关键词：变电站；综合自动化系统；结构与功能；应用；发展趋势
一、前言随着社会及电力工业的发展，电力自动化的重要性与日剧增。而一套成熟的变电站 自动化产品，其监控系统冗余配置，控制与防误操作亦分层分级设置，控制与操作的可靠性及灵活性都很高。本文介绍了变电站综合自动化系统结构及功能特点，并对变电站综合自动化系统的应用与发展趋势进行了探析，以供同仁参考。
二、变电站综合自动化系统结构特点
目前从国内、外变电站综合自动化的开展情况而言，大致存在以下几种结构：
1.分布式系统结构。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。系统结构的最大特点是将变电站自动化系统的功能分散给多台计算机来完成。分布式模式一般按功能设计，采用主从CPU系统工作方式，多CPU系统提高了处理并行多发事件的能力，解决了CPU运算处理的瓶颈问题。各功能模块（通常是多个CPU）之间采用网络技术或串行方式实现数据通信，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。分布式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两种系统组态结构，较多地使用于中、低压变电站。分布式变电站综合自动化系统自问世以来，显示出强大的生命力。目前，还存在在抗电磁干扰、信息传输途径及可靠性保证上的问题等。
2.集中式系统结构。集中式一般采用功能较强的计算机并扩展其I/O接口，集中采集变电站的模拟量和数量等信息，集中进行计算和处理，分别完成微机监控、微机保护和自动控制等功能。由前置机完成数据输入输出、保护、控制及监测等功能，后台机完成数据处理、显示、打印及远方通讯等功能。目前国内许多的厂家尚属于这种结构方式，这种结构有以下不足：①前置管理机任务繁重、引线多，降低了整个系统的可靠性，若前置机故障，将失去当地及远方的所有信息及功能；②软件复杂，修改工作量大，系统调试烦琐；③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，工作量大并且扩展一些自动化需求的功能较难。
3.分层分布式结构。按变电站的控制层次和对象设置全站控制级——变电站层（站级测控单元）和就地单元控制级——间隔层（间隔单元）的二层式分布控制系统结构。也可分为三层，即变电站层、通信层和间隔层。这种结构相比集中式处理的系统具有以下明显的优点：可靠性提高，任一部分设备故障只影响局部，即将“危险”分散，当站级系统或网络故障，只影响到监控部分，而最重要的保护、控制功能在段级仍可继续运行；段级的任一智能单元损坏不应导致全站的通信中断，比如长期霸占全站的通信网络。可扩展性和开放性较高，利于工程的设计及应用。站内二次设备所需的电缆大大减少，节约投资也简化了调试维护。
三、变电站综合自动化系统的功能
1.微机保护功能。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆微机保护功能是对变电站的设备进行保护，其包括母线保护、备用源自投、变压器保护、自动重合闸、线路保护等，如果各种保护系统出现故障，监控系统会及时发送故障信息，工作人员要合理地选择保护定制和类型，能够及时采取措施。
2.对数据采集及处理。数据采集和处理主要由三部分组成。1）状态量采集；2）模拟量采集；3）脉冲量。状态量采集有隔离开关状态、保护动作信号、刀闸和开关位置、变压器分接头型号、事故跳闸信号、变电站设备投/切信号等组成。大多数信号采用输入系统方式是光电隔离且可以用通信方式获得。模拟量采集组要有电流、有功电能量、线路电压、有功功率、功率因数、频率、无功功率、无功电能量、相位、温度等组成。变电站综合自动化系统的脉冲电度表的输出脉冲是脉冲，脉冲量主要采用光电隔离方式且变电站自动化系统进行连接，用计数器可以统计它内部的脉冲个数，便于实现电能的测量。
3.变电站系统的事故记录及故障录波测距事件记录包括两种记录。1）开关跳和记录；2）保护动作序列记录。且故障录波有分散型和集中式来实现，分散型的测距和记录计算是由微机保护装置来完成，然后把测距结果和数字化的波型送到监控系统，再有监控系统分析及存储。集中式配置专用的故障录波器且可以和监控系统通信。
四、变电站综合自动化系统的应用
变电站数字信号处理的应用使设备分散布置的远程终端设备也迅速发展起来了，给变电站自动化系统提供了有力的优化功能。比如可以从TA、TV上交流采样且通过数字信号处理各相电压电流的波形进行连接，这就是电参数测量，然后再进一步计算就可以得出零序负序参数等值或谐波有效值，将得出这些值和相关I/0触点集成在模块中。因此，设备分散布置的远程终端设备模块称为测量控制单元。并且通过数字信号处理技术不但能完成各种测量单元的保护功能，还能和测距录波、小电流接地系统单相接地选线、重合闸等相关功能集合一起。这种技术的应用逐渐提高了自动化系统的通信容量。主要用于短距离及远距离大容量信息的传输就是通信光纤。通信光纤衰减小、频带宽、信道多等特点，它有除了有以上三个特点外，且还有不受各端间地位差、电磁干扰、太分量、浪涌等影响，它适合变电较强电磁干扰的环境也是综合自动化系统的通信信道目。
五、变电站综合自动化的发展
对变电站监控系统的发展。由于人工智能在故障诊断及遥视系统发展的不完善，所以变电站监控系统要在这两方面发展。
1.人工智能技术的发展。现今人工智能不断地发展且对诊断智能或自动化的要求也越高了。相关工作人员根据神经网络技术具有自学能力、联想能力及并行计算机能力，并且适用于模式识别机故障分类，把它作为研究的重点且发展也比较快。从发展形势来看，人工智能技术在进行故障诊断时的发展方向有以下几点：①神经网络结构的改进；②诊断理论和神经网络紧密结合；③神经网络诊断系统要与知识的专家系统进行结合；④人工智能诊断系统的微型化；⑤信号处理与神经网络的结合。
2.能够使对主站电气设备的运行环境监控，可以保证“无人值班”变电站的安全运行，主要是遥视系统将变电站内采用的摄像机拍摄的视频图象进行远距离传输到主站、调度中心。并且遥视系统的视频图像监控的本质是还属于图像获取系统，遥视系统的图像信息的理解和分析是运用计算机视觉技术，并且计算机视觉技术也可以实现变电站自动化系统图像信息的智能处理。
六、结束语
综上所述，变电站综合自动化系统的控制与操作是可靠的，其不仅仅可以避免、减少误操作、缩短事故处理时间、达到减员增效、提高供电的可靠性等，还有利地提高自动化系统的水平。
参考文献：
[1]丁书文、黄训诚、胡起宙．变电站综合自动化原理及应用[M]．北京：中国电力出版社，2012．
[2]丁杰、周邺飞、王阳等.NS2000计算机监控系统维护说明书.南京：国电南瑞科技股份有限公司，2013.
论文作者: 杨铭
论文发表刊物:当代电力文化》2019年第19期
论文发表时间:2020/4/23
标签：变电站论文; 自动化系统论文; 系统论文; 结构论文; 功能论文; 分布式论文; 脉冲论文; 当代电力文化》2019年第19期论文;