电气化铁路牵引供电变电站综合自动化系统（推荐五篇）

第一篇：电气化铁路牵引供电变电站综合自动化系统

电气化铁路牵引供电变电站综合自动化系统

铁路牵引供电变电站是电气化铁路电力机车供电的专用变电站，变电站的“综合自动化系统”（本项目）是变电站安全可靠运行的核心设备。铁路运输有极高的时效要求，综合自动化系统是变电站运行的关键设备，设备选型时必须对厂家的生产资质、历史业绩、技术能力均须进行全面的考量，入选厂家通过公开招标，有针对性地为标的变电站拟定系统配置方案，制定承揽工程的内容和价格，参与相对公开应标竞争，因此，本项目对应的市场门槛较高。本项目----牵引变电站综合自动化设备，同样适用于城市地铁、轻轨配备的变电站。

牵引变电站综合自动化系统在组成结构上类似电力行业的高等级变电站的综合自动化设备，但使用要求和技术特性差异很大。牵引变电站综合自动化设备是铁路行业内的高端自动化设备，其延伸产品众多，是为铁路行业供货和服务的厂家技术竞争的制高点。

牵引变电站综合自动化系统是计算机测控技术、信息处理技术、通讯技术合一的高技术产品，通常由以下主要设备组成：

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 馈线保护装置-------------------用于电力机车供电线路的保护装置变压器保护装置----------------用于电力牵引专用变压器的保护装置补偿电容保护装置-------------用于补偿电容的保护和自动投切装置变电站站内自动化设备-------用于测量、控制、通讯的设备分区站自动化设备-------------用于两变电站之间分区站的专用设备常规电力设备保护装置-------类似电力行业的自动化设备高可靠的计算机系统----------用于信息处理

牵引变电站综合自动化系统延伸或关联自动化系统主要有：

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 变电站安防系统变电站视频监控系统供电段、路局指挥调度系统其他现存在技术难关的自动化系统，如：过分相自动控制装置、自动无功补偿装置等等

社会效益

我国将进入电气化铁路和城市地铁的建设高潮，牵引变电站综合自动化设备全套依靠引进的状况必将逐步被更为适用并价格低廉的国产设备取代。国产设备单纯依靠价格优势取代进口设备的状况必将被保持价格优势的一流性能的先进设备所取代。因此该项目的研发不仅仅是赶超进口设备性能，替代进口设备的经济性意义，更为重要的是依靠本地技术全面保障铁路安全运营的意义。

项目进展状况

我公司早在1996年进入铁路自动化设备市场，长期为铁路供水供电部门提供自动化设备，对于直接和运输相关的电力牵引变电站综合自动化设备在全套引进的初期即开始深入调研及国内外产品的技术跟踪工作，直至2003年初分设专业研发机构立项开始产品开发工作。研发机构始终维持在50名技术专才编制，历经两年，于2005年初使产品样机通过国家检测机构的品质认证，并在某现场试验运行和动态试验。由于

设备的可靠性要求极高，拟在现场取得充分试验数据后，进一步完成性能完善和生产工艺设计工作，产品计划在2005年内获生产许可并进入市场。

总之，该项目的科研性研发工作已基本完成，产品性能指标将达到国内一流并获得生产许可，产品的市场预销售工作已获得重大突破，但更为艰巨的系统工程性工作和商业销售工作将是对本公司的重大考验。技术优势

本公司在铁路供电自动化专业从事设备供应和工程承揽已有十年历史，在该行业内是署名厂商之一。本公司在2003年初，经充分调研，专门针对铁路行业自动化设备的发展需求研发的“核心平台”（本项目内容之一），是同类企业中前所未有的在总结该行业历史的技术发展和未来需求趋势的基础上，重大投资产出的成果，包括本公司直接承担技术课题的40余名研发工程师历经两年的劳动，包括有着重大技术影响力的刘、钱、郭三位中国工程院院士对该项目的指导。

市场优势

本公司曾率先在铁路系统信号供电变电站实现计算机综合自动化适用系统，及水电段调度自动化的联网。历年来，承揽并完成铁路供电供水机构的自动化系统达数百套，总价值达数亿元，不仅积累了丰富的工程经验和研发技巧，更与铁路行业的各专业机构形成了良好的合作关系，是随铁路行业高科技技术应用和需求更新，同步完成技术市场发展和产品品质提升的少数厂家之一。对铁路行业内供求关系及招标投标规律有深入地了解，积累了多方人事资源和丰富的市场经验。

