城郊煤矿综合自动化系统设计与应用

第一篇：城郊煤矿综合自动化系统设计与应用

城郊煤矿综合自动化系统环网设计与应用

侯占利[1]

(1 城郊煤矿调度室 河南永城 476600 ；)1概述

城郊煤矿是永煤公司建成投产的第三对大型现代化矿井，矿井位于河南省永城市老城东侧，交通便利，已经安装好了安全监控系统、矿压观测系统、水文观测系统、无线通信系统等，但每个系统都有相对独立数据传输系统，非常浪费资源。综合自动化系统环网形成以后，所有系统可以就近接入工业环网，保证系统传输快速稳定。城郊煤矿综合自动化系统总体设计 2.1煤矿综合自动化系统构成

煤矿综合自动化系统利用先进的网络技术、数据库技术、系统集成技术将企业管理、生产调度、安全监控等信息进行整合，实现企业数据采集和信息集成，达到监、管、控一体化，满足企业不同管理层面的需求。煤矿综合自动化系统的建成可实现全企业数据采集和信息集成，生产过程自动化、智能化，生产管理集约化，安全监控数据化，远程可控化。煤矿综合自动化系统是一个包括井下生产监控，井上综合信息管理于一体的大型控制系统，具体应包括综合自动化网络平台、提升在线监测系统、压风机在线监测监控、通风在线监测监控、主泵房排水系统、井下供电自动化系统（部分）、井下主煤流系统、无线通讯系统、煤矿应急救援网络广播系统（矿用IP广播系统）、调度指挥系统改造、工业数字视频系统等多个子系统。综合自动化系统将各自动化子系统在异构条件下进行有效的集成与整合，实现对生产状态的实时评估，以及业务数据的综合分析。并通过对生产和安全中主要设备的监测与控制，以达成全矿井生产调度、数据采集和决策指挥的信息化管理，提高矿井预防和处理各种自然灾害和突发事故的能力。

2.2综合自动化总体目标

城郊煤矿在永煤集团“装备现代化、生产自动化、管理信息化”的建设思想指导下，提出依靠先进的管理理念、采用多种信息管理与自动化技术，建立全矿井监测、控制、管理一体化、基于网络综合自动化的系统集成，以实现全矿井生产各环节的过程控制自动化、安全生产综合调度指挥信息化。城郊煤矿综合自动

化项目本着“统一设计、分步实施”的原则进行规划设计。系统总体传输网络采用1000M工业以太网。

2.3设计原则

立足于高标准、高起点、高要求，依据“国内先进、实用可靠、科学经济”的原则，实现“煤矿装备现代化、安全监测数字化、辅助设施自动化、管理过程信息化”，把各矿井建设成为国内一流的现代化、数字化矿山。

从装备现代化、生产自动化、管理信息化入手，提高工作效率，逐步实现除掘进工作面等少数子系统外实现无人值守操作的目标，在调度中心远程完成生产过程监控工作。

1、提高生产设备的自动化水平，满足生产需要

2、实现无人化、少人化的矿井自动化生产

3、实现管理实时化与生产自动化的结合 3综合自动化网络平台系统 3.1设计目标

综合自动化网络平台主要是建设统一的监测监控综合集成平台，建设具有技术先进、信息化程度较高、指挥灵活、处理能力强的安全生产自动化和调度指挥系统，将矿井的各监控子系统集成、汇聚到综合自动化控制网络平台，充分考虑子系统的接入与整合，节省投资、资源共享，提高系统功能，并可与矿信息管理网实现无缝联接，从而为信息化矿井建设奠定坚实的技术基础。

系统建成后，使各自动化子系统数据在异构条件下可进行有效集成和有机整合，实现相关联业务数据的综合分析，集控中心人员或相关专业部门人员通过相应的权限对安全和生产的主要环节设备实时监测和进行必要的控制，实现全矿井的数据采集、生产调度、决策指挥的信息化，为矿井预防和处理各类突发事故和自然灾害提供有效手段。

总之，系统运行后，设备稳定，传输可靠，系统安全，实现三网合一，达到监、管、控一体化及减员增效的目的，建成本质安全型的数字化矿井。3.2系统网络设计

综合工业传输网络平台的主要作用是为城郊煤矿建立运行安全可靠、容量大、功能强、便于维护、稳定可靠的数据传输网络，要求能够综合传输城郊煤矿

各生产自动化子系统监测监控数据、工业电视视频图像、数字语音、调度数据等信息，网络应具有以下特点：快速实时、稳定可靠、高安全性、保证服务质量、易于扩展、智能化网络管理。

网络走向：

调度中心机房内环网： 服务器网络机房-〉调度室机房-〉机电工位 井下北翼环网（双网）：服务器、网络机房-〉（井底变电所）北石门变电所-〉西风井底变电所-〉西风井底面-〉1西北石门变电所-〉16采区变电所-〉北1#变电所-〉北风井地面-〉服务器、网络机房

