基于微机保护的变电站综合自动化系统

基于微机保护的变电站综合自动化系统

作者：林富常

来源：《中国科技博览》2014年第28期

[摘 要]变电站主要包括一次高压设备、二次控制设备以及统一信息平台三部分。一次高压设备包括输电线路、电力电缆、变压器、断路器、隔离开关、地刀等，按设一次回路顺序连接，用于生产和分配电能。二次控制设备对一次设备实现监察、测量、控制、保护和调节，包括二次电缆、电压表、电流表、保护装置、控制和信号装置等。基于微机保护的变电站综合自动化系统简化了常规变电站二次设备，提高了系统内各设备间相互交换信息、数据共享，完成变电站运行监视和控制任务，是降低运行维护成本，提升供电质量、供电可靠性的重要技术措施。本文主要围绕综合自动化系统应用在变电站中的监测、监控功能及保护配置进行研究。 [关键词]变电站 微机原理 综合自动化系统

中图分类号：TG333.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）28-0060-01 1、变电站综合自动化系统概述

变电站综合自动化系统结构主要分为分布式系统结构，集中式系统结构和分层分布式结构。一个典型的变电站自动化系统可分为三个层次，分别为：

现场I/O层，用于和现场二次设备采集的信号和控制单元相连。主要敷设二次控制电缆完成I/O信号的传输。

通信层，完成上位机（Workstation）和数据终端设备（（DCU）的数据和命令传输。早期常用的串行通信接口RS-232、RS-422/485，不足之处是RS-232C通信有效距离短（15 m），而RS-485总线为主从结构，通常分为A、B网，且主从结构互为备用，不影响系统性能和可靠性。

计算机管理层，即人机管理界面，分为操作员工作站，五防主站等。完成相应的SCADA及变电站管理功能以及其它相应的辅助功能。 2、监测功能：

综合自动化系统通过对变电站的数据进行采集，处理，显示和打印，使运行人员了解变电站的运行工况，并采取相应的措施。所采集的数据分为三大类：模拟量，开关量和脉冲量 模拟量：变电站需要监测的各种模拟量包括主变一次，二次和各线路的电流，各段母线及重要线路的电压，各线路零序电流，母线零序电压，主变温度和室温。

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开关量：变电站内需要监测的各种开关量，包括各个开关，刀闸，变压器分接头，继电保护动作信息，开关机构运行状态，交直流电源运行状态，各微机运行状态等

脉冲量：变电站需要监测的各种脉冲量，包括线路，主变一次和二次的有功电度量和无功电度量，电容器的无功电度量，所用电的有功电度量等 3、监控功能： ① 测量及显示状态信息

模拟量：实时采集10kV各段母线电压，主变和各配出线有功功率P、无功功率Q和二相电流I，各变压器层油温度、室内温度T，10kV各段母线3Uo，各配出线3I0，电容器无功功率Q和三相电流I，直流电压等。

状态量数据：断路器状态、同期检测状态、锁定状态、一次设备运行告警信号、变电站分接头位置信号及接地信号等。并收集继电保护装置及各自动控制装置的运行/退出状态及装置内部各功能的投退状况，以及保护动作信息和事件报告信息，以供事故分析使用。 可计算判断模拟量，具有越限报警功能

操作信息：即操作人员在远端或当地后台监控机中经通信网络对负责管理的断路器开合操作。

参数信息：保护及自动装置的设备号、额定参数及整定值等。 ②事件记录功能

实时采集各线开关、继电保护、重合刚动作、主变分接开关位置，具有事故预告报警信号，并可远方传到调度端。 ③当地地显示功能

可进行测量查看、故障检查、定值整定及显示系统信息等。 ④远传功能

远方传送上行信息和下行信息，通道各自。 ⑤“四摇”功能

调度中心和中心站能对变电站开关、刀闸、地刀和变压器运行档位分别进行遥控和遥调。站端遥测、遥信信号能在调度中心和中心站即时显示。

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⑥控制方式和仪表监视功能

正常情况下，无人值班，在调度端或集控站实现遥控操作，监视潮流和开关状态。在操作失败时，应用开关柜和保护装置上就地转换开关切至就地进行现场开关操作，并通过保护装置的显示器进行监视。 ⑦小电流接地选线功能

系统发生接地故障，当3U。大于20V及以上时，延时报警选出接地故障相别和线路，二相电压最低值的相为接地相，各配出线 3I0的增量最大者为接地线路，确认后并能显示。 跳闸统计：统计开关跳闸次数。分为有事故跳闸次数和手动跳闸次数两种。

接地选相：对于中性点不接地系统，当电网出现单相接地故障时利用零序电压，零序电流增量以及压降可判断接地线路及相别，也可以利用功率方向等其它方法来判别。也可利用功率方向法等其他方法来判别。为了保证可靠性，应多次采样后才能确定。确定后，主机报警，并显示和打印。运行人员按照提示，用人工检除方法跳开开关自动重合，验证主机的判断。 无功电压自动控制：根据电网无功，电压计算和判断是投切电容器，还是调节变压器分接头位置。以使无功和电压满足要求。在变压器。电容器。或电网故障时不应该误动。当电容器检修时，不应参与控制。 4、保护配置

变压器保护：通常由电流纵差动保护（反应变压器的内、外部故障，瞬时动作于跳闸）与瓦斯保护（反应变压器的内部短路故障或油面降低，瞬时动作于信号或跳闸）作为主保护，而过电流或复合电压启动的过电流保护〔反应变压器外部相间短路）、过负荷保护（反应变压器对称过负载，动作于信号或跳闸）、零序过流保护（反应变压器大电流接地系统中变压器外部接地短路，一般作用于信号）、过激磁保护（反应变压器过励磁，动作于信号或跳闸）等构成其后备保护。瓦斯保护用来反映变压器油箱内部的相间或匝间短路是一种非电量保护，其动作时间一般晚差动保护。差动保护是作为变压器相间、匝间和接地短路故障的保护，它是变压器的一种重要的保护形式。

线路保护：包括电流速断保护，定时限过电流保护，方向性电流保护，零序电压，电流及方向保护，反时限过流保护，高频保护，距离保护。双回线方向横差保护和低周减载保护。 电容器保护：包括电流速断保护，过流保护，反时限过流保护，相间过电压保护，相间低电压保护和零序过电压保护。

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欠电压保护：？如果母线失去电源而造成失压，当母线电压恢复时，可能因电容器组未放完电而使电容器承受过电压，为此设置低电压保护，发现母线电压低于定值后带延时，切除电容器组。

不平衡电流保护：反映了电容器组内部的故障。做为双星性接线电容器组的内部故障保护。当同相的两电容器组C1和C2中发生多台电容器故障时，即C1的电抗不等于C2的电抗，此时流过C1和C2的电流不相等，因此流过不平衡电流Iund，而当Iunb>Iset时保护系统动作。

不平衡电压保护：当双星型接线采用不平衡电压保护时，可用电压互感器的一次绕组串在中性线中，当某电容器组发生多台电容器故障时，故障电容器组所在星型的中性点电位发生偏移，从而产生不平衡电压，当Uunb>Uset时，保护动作。 参考文献

[1] 《ISA-300综合自动化系统》深圳园深瑞科技有限公司

[2] 《CSCL2000变电站综合自动化系统》四方华能电网控制系统有限公司 [3] 《现代继电保护理论》王娟，华中科技大学 [4] 《变电站综合自动化系统》百度百科