技术风险

未来三年内，是铁路、地铁建设的大投资启动期，自动化设备的提供厂商将面临着一次新的市场争夺战，抢占并固守“新需求制高点”，是企业核心价值的市场竞争内容，因此，技术风险主要体现在客户新需求的前瞻性判断能力和研发速度上。

商业风险

本项目面对的铁路行业有相对的市场垄断性质，商业上较多依赖人际关系和历史业绩衬托。表面技术优秀、业绩优良的企业并无明确的销售阻碍，但因实际商业作业中存在着大量的商业技能空间，未必一定竞争获胜。在本行业，商业作业是一门专业，同样有创造性研发过程、调试过程、成果应用过程。

核心竞争力的技术体现

以电脑为核心构成的智能化的牵引变电站综合自动化系统，独立投入运营使用已有十数年的历史，国内成套引进应用仅有数年时间。目前，国内自主研发的产品投入使用的仅有国电南自、许继电气的产品，随着铁路建设的新一轮高潮，电气化和自动化的要求不断拔高，无论是国外和国内的产品均面临着大幅度提升品质的新需求，企业在市场中核心竞争力的体现将首先依赖在技术层面的超越，必须具有超越同行的技术前瞻能力，不断的在市场上制造“人无我有、人有我精”的势态，方可能适应市场风浪、迎合市场潮流，获得尽可能多的市场份额。我公司在众多厂家瞄准此项目，大投入、抢时间、拼研发速度的期间，并未以同样的方式在产品应用层面上拼投入抢速度，进行前期消耗战，而是以“宁缺勿滥”的意识，把有限的资源集中于产品基础构架的创新与改革，力图以坚实的、五年不落后的产品基础构架和精巧的应用技术构成一流的产品，获得市场上的优质品牌。我公司产品的优质特性主要体现如下：

 采用最新的计算机芯片和嵌入式操作系统，构筑满足产品多样化的基础平台，创造出可以在线编

程组成牵引变电站各种自动化装置的“可编程自动化装置”。其应用深度不仅仅满足当前的牵引变电站综合自动化系统的配备应用，更能满足今后五年用户需求升级的情况，及其相关产品的应用。

 应用层面突破“在线可编程”的技术难关，使具有一般应用知识的使用者借助于我公司提供的工

具即及可实现自动化装置功能的调整，及构成满足现场需求的适用系统，从而大大化减了承揽工程时的技术对应工作量。

 同样具有“平台”和“在线组态”特性的，高可靠的信息处理后台软件，适用于本产品典型应用

及用户的特殊需求

本项目体现的成套产品在品质和商业价值与同类产品比较有如下优势：

 与同业厂家不同，产品研发目标在底层部件即突出商品化指标，而不是简单的以最终形成的系统

为目标研发各种部件。因此，本项目形成的成套产品在满足最终用户，构成铁路牵引变电站综合自动化系统的同时，可以在各个技术层面上分割形成多种独立产品，提供给系统集成业务的使用者。不仅使每一部件可以直接销售，也可以使部件中的一部分软硬件作为商品销售，力图以此实现科研成果的最大生产规模效益，达到最佳市场效果。

高可靠性设计要求被自始至终贯彻在研发工作的全过程，其中，硬件设计成果通过国家检测中心“电磁兼容性”试验的最高等级标准，而不以行业内惯常较低的标准为准；部件品质是系统质量的关键，研发任务包括了部件生产过程的调测工具的设计，以此从产品设计的源头保证产品的高可靠性

第二篇：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

第三篇：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

第四篇：浅析变电站综合自动化系统

浅析变电站综合自动化系统 开封供电公司 齐明亮

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

一、概述

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。

二、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：

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：

（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。

三、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。

四、变电站自动化系统应能实现的功能

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。

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。

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.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。

５.防误闭锁功能

６.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。7.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。