井下东翼环网（双网）：服务器、网络机房-〉井底变电所-〉东翼1#变电所-〉东南翼变电所-〉自动化综采工作面-〉二水平东翼泵房变电所-〉东南翼泵房变电所-〉东风井-〉中央变电所-〉南翼1#变电所-〉服务器、网络机房

地面环网： 服务器、网络机房-〉主办公楼-〉主井绞车房-〉副井绞车房-〉压风房-〉矸石山-〉服务器、网络机房

(地面环网改成单环网，不再分成２个环，交换机数量改成７个)相连：

主干光缆为2根 12 芯中心束管式矿用阻燃单模光缆，且下井路径都为副井井筒 2根。

网络交换机：

机房采用西门子XR324工业以太网核心千兆交换机，井下采用X414-3E工业以太网千兆交换机，对所有交换机进行VLAN划分，划分为5个VLAN，分别为自动化VLAN、视频VLAN、无线通讯VLAN、安全监控VLAN、矿压（水文）VLAN，各系统接入相应的端口实现数据的传输。4 综合自动化软件平台 4.1 软件功能和指标

整个系统具有如下特点：

 以具有双机热备的组态软件为核心  以OPC为主要通讯接口

 以WEB网页为信息发布的主要模式 4.2整套软件将实现如下功能：

1、冗余功能

冗余包含两个方面，服务器端和客户端。对于服务器端，两台服务器处于热备状态，一台工作，一台备份；当任何一台服务器失败的时候，另一台服务器能自动快速的切入工作状态。对于客户端，当其中一台计算机出现故障时，可自动切换到另一台计算机，以防止数据丢失或控制失控。

2、系统容量

系统输入/输出点位能够满足可采集100K个监控点；巡检周期符合行业规定。

3、实时运行参数监测

能显示各种实时数据；并实现当被测参数超限、保护动作及设备运行状态改变后发出语音、文字告警提示。各监控子系统实时采集其生产工况参数并上传至生产调度指挥中心，生产调度指挥中心操作员终端可以通过友好的HMI（人机界面：工艺流程图、趋势图和棒状图等方式）和报表的形式能实时监控全矿生产设备的运行状况，并可召唤打印，以便于报表分析。5 结论

城郊煤矿综合自动化系统使各自动化子系统数据在异构条件下得到有效集成和有机整合，集控中心人员通过相应的权限对安全和生产的主要环节设备进行实时监测和必要的控制，实现全矿井的数据采集、设备控制的集中自动化，为矿井预防和处理各类突发事故和自然灾害提供有效手段，对矿山安全生产以及减人提效有着重要意义。

参考文献 ：

[1] 李白萍，赵安新，卢建军 ．数字化矿山体系结构模型 [ J ]．辽宁工程技术大学学报，2008(12)[2] 宗立军 探析煤矿 自动化和通信 技术现状与发展趋势[ J ]．城市建设，2012(26)： 51 — 52．

[3] 李福勘，李硕，何绪 文，张春辉 煤矿矿 井水处理工程存在的 问题及对策[ J ] ．中国给水排水，2012(02)： 31 — 32 作者简介：

1.侯占利（1975-）女，助理工程师，现工作于河南能源城郊煤矿

第二篇：尚德110KV变电站综合自动化系统设计与应用

尚德110KV变电站综合自动化系统设计与应用

徐长清

上海港承机电科技有限公司

摘要：本文对工厂实际情况进行分析,采用了施耐德的继保控制元件和POWERLOGIC后台监控软件, 使得尚德变电站的综合自动化处在当今先进水平。变电站综合自动化系统已经逐步取代传统的变电站二次系统，已成为当前电力系统发展的主流, 随着科学技术的不断发展特别是微机技术的发展,使得各行业进入微机控制模式。关键词：110KV变电站、综合自动化系统、本项目为2路110kV进线，一期完成1号主变及10kV系统，二期完成2号主变，三期完成3号主变，系统是分期分批建设，本监控系统充分考虑二期、三期扩容的要求及对外关联接口的兼容性、灵活性。本次变配电监控系统划分为六个部分（6号变配电站为本系统监控主站），分别建立各自的监控分站，同时为二期考虑备用，管理就近的变配电设备。同时将这些分站的数据信号发送到建在6号站内的主站监控中心，以便实现控制分散、管理集中，整体运行管理智能化的要求。本系统同时包含110kV站的通讯联接，以光纤连接方式将本期系统的数据上传至110kV主站，同时可以做到监视110kV站运行状况。110kV变电站（一期工程）能对1～6号分变电站进行监控（满足遥信、遥测、遥控功能）；10kV站可对1～6号分变电站进行监控（满足遥信、遥测、遥控功能）；1～6号站内能实现自身的遥信遥测遥控功能。变电站综合自动化系统的概念

