路設計大簡(jiǎn)化。
2.2.4全分散式
該模式主要特點(diǎn)是以一次主設備如開(kāi)關(guān)、變壓器、母線(xiàn)等為安裝單位，將控制、I/O、閉鎖、保護等單元分散，就地安裝在一次主設備（屏柜）上。站控單元（在主控室內）通過(guò)串行口（光纖通信）與各一次設備屏柜（在現場(chǎng)）相連，并與上位機和遠方調度中心通信。具體實(shí)施又分為兩種模式：保護相對獨立，控制和測量合一，如SIEMENS等公司的產(chǎn)品；保護、控制和測量合一，如ABB，GE，MERLINGERIN等公司的產(chǎn)品。
SIEMENS的LSA678系統是采用保護相對獨立模式的典型，在*已有數百套的運行經(jīng)驗，近幾年來(lái)在國內亦已有不少應用實(shí)例（例如蘇州新加坡工業(yè)園區、廣西柳州供電局等）。國內廠(chǎng)家近年來(lái)亦先后推出全分散式系統，如DISA－2，BJ－F3，CSC－2000，DCAP3200等（見(jiàn)圖4），此模式較適合于要求節省占地面積和二次電纜的場(chǎng)合，例如城市（市區）變電站。
2.2.5局部分散式
此模式綜合了集中式與分散式的特點(diǎn)，采用了分散式的系統結構，而控制和保護仍集中配屏。通常將集中配屏安裝在分散的設備小間內。設備小間在一次設備附近，根據變電站的電壓等級和規?？稍O數個(gè)小間，就近管理，節省電纜。此模式可用于各種電壓等級的變電站，尤其適用于500kV及大型220kV站。此類(lèi)產(chǎn)品有DISA－3，FDK，iES－70等（見(jiàn)圖5）。
三、發(fā)展策略
在變電站自動(dòng)化系統的具體實(shí)施過(guò)程中，由于受現有專(zhuān)業(yè)分工和管理體制的影響而有不同的實(shí)施方法：一種主張站內監控以遠動(dòng)（RTU）為數據采集和控制的基礎，相應的設備也是以電網(wǎng)調度自動(dòng)化為基礎，保護相對獨立；另一種則主張站內監控以保護（微機保護）為數據采集和控制的基礎，將保護與控制、測量結合在一起，國內已有這一類(lèi)產(chǎn)品，如CSC－2000等。后者正在成為一種發(fā)展趨勢和共識，因此設計、制造、運行、理部門(mén)要打破專(zhuān)業(yè)界限，逐步實(shí)現一體化。這一點(diǎn)110kV及以下的變電站尤為必要。
誠然，從我國目前的運行體制、人員配備、專(zhuān)業(yè)分工來(lái)看，前者無(wú)疑占有較大優(yōu)勢。因為無(wú)論從規劃設計、科研制造、安裝調試、運行維護等各方面，控制與保護都是相互獨立的兩個(gè)不同專(zhuān)業(yè)，因此前者更符合我國國情。而后者因難以提供較清楚的事故分析和處理的界面而一時(shí)還不易被運行部門(mén)接受。但從發(fā)展趨勢、技術(shù)合理性及減少設備重復配置、簡(jiǎn)化維護工作量等方面考慮，后者又有其*性。
從信息流的角度看，保護（包括故障錄波等）和控制、測量的信息源都是來(lái)自現場(chǎng)TA，TV二次測輸出，只是要求不同而已。保護主要采集一次設備的故障異常狀態(tài)信息，要求TA，TV測量范圍較寬，通常按10倍額定值考慮，但測量精度要求較低，誤差在3％以上。而控制和測量主要采集運行狀態(tài)信息，要求TA，TV測量范圍較窄，通常在測量額定值附近波動(dòng)，對測量精度一定的要求，測量誤差要求在1％以?xún)取?br />
總控（CPU）單元直接接受來(lái)自上位機（當地）或遠方的控制輸出命令，經(jīng)必要的校核后可直接動(dòng)作至保護回路，省去了遙控輸出、遙控執行等環(huán)節，簡(jiǎn)化了設備，提高了可靠性。
從無(wú)人值班角度看，不僅要求簡(jiǎn)化一次主接線(xiàn)和主設備，同時(shí)也要求簡(jiǎn)化二次回路和設備，因此保護和控制，測量的一體化有利于簡(jiǎn)化設備和減少日常維護工作量，對110kV及以下，尤其是10kV配電站，除了電量計費、功率總加等有測量精度要求而須接量測TA，TV外，其他量測僅作監視運行工況之用，*可與保護TA，TV合用。此外，在局域網(wǎng)（LAN）上各種信息可以共享，控制、測量等均不必配置各自的數據采集硬件。
