综合自动化与保护系统

变电站综合自动化系统与继电保护装置的关系电力系统的微机综合自动化控制系统具有可靠性高、抗干扰能力强、实时性好及维护简单等特点，目前开封供电区综合自动化控制系统已经全部实现微机化。微机综合自动化控制系统将常规站中的中央信号系统、仪表监视、控制屏等设备集成于一身，与变电站微机继电保护设备形成了更好的配套配合，共同实现电力系统实时调度监控、系统稳定运行等功能。由于各电压等级设备对保护及综自的可靠性要求不同，它们之间的配合形式也有一定区别，下边做简要分析。1系统结构与控制方案(1)系统结构系统应能对变电站的控制、保护、测量、信号传递、远动等功能实现综合自动控制和管理。一般采用国际上最为流行的分层分布离散式控制方式，控制和保护单元均由独立的CPU构成，采用一对一结构，每一个回路由独立的CPU完成，相互之间又采用站内通讯网联接在一起，可构成一个变电站集控制、保护、测量、信号传送和远动为一体的综合自动化系统。(2)系统综自与继电保护控制方案根据电力系统的运行要求，对于110kV以上变电站采用微机远动、监控和微机保护分离的综合自动化控制的方案。这样设计主要是从可靠性考虑，110kV以上设备一般是液压操作机构，其监控及保护部分较复杂，将远动监控与保护分开是最佳的方案。由于35kV或10kV线路可靠性要求比110kV以上设备要低，合并成一个微机单元，技术上是可行的，且节省了大量投资，采用微机远动、监控和微机保护合一的结构型式，其特点是可以减少现场二次电缆，并简化接线。2系统的实现(1)系统的主要硬件设备1)微机远动监控系统该系统由现场远动监控系统和网上的后台机(间隔层管理机)构成。现场远动监控系统由若干个回路的微机远动监控单元组成，每一个单元包含有CPU、开关量入、开关量出、A/D转换、通讯及驱动输出等电路。它完成现场设备的监控远动功能。其控制方式采用一对一原则或二对一原则，每一个回路由一个或两个现场远动监控单元组成，每个单元都是独立的，任何一个单元出现故障或进行检修都不会影响其他单元的正常工作。其主要功能如下：a全部电量的测量功能；b负荷监控功能；c通讯功能；d定值参数的远方整定功能。网上的后台机完成数据、图表、电量参数的显示与记录；电量变化过程曲线、趋势分析、人工置数及事故、事件、顺序记录、报警等功能。2)现场微机保护单元综自系统中10-35kV间隔层微机保护装置是由若干个微机保护单元构成，每一个单元也是一套独立系统，它包含CPU、开关量入、开关量出、A/D转换、通讯及驱动输出等电路。这些单元除与站内通讯网进行通讯以外，还实时监控电气设备的运行情况，一旦发生异常，保护电路立即动作，同时将保护动作情况送到站内通讯网，每台间隔层的通信管理单元可接入若干个微机保护及综自单元。①110kV线路微机保护及综自单元根据电力系统对可靠性的要求，对于每一110kV线路采用两个保护单元，按二对一原则配置，即110kV线路微机保护是双核线路微机保护（保护屏含带），另外，还有一套独立的微机远动监控单元（综自或保护屏含带）。可见，对于每一条110kV线路，是由三套微机单元构成，即实现了三对一配置。其主要完成如下功能：a三段式相间、接地距离保护；b四段式方向零序电流保护；c三相一次重合闸；d远动信息传输及控制。②双卷变微机保护及综自单元为了可靠地保护主变压器，保护采用了多CPU方案配置，即差动保护单元、高压侧过流保护单元、低压侧过流保护单元分别由三个独立的保护单元来完成，三套保护单元相对独立、互不影响，因此构成高可靠性的主变微机保护。主变综自采用独立的监控及远动单元装置，实现对主变开关量、遥测量、遥信量、遥控量等的实时监控。保护主要功能如下：a差动电流保护；b中性点零序电压、零序电流保护；c高压侧复合电压闭锁过流保护；d低压侧复合电压闭锁的过流保护；e非电量保护；f主变高、低电压侧负荷保护；g间隙零序电流保护等。3)35kV、10kV线路及电容器微机保护综自单元10kV、35kV线路微机保护及综自单元的硬件结构与110kV线路及主变保护单元硬件结构基本相同，但电路简化了。综自功能的硬件也融入保护硬件系统。其主要功能如下：a10kV、35kV线路保护；b电容器保护；d实现对线路及电容器开关量、遥测量、遥信量、遥控量等的实时监控。(2)综自系统主要软件一般站控层整个软件采用树形连接的模块式结构形式。均在Windows9X多窗口的环境下工作，通过菜单、对话框和鼠标器进行操作。多任务管理使多个应用程序可以同时运行并能有效地共享系统资源。间隔层中软件设计主要包括监控软件、控制软件、保护软件（10-35kV）和通讯软件，程序固化于EPROM中。(3)通讯方案根据变电站的特殊要求和控制特点，变电站与调度端、上级站的通讯一般可采用光纤、载波、微波、无线扩频或通过Modle加电话线等方式进行；而站内通讯网目前广泛采用以太网控制方式。1)站内通讯网的结构形式根据变电站一次设备的情况可把站内通讯网分为两层——变电站层和间隔层。①间隔层通常采用串行口进行通讯。如采用RS485或RS422通讯接口构成的通信。这样设计的优点在于，即使通讯网出故障中断，保护装置仍能可靠地正常运行。②变电站层采用以太网，网上可根据需要配置多台主机，一般配置有操作员管理机及保护管理机。其中操作员管理机作为综合自动化装置的主机，可自动切换，满足双通道的要求。而保护管理机可通过一台Modle和电话线与站外微机通讯，可作为保护定值、程序及参数的远方修改工作机。2)通讯协议满足电力通信接口要求。3结束语：变电站综自系统与继电保护既独立运行又紧密关联，共同完成电力系统对二次设备要求的保护、控制、测量、信号采集及传递等功能。