变电站综合自动化系统以其简单可靠、可扩展性强、兼容性好等特点逐步为国内用户所接受，并在一些大型变电站监控项目中获得成功的应用。1.1 系统概念 1.1.1系统设计思想

完整的变电站综合自动化系统除在各控制保护单元保留紧急手动操作跳、合闸的手段外，其余的全部控制、监视、测量和报警功能均可通过计算机监控系统来完成。变电站无需另设远动设备，监控系统完全满足遥信、遥测、遥控、遥调的功能以及无人值班之需要。从系统设计的角度来看有以下特点：(1)分布式设计。

系统采用模块化、分布式开放结构，各控制保护功能均分布在开关柜或尽量靠近开关的控制保护柜上的控制保护单元，所有的控制、保护、测量、报警等信号均在就地单元内处理成数据信号后经光纤总线传输至主控室的监控计算机，各就地单元相互独立，不相互影响。(2)集中式设计。

系统采用模块化、集中式立柜结构，各控制保护功能均集中在专用的采集、控制保护柜，所有的控制、保护、测量、报警等信号均在采集、控制保护柜内处理成数据信号后经光纤总线传输至主控室的监控计算机。(3)简单可靠。

由于用多功能继电器替代了传统的继电器，可大大简化二次接线。分布式设计在开关柜与主控室之间接线；而集中式设计的接线也仅限于开关柜与主控室之间，其特点是开关柜内接线简单，其余接线在采集、控制保护柜内部完成。(4)可扩展性。

系统设计可考虑用户今后变电站规模及功能扩充的需要。(5)兼容性好。

系统由标准化之软硬件组成，并配有标准的串行通讯接口以及就地的I/O接口，用户可按照自己的需要灵活配置，系统软件也能容易适应计算机技术的急速发展。1.1.2系统规范

采用目前最为流行的工业标准软件，UNIX操作系统，X窗口人机接口及TCP/IP网络通讯规约。为满足开放系统之要求，系统设计一般采用：可携性软件设计——容许硬件技术发展后之软件转换；标准计算机产品——容许整个系统高度兼容性能。1.2 系统功能

系统与用户之间的交互界面为视窗图形化显示，利用鼠标控制所有功能键等标准方式，使操作人员能直观地进行各种操作。一般来说，系统应用程序菜单为树状结构，用户利用菜单可以容易到达各个控制画面，每个菜单的功能键上均有文字说明用途以及可以到达哪一个画面，每个画面都有报警显示。

所有系统之原始数据均为实时采集。

系统应用程序的每一项功能均能按用户要求及系统设计而改编，以符合实际需要，并可随变电站的扩建或运行需要而灵活地进行扩充和修改。一般情况下系统可按以下基本功能配置：(1)系统配置状况；(2)变电站单线图；(3)报警表；(4)事件表；(5)遥控修改继电器整定值；(6)操作闭锁；(7)电量报表；(8)趋势图。1.2.1变电站单线图

单线图可显示变电站系统接线上各控制对象的运行状态并动态更新，例如：(1)馈线开关之状态，开关的状态可用颜色区别。(2)开关的操作由鼠标选择对应之开关或刀闸。(3)每路馈线之测量值可在同一画面上显示。(4)继电器整定值可修改。1.2.2数据采集、处理

采集有关信息，如开关量、测量量、外部输入讯号等数据，传至监控系统作实时处理，更新数据库及显示画面，为系统实现其他功能提供必需的运行信息。1.2.3运行监视

系统的运行状况可通过文字、表格、图像、声音或光等方式为值班人员及时提供变电所安全监控所必需的全部信息。(1)报警。

按系统实际需要，用户可以指定在某些事件发生时或保护动作时自动发出报警，如一般可设置在以下情况发出报警：开关量突变(如保护跳闸动作)；断路器位置错位；模拟量超过整定值；变压器保护动作(如瓦斯、温度)。

模拟量之越限值可在线修改。每个报警均有时间、报警信息及确认状态显示。(2)事件。

系统中所有动作事件，如继电保护动作，断路器、隔离开关、接地刀闸的操作等。均可自动打印及存入系统硬盘记忆，如设置对以下情况的事件进行记录：所有报警信息；操作人员确认有关报警；开关的操作；继电器动作和状态信息；系统通讯状况。