變電站自動(dòng)化系統和無(wú)人值班運行模式的實(shí)施，在很大程度上取決于設備的可靠性。這里指的設備不僅是自動(dòng)化設備，更重要的是電氣主設備。根據變電站自動(dòng)化系統的特點(diǎn)，建議主管部門(mén)制定出有關(guān)設備制造、接口的規范標準。自動(dòng)化設備制造廠(chǎng)商應與電氣主設備制造廠(chǎng)商加強合作，提供技術(shù)合一的產(chǎn)品，以方便設計、運行部門(mén)選型。
對數量較多的10kV配電站，由于接線(xiàn)簡(jiǎn)單，對保護相對要求較低，為簡(jiǎn)化設備節省投資，建議由RTU來(lái)完成線(xiàn)路保護及雙母線(xiàn)切換（備自投）等保護功能。為此需在RTU軟件中增加保護運行判斷功能，如備用電源自投功能，可通過(guò)對相應母線(xiàn)段失壓和相關(guān)開(kāi)關(guān)狀態(tài)信號的邏輯判斷來(lái)實(shí)現。
今后變電站自動(dòng)化的運行模式將從無(wú)人值班，有人值守逐步向無(wú)人值守過(guò)渡。因此遙視警戒技術(shù)（防火、防盜、防漬、防水汽泄漏及遠方監視等）將應運而生，并得到迅速發(fā)展。
隨著(zhù)計算機和網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)的發(fā)展，站內RTU/LTU或保護監控單元將直接上網(wǎng)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )與后臺（上位機）及工作站通信。取消傳統的前置處理機環(huán)節，從而*消除通信“瓶頸”現象。
四、結論
a.對超高壓變電站以及220kV，110kV柜紐站或集控站來(lái)說(shuō)，宜采用有人值班的自動(dòng)化模式，仍宜以電網(wǎng)調度自動(dòng)化為基礎，保護相對獨立。而對110kV配電站宜采用無(wú)人值班模式，在規劃設計時(shí)可考慮以?xún)茸詣?dòng)化為基礎，即保護與控制、測量一體化的方案，當地功能可簡(jiǎn)化以至取消，代之以面板上的人機對話(huà)窗口功能。
b.全分散式變電站自動(dòng)化系統是一個(gè)新課題，需要規劃設計、一次設備、二次設備和自動(dòng)化設備的制造廠(chǎng)家以及基建、安裝、運行部門(mén)密切配合，統籌安排。由于國產(chǎn)一次設備的制造工藝、材料、結構以及保護、控制、測量單元下放后的防震、防干擾、使用環(huán)境等均存在問(wèn)題，應予以充分重視，并積極穩妥地開(kāi)展推廣工作。
c.設計制造上應確保具備一次設備的防誤操作措施、保護的當地和遠方投切（軟壓板）、修改整定值、復歸自動(dòng)裝置以及當地和遠方控制操作一次設備的能力，并保護遠方與當地控制，在同一時(shí)間只允許其中一種模式有效。
d.對全分散式的變電站自動(dòng)化系統，宜選用LAN方式，特別是平等網(wǎng)絡(luò )，如總線(xiàn)型（介質(zhì)共享）網(wǎng)，網(wǎng)上每一個(gè)節點(diǎn)都能與任一其他節點(diǎn)直接通信，從而從根本上消除了主從方式中的瓶頸現象。配以多主式CANnet網(wǎng)或LonWorks網(wǎng)及強糾錯、高抗噪聲、載波監聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)/沖撞的CSMA/CD方式，可給重要信息加權，保證重要信息的實(shí)時(shí)性，提高通信效率。
e.隨著(zhù)變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展和無(wú)人值班站運行模式的進(jìn)一步推廣，保護和自動(dòng)化的專(zhuān)業(yè)性也在相互滲透，結合也逐步密切，原有的專(zhuān)業(yè)分工將會(huì )打破，從而引起科研、設計、制造、安裝和運行部門(mén)的專(zhuān)業(yè)設置、人員配備上的重新調整組合，以適應保護、控制、測量一體化的變電站自動(dòng)化模式。
f.建議對大中專(zhuān)院?，F有專(zhuān)業(yè)設置做相應調整，以利于培養既熟悉繼電保護又掌握電網(wǎng)調度自動(dòng)化技術(shù)的專(zhuān)業(yè)人才。在科研設計、制造和安裝運行管理部門(mén)亦應避免專(zhuān)業(yè)分工過(guò)細、缺乏統籌考慮的局限性。
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