８.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。

9.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。

五、结语

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。

第五篇：电气化铁道牵引变电站自动化系统若干问题探讨

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第 22 卷第 3 期 2002 年 3 月

电 力 自 动 化 设 备

Electric Power Automat ion Equipment Vol.22 No.3 Mar.2002 63 电气化铁道牵引变电站 自动化系统若干问题探讨

宋立业, 朱振青, 宿小猛

(西安交通大学 电气工程学院, 陕西 西安 710049)摘要: 简要介绍了当前我国高速电气化铁路保护的发展情况, 分析了设计牵引变电站自动化系统 的必要性及其系统结构模式, 介绍了设计牵引变电站自动化系统时在通信管理、显示功能处理等方 面的问题, 提出了相应的解决方案。指出了牵引变电站自动化系统的设计要符合变电站自动化系 统的发展方向, 充分利用自动化系统的资源。关键词: 电气化铁道;牵引变电站;自动化系统 中图分类号: TM 76;TM 922.4 文献标识码: B 文章编号: 1006-6047(2002)03-0063-02 0 引言

近年来, 我国电气化铁路的建设发展迅速, 由电 气化铁路所承担的铁路运量已接近我国铁路总运量 的 4 成 [1]。但由于牵引供电系统的负荷特性与电力 [ 2] 系统的负荷特性有很大差距 , 牵引网的工作条件 比电力网更复杂、恶劣, 因此牵引网的故障频繁, 由 此产生的停电给铁路运输产生很大的影响。变电站自动化系统在电力系统中得到广泛的应 用, 并取得了良好的效果[ 3, 4] , 同时也为牵引变电站 自动化系统的设计和生产奠定了理论和实践基础。本文主要探讨牵引变电站自动化系统中关于系统结 构模式、网络通信及显示功能等几个方面的问题。

的实时性, 可以构成双网络通信结构。一条网络用于 传递录波数据, 另一条用于传递其它通信数据。c.变电站监控管理层通过监控管理机完成对 整个变电站系统的监控和管理功能, 通过串行口与 通信处理层通信, 根据通信处理装置提供的实时数 据, 完成显示、统计计 算、报表、查询、打印 等功能。对无人值班变 电站的自动化系统可不 设监控管理 机, 但要在通信网络中添加自动灭火、防盗报警和网 络打印机等装置。网络打印机在远方修改定值、保 护动作时分别打印定值、报警信息和录波数据。牵引变电站自动化系统的结构模式如图 1 所示。1 牵引变电站自动化系统的结构模式

随着变电站自动化系统的发展, 分层分布式的 系统结构不但满足 IEC 关于变电站自动化系统的技 术规范, 还具有节约大量电缆和用地面积, 简化二次 闭锁回路, 减轻施工和调试工作量等优点, 已成为变 电站自动化系统的发展方向。牵引变电站自动化系 统的结构宜采用分层分布式结构, 整个系统可 分 3 层: 间隔层, 通信处理层和变电站监控管理层。各层 的功能如下: a.间隔层一般采用插件式或单元式结构, 随一 次设备分布, 完成模拟量、开关量的采集及保护和控 制功能。间隔层包括馈线保护装置、变压器保护装 置、电容器保护装置、备用电源自动投入装置、电压 无功控制装置等。馈线保护和变压器保护装置能测 量电流、电压、功率、频率及各次谐波分量等。b.通信处理层接受来自间隔层的各种数据, 整 理后发送给监控管理层或通过 Modem 与远方调度通 信。间隔层装置与间隔层装置、通信处理层与间隔层 装置通过网络连接进行通信。当间隔层装置提供故 障录波功能时, 由于录波数据量过大, 为了保证通信

收稿日期: 2001-12), 男, 辽宁 阜新 人, 硕士, 从 事变 电站 自 动化系统研究;朱振青(1942), 男, 河北 辛集 人, 硕士, 从 事电 力市 场 及变电站自动化系统的研究。

Discussion on automation system for electrified railway traction substation SONG Li2ye, ZHU Zhen2qing, XIU Xiao2meng(Xi.an Jiaotong University, Xi.an 710049, China)Abstract : The development of protection for high 2speed electrified railway is briefly outlined.The necessity of designing automation system for electrified railway and its system structure mode are analyzed.Some problems existing in communication management and display funct ion of automation system are introduced and their solutions are proposed.Key words: electrified railway;traction substation;automat ion system 1