每个事件均有时间及有关信息文字说明，并可自动打印记录。1.2.4调整继电器整定值

可通过系统主机或集中控制柜修改各继电器的保护功能和整定值。所有遥改功能均为在线方式，修改完成后的定值将直接传回对应的继电器储存。1.2.5操作闭锁

系统对所有操作对象均可设定闭锁功能，以防止操作人员误操作。1.2.6模拟量采集及报表产生

采集的数据储存於系统硬盘作为编辑报表的基础。按变电站实际输入的信号，可制作出不同的报表：有功电量日、月、年报表；馈线电流日、月、年报表。1.2.7趋势图

趋势图提供操作人员快速及直观的数据统计，趋势图可分为图形式或表格式两种。2 变电站综合自动化系统在工业项目中的应用 2.1 国产化变电站综合自动化系统运用现状

国产化的变电站综合自动化系统在我院设计中用得并不多，其主要原因如下：(1)由于甲方、设计院对传统的继电器控制保护系统有长期的运行、设计和维护经验，故一般认为老系统的可靠性高；(2)国产化的变电站综合自动化系统目前在国内尚未普及，仅在个别地区供电部门的大力推荐下，在当地的一些变电站中开始尝试这一新技术；(3)进口的变电站综合自动化系统价格昂贵，只有部分大型新建的并由外资贷款的工程，由于外方对技术水平的要求，全套引进这部分的技术及设备；(4)目前操作人员的素质不高，对新系统缺乏了解。由于以上一些原因制约了变电站综合自动化系统在变电站的发展和运用。2.2 变电站微机保护装置系统应用实例

在我院一个35kV变电所改造工程中，成功地将国产的变电站微机保护装置系统运用于终端变电站。施工图设计初期采用的是传统的电磁式继电器保护，并设置了信号屏。2.2.1微机保护系统与传统保护系统的比较

传统的保护系统与微机保护装置系统的主要区别，在于用微机控制的多功能继电器替代了传统的电磁式继电器，并取消了传统的信号屏等装置，相应的信号都输入至计算机。为便于集中控制，采用集中式设计——将所有的控制保护单元集中布置，整个变电站二次系统结构非常简单清晰，所有设备由微机保护屏、微机采集屏、交直流屏和监控系统组成。屏柜的数量较传统的设计方式大量减少。由于各种微机装置均采用网络通讯方式与当地的监控系统进行通讯而不是传统的接点输出到信号控制屏，因此二次接线大量减少。同时由于采用了技术先进的当地监控系统来取代占地多、操作陈旧的模拟控制屏，使得所有的操作更加安全、可靠、方便。

2.2.2微机保护的系统配置及监控系统

系统保护由下列装置组成：(1)线路保护装置。

(2)主变保护装置——可完成变压器的主、后备保护。(3)综合保护装置。(4)线路保护装置。(5)电容器保护装置。(6)备用电源自投装置。(7)小电流接地检测装置。(8)综合数据采集装置。

(9)监控系统的基本功能——数据采集、控制操作、画面制作、监视显示、事故处理、制表与打印。

2.2.3设计微机保护系统时应注意的问题

(1)由于控制和保护单元都是采用微机装置，故一些必要的开关量和模拟量应从开关柜引至微机采集、保护屏。根据控制和保护要求的不同，输入的量也不同。

(2)开关柜与微机装置之间的端子接线较简单，大量的二次接线在微机采集控制单元和保护单元内部端子连接。

(3)传统的继电保护整定计算结果不能直接输入到计算机，须转换为计算机整定值。

该变电所投产运行后，除开始操作人员对微机系统不熟悉原因使用过控制保护单元的紧急手动按钮外，基本上都在微机装置和监控计算机上操作，整个系统运行良好。3 结束语

变电站微机自动化系统目前运用得还不够广泛，但在先进技术不断发展的今天，变电站自动化系统以其系统化、标准化和面向未来的概念正逐步取代了繁琐而复杂的传统控制保护系统。

第三篇：浅谈变电站综合自动化系统的应用

浅谈变电站综合自动化系统的应用 摘要：

采用变电站综合自动化技术是计算机和通信技术应用的方向，也是电网发展的趋势，随着电网改造的深入，鸡西电业局在2010年所有变电站均将完成综自化改造，实现变电所的综合自动化，进而实施无人值班，减轻人员紧缺压力，提高企业生产效益。但同样也不可避免地带来了一些问题，本文阐述了当前我局变电站综自动化系统实际应用情况和存在的若干问题，并针对这些问题提出了一些建议。关键词：自动化系统；技术特点；通信规约；设备选型；存在的问题

一、变电站综合自动化技术

变电站综合自动化是将变电站二次设备（包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装臵和运动装臵等）经过功能的组合和优化设计，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，实现对全变电站的主要设备和输、配线路的自动监视、测量、自动控制和保护微机化。具有功能综合化、结构微机化、操作监视屏幕化、运行管理智能化等特征。

二、变电所综合自动化系统的优点

变电所综合自动化是当今电网调度自动化领域的热门课题之一。它将变电所中一切可由微机实现的功能(如继电保护、远方控制、远方监视、故障记录及测量等功能)，合理地分工协调，通过变电所就地通信网络，将实现这些功能的微机设备连接在一起，组成一个完整的变电所综合二次系统。同时通过本地通信设备与上级调度和监控中心直接进行通讯。近年来，变电所综合自动化系统以其技术先进、结构简单、安全可靠、功能齐全、具备无人值班的技术条件等方面的优势，在全国电力系统内得到了较为广泛的应用。实践证明，它对于实现电网调度自动化和现场运行管理现代化，提高电网的安全和经济运行水平起到了很大的促进作用，是当代电网发展的必然趋势。

三、新型变电站综合自动化系统结构和技术特点

计算机、通信及网络数据库技术的发展使变电站信息综合管理成为可能。近年变电站综合自动化系统不断完善改进，新型变电站综合自动化系统是将计算机局域网（LAN）技术引入变电站综合自动化管理系统，结合面向对象的分层分布式结构设计，采用新型的变电站自动化系统体系，具备4层结构，重点解决了通信管理层中的电力通信规约转换问题和信息管理层中的变电站信息综合管理问题。系统分4层，即信息管理层、通信管理层、二次设备控制层和生产过程层。生产过程层由变电站一次设备组成，是系统的最底层，采集最基础运行信息；二次设备控制层则由各智能设备（IED）组成，实现对各自对象（母线、馈线、主变压器、电容器等）的控制和保护功能；通信管理层由连接IED的现场总线和作为通用网关的主/备管理机系统组成，是系统的通信枢纽，负责站内数据采集、连接站级计算机、连接远动系统等；信息管理层是系统的最高层，主要由站级计算机组成，包括后台机等，形成站内计算机局域网，组成完成站内综合自动化系统。

四、变电站综合自动化系统的现状及其存在的问题

1、综自设备生产厂家过多，产品型号过杂。

从我局现有的综合自动化站运行发现，厂家数量近10家，甚至一个变电站家就达四至五家，这就造成三方面问题，一是由于变电站综合自动化设备的生产厂家生产能力、设备质量不同，使部分设备质量并不过关，有些外购部件更是缺乏管理，产品一旦超过包修期，维护费用昂贵，09年我局伊林后台主机发生故障，联系厂家修理费需上万元，维护周期更长达7天以上，给安全运行带来巨大隐患。二是同一变电站内不同厂家不同系列的设备，屏体及设备的组织方式不尽相同，维护和管理带来许多问题。三是硬件设备及后台软件维护困难，每一厂家设备均有不同原理及操作方法不同，需要设备维护人员对所用装臵都需要掌握、了解，同时备品备件难以通用，对维护、运行单位造成极大压力。

由于以上问题，伴随着变电站综合自动化系统应用的增多，要求我们无论是在新建、扩建或技改工程，其综合自动化系统的签署技术协议时都应该严格把关，力求做到选型规范化。经选用的变电站自动化系统不仅要技术先进、功能齐全、性能价格比高，系统的可扩展性和适用性好，而且要求生产厂家具有相当技术实力，有一定运行业绩和完整的质量保证体系、完善的售后服务体系。

2、运行维护人员水平不高的问题

目前，我局变电站综合自动化系统绝大部分设备为近近几年更新改造，特别时一次变运行人员没有经过系统综自培训情况下，必须完成运行管理，不可避免会出现各种问题，在我局现场实际运行中也频繁发生人为原因影响运行的事件。另外在设备维护方面，即懂监控又懂保护的复合型人才严重缺失，在专业管理上也没有形成后续梯队，后续人员缺乏，三是由于缺失备品备件，部分缺陷特别是软件故障需厂家协助处理，从而造成缺陷处理不及时等一系列问题。

要想维护、管理好变电站综合自动化系统，首先要注重人员培养，利用多种途径组织进行专业培训，培养出一批能跨学科的复合型人才，加宽相关专业之间的了解和学习。

4.3 不同型号产品的接口问题

设备接口是综合自动化系统中非常重要而又长期以来未得到妥善解决的问题之一，包括不同厂家的保护、小电流接地装臵、故障录波、无功装臵等与通信管理机、远动主机与主站、集控中心等设备之间的通信。这些不同厂家的产品要在数据接口方面沟通，需花费软件人员很大精力去协调数据格式、通信规约等问题。当不同厂家的产品、种类很多时，问题会很严重。

如果所有厂家的自动化产品的数据接口遵循统一的、开放的数据接口标准，则上述问题可得到圆满解决，用户可以根据各种产品的特点进行选择，以满足使用要求。

4.4 传输规约和传输网络的选择问题

变电站和调度主站、监控中心之间的传输规约。目前国内各个地方情况不统一，变电站和调度中心之间的信息传输采用各种形式的规约，致使许多生产厂家各自为政，造成不同厂家设备通信连接的困难和以后维护的隐患。目前各个公司使用的标准尚不统一，系统互联和互操作性差，因此，在变电站综合自动化系统建设和设备选型上应考虑传输规约问题，目前我局对变电站接入作出硬性规定，即在变电站和集控中心、调度主站通讯时二次变所用部颁CDT规约，一次变信息量较大，使用101规约。

4.5 开放性问题

变电站综合自动化系统应能实现不同厂家生产的设备的互操作性（互换性）；系统应能包容变电站自动化技术新的发展要求；还必须考虑和支持变电站运行功能的要求。而现有的变电站综合自动化系统却不能满足这样的要求，各厂家的设备之间接口困难，甚至不能连接，从而造成各厂家各自为政，重复开发，浪费了大量的财力物力。

4.6管理体制与变电站综合自动化系统关系问题

变电站综合自动化系统的建设，使得继电保护、远动、计量、通讯、变电运行等各专业相互渗透，传统的技术分工、专业管理已经不能适应变电站综合自动化技术的发展，变电站远动与保护专业虽然有明确的专业设备划分，但其内部联系已经成为不可分割的整体，一旦有设备缺陷均需要两个专业同时到达现场检查分析，专业衔接部分容易产生“真空”，使缺陷得不到及时处理。另外，在电度表数据远传方面我局管理存在空白，计量所更换电度表后影响表记与后台通讯问题始终没有解决。

在专业管理上，变电站综合自动化设备的运行、检修、检测等问题仍需要规范和加强，对传动实验及通道联测的实现、软件资料备份等问题提需不断完善解决。

2、结束语

近年来，通信技术和计算机技术的迅猛发展，给变电站综合自动化技术水平的提高注入了新的活力，变电站综合自动化技术正在朝着网络化、综合智能化、多媒体化的方向发展。

鉴于变电站综合自动化系统当前还缺乏一个统一的国家标准，这就需要与之相关的各岗位的电力工作者 在实际操作过程中不断总结经验，找到其规律性，不能因循守旧，而应根据具体情况，遵循科学、严谨的工作原则，用发展的眼光来进行变电站综合自动化系统的建设，以保证电网安全、经济、优质地运行。

第四篇：浅谈变电站综合自动化系统

浅谈变电站综合自动化系统

吴科续

（丰满发电厂，吉林

丰满

132108）

摘 要：本文简要介绍了变电站综合自动化系统的重要性和发展趋势，提出了变电站综合自动化基本概念，并对系统结构、通讯方式和能实现的基本功能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

1.前言

电网是一个不可分割的整体，对整个电网的一、二次设备信息进行综合利用，对保证电网安全稳定运行具有重大的意义。变电站综合自动化是一项提高变电站安全、可靠稳定运行水平，降低运行维护成本，提高经济效益，向用户提供高质量电能服务的一项措施。随着自动化技术、通信技术、计算机和网络技术等高科技的飞速发展，一方面综合自动化系统取代或更新传统的变电站二次系统，已经成为必然趋势。另一方面，保护本身也需要自检查、故障录波、事件记录、运行监视和控制管理等更强健的功能。发展和完善变电站综合自动化系统，是电力系统发展的新的趋势。2.系统结构

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：2.1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。

2.2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。2.3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：

（1）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。

（2）可扩展性和开放性较高，利于工程的设计及应用。

（3）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。3.常见通讯方式

目前国内常采用以太网通讯方式，在以太网出现之前，无论RS-232C、EIA-422/485都无法避免通信系统繁琐、通讯速度缓慢的缺陷。现场总线的应用部分地缓解了便电站自动化系统对通信的需求，但在系统容量较大时依然显得捉襟见肘，以太网的应用，使通讯问题迎刃而解。常见的通讯方式有：

（1）双以太网、双监控机模式，主要是用于220-500kV变，在实现上可以是双控机+双服务器方式，支撑光/电以太网。

（2）单以太网，双/单监控机模式。

（3）双LON网，双监控机模式。

（4）单LON网，双/单监控机模式。4.变电站自动化系统应能实现的功能

4.1微机保护：是对站内所有的电气设备进行保护，包括线路保护，变压器保护，母线保护，电容器保护及备自投，低频减载等安全自动装置。各类保护应具有下列功能：

（1）故障记录。（2）存储多套定值。

（3）显示和当地修改定值。

（4）与监控系统通信。根据监控系统命令发送故障信息，动作序列，当前整定值及自诊断信号，接收监控系统选择或修改定值，校对时钟等命令，通信应采用标准规约。

4.2数据采集及处理功能

包括状态数据，模拟数据和脉冲数据

（1）状态量采集

状态量包括：断路器状态，隔离开关状态，变压器分接头信号及变电站一次设备告警信号、事故跳闸总信号、预告信号等。目前这些信号大部分采用光电隔离方式输入系统，也可通过通信方式获得。

（2）模拟量采集

常规变电站采集的典型模拟量包括：各段母线电压、线路电压，电流和有功、无功功率值。馈线电流，电压和有功、无功功率值。4.3事件记录和故障录波测距

事件记录应包含保护动作序列记录，开关跳合记录。变电站故障录波可根据需要采用两种方式实现，一是集中式配置专用故障录波器，并能与监控系统通信。另一种是分散型，即由微机保护装置兼作记录及测距计算，再将数字化的波型及测距结果送监控系统由监控系统存储和分析。

4.4控制和操作功能

操作人员可通过后台机屏幕对断路器，隔离开关，变压器分接头，电容器组投切进行远方操作。为了防止系统故障时无法操作被控设备，在系统设计时应保留人工直接跳合闸手段。

4.5系统的自诊断功能

系统内各插件应具有自诊断功能，并把数据送往后台机和远方调度中心。对装置本身实时自检功能，方便维护与维修，可对其各部分采用查询标准输入检测等方法实时检查，能快速发现装置内部的故障及缺陷，并给出提示，指出故障位置。

4.6数据处理和记录

历史数据的形成和存储是数据处理的主要内容，它包括上一级调度中心，变电管理和保护专业要求的数据，主要有：

（1）断路器动作次数。

（2）断路器切除故障时截断容量和跳闸操作次数的累计数。

（3）输电线路的有功、无功，变压器的有功、无功、母线电压定时记录的最大，最小值及其时间。

（4）独立负荷有功、无功，每天的峰谷值及其时间。

（5）控制操作及修改整定值的记录。

根据需要，该功能可在变电站当地全部实现，也可在远动操作中心或调度中心实现。

4.7人机联系系统的自诊断功能

系统内各插件应具有自诊断功能，自诊、断信息也像被采集的数据一样周期性地送往后台机和远方调度中心或操作控制中心与远方控制中心的通信。

4.8本功能在常规远动“四遥”的基础上增加了远方修改整定保护定值、故障录波与测距信号的远传等，其信息量远大于传统的远动系统。还应具有同调度中心对时，统一时钟的功能和当地运行维护功能。

5.结束语

通过以上分析，可以看到变电所综合自动化对于实现电网调度自动化和现场运行管理现代化，提高电网的安全和经济运行水平起到了很大的促进作用，它将能大大加强电网一次、二次系统的效能和可靠性，对保证电网安全稳定运行具有重大的意义。随着技术的进步和硬件软件环境的改善，它的优越性必将进一步体现出来。■ 参考文献

1.杨奇逊.变电站综合自动化技术发展趋势.电力系统自动化，1995。

2.王海猷，贺仁睦.变电站综合自动化监控主站的系统资源平衡.电网技术，1999。

2008.05.08 吴科续（1978-），男，工程师，从事水轮发电机组值班员工作。邮 编：132108 通讯地址：吉林市丰满发电厂发电部 联系电话：*** 工作电话：0432-4604511

第五篇：浅析变电站综合自动化系统

浅析整流供电综自动化系统

周玉杰

（鸿骏铝电公司动力一分厂，内蒙古 霍林郭勒市 029200）摘要：本文简要介绍了变电站综合自动化系统的重要性和发展趋势，提出了变电站综合自动化基本概念，并对系统结构、通讯方式和能实现的基本功能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

1.概述

近几年全国电解铝行业发展讯速，生产规模不断扩大，从整个铝冶炼行业的安全生产特点来看，整流供电综合自动化系统越来越受到重视。变电站综合自动化是一项提高变电站安全、可靠稳定运行水平，降低运行维护成本，提高经济效益，向电解提供高质量电能服务的一项措施。随着自动化技术、通信技术、计算机和网络技术等高科技的飞速发展，一方面综合自动化系统取代或更新传统的变电站二次系统，已经成为必然趋势。另一方面，保护本身也需要自检查、故障录波、事件记录、运行监视和控制管理等更强健的功能。发展和完善供电整流综合自动化系统是今后整流供电发展的新的趋势。

2.系统结构

目前从国内整流供电综合自动化的开展情况而言，大致存在以下几种结构：

2.１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。

2.2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。

２.3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)、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，即站控层、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：

2.3.1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。

2.3.2可扩展性和开放性较高，利于工程的设计及应用。

2.3.3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。目前全国各大铝厂供电系统均采用分层分布式结构，下面就这种方式展开讨论。

3.电解铝供电综自系统结构方式 3.1 系统结构

3.1.1变电站自动化系统由站控层、网络层和间隔层三部分组成，并用分层、分布、开放式网络系统实现连接。站控层设备及网络发生故障而停运时，不能影响间隔层的正常运行。

3.1.2 站控层由计算机网络连接的系统主机及操作员站和各工作站等设备构成，提供站内运行的人机联系界面，实现管理控制间隔层设备等功能，形成全站监控、管理中心，并可与调度中心和集控站通信。站控层的设备可集中或分散布置。3.1.3网络层是站控层与间隔层联络的中枢，间隔层的信息通过网络层最后到达站控层，实现信息的收集功能；站控层的遥控和遥调指令通过网络层到达间隔，实现控制功能。随着通讯技术的快速发展，测控和保护装置对外通信接口基本都能实现双以太网口通讯，网络层架构按双网配置，主备网之间可以实现无扰动切换。由于网络层设备的发展，又赋予了网络层设备新的功能，既通讯协议的解析，这种设计理念正逐步在铝电解供电综自系统中得到应用，也是未来发展的趋势。由于间隔层设备的厂家较多，通讯规约没有一个统一的标准，整个通讯规约的解析主要由站控层来完成，这就增加了站控层设备的负荷，结果导致整个综自系统的反应速度提不上来。底层的协议由网络层具有高性能、高效率的硬件芯片来完成，大大提高的协议解析的速度和效率，同时又减轻了站控层设备的负担。3.1.4间隔层由测控单元、间隔层网络和各种网络、通信接口设备等构成，完成面向单元设备的监测控制等功能。间隔层设备按相对集中方式分散下放到各个继保小室。系统结构的分布性必须满足系统中任一装置故障或退出都不应影响系统的正常运行

3.2 网络结构

3.2.1 网络拓扑结构采用总线型、环形、星型方式。

站控层设备采用基于TCP/IP或UDP/IP协议的以太网方式组网，并具有良好的开放性，能满足与电力系统专用网络连接及容量扩充等要求。每一继保小室可设一子网，合理的控制整个网络的流量，防止网络风暴的产生。

3.2.2 站控层和间隔层均采用双重化监控网络，网络设备按双重化配置，双网按热备用方式运行。

3.2.3 具备合理网络架构和信息处理机制，能够保证在正常运行状态及事故状态下均不会出现因为网络负荷过重而导致系统死机或严重影响系统运行速度的情况。

3.3站控层设备及其功能

站控层设备包括主机、操作员工作站、远动通讯装置、故障及信息系统子站、微机五防系统、GPS对时系统以及其它智能接口。

3.3.1主机

具有主处理器及服务器的功能，为站控层数据收集、处理、存储及发送的中心，管理和显示有关的运行信息，供运行人员对变电站的运行情况进行监视和控制，间隔层设备工作方式的选择，实现各种工况下的操作闭锁逻辑等。大都采用两台主机互为热备用工作方式。

3.3.2操作员工作站

是站内自动化系统的主要人机界面，用于图形及报表显示、事件记录及报警状态显示和查询，设备状态和参数的查询，操作指导，操作控制命令的解释和下达等。通过操作员站，运行值班人员能够实现全站设备的运行监视和操作控制。可以配置两台操作员站，操作员站间应能实现相互监视操作的功能。

3.3.3故障及信息系统子站

能在正常和电网故障时，采集、处理各种所需信息，并充分利用这些信息，为继电保护运行、管理服务，为分析、处理电网故障提供支持。工作站大都具备多路数据转发的能力，能够通过网络通道向多个调度中心进行数据转发，通信规约应符合当地电网继电保护故障信息系统通信与接口规范。支持根据调度中心命令对相应装置进行查询和远程维护，包括远程配置、可视化数据库维护、参数的上传下载、设备运行状态监视等。故障及信息系统子站双机配置，采用互为热备用工作方式，双机都能独立执行各项功能。当一台工作站故障时，系统实现双机无缝自动切换，由另一台工作站执行全部功能，并保证切换时数据不丢失，并同时向各级调度和操作员站发送切换报警信息。

3.3.4远动通讯装置

满足直采直送要求，收集全站测控装置、保护装置等设备的数据，将信息通过双通道（专线或网络通道）上传至上一级调度中心，调度中心下发的遥控命令向变电站间隔层设备转发。

远动通信装置双机配置，采用互为热备用工作方式，双机都能独立执行各项功能。当一台通信装置故障时，系统实现双机无缝自动切换，由另一台通信装置执行全部功能，并同时向各级调度和主机发送切换报警信息。也可采用双主机工作方式。

3.2.5微机五防系统

微机五防系统主要包含五防主机、五防软件、电脑钥匙、充电通信控制器、编码锁具等，实现面向全站设备的综合操作闭锁功能。微机五防系统应与变电站自动化系统一体化配置，五防软件应是变电站自动化系统后台软件的一个有机组成部分，独立配置一台微机五防工作站。

3.2.6 GPS对时系统

为故障录波装置、微机保护装置、测控装置和站控层设备等提供统一时间基准的系统。

4.结束语

随着计算技术、网络技术、通讯技术、视频技术的发展，整流供电综合自动化系统将赋予更强大的功能，其将为电解安全平稳供电发挥越来越重要的作用。

参考文献

1.胡建斌.《霍煤鸿骏铝电公司二期铝合金项目综自系统技术协议》，2007年02月。作者简介 周玉杰、1970、山东济宁、中级程序员、大学、供电技术及其自动化、主要从事变压站综合自动化及远动工作、E-mail：hlh_zhouyj@126.com、电话：（0475）7959106