朱瑞军陈月忠
摘要以兰州炼油化工总厂某装置为例，阐述了综合自动化技术在变配电所的应用，并对其系统构成和功能加以分析。
一、概述
随着工业技术的发展，企业对生产管理的智能化、现代化的要求也愈来愈迫切，由此对电网和用电设备的保护、管理提出了更高的要求，不但要有安全可靠的供电质量，还要求采用先进可靠的技术来实现对生产的智能控制和集中管理，从而进一步提高企业经济效益。要实现这一目标就必须对各种重要电气设备和电力线路提供安全可靠的保护，实时获取电网和设备的运行信息，对各种用电设备实施集中监控并对系统状况作出分析和故障预警。综合自动化变配电所控制技术的基础是通过一个信息总线把所有馈线单元连接在一起，一般由变配电所监控系统（SMS）和变电所控制保护系统（SCS）组成。SMS主要处理模拟量测量值，信号以及进行保护、计量和调整各功能的整定值，完成电网在线计算、存储、统计、分析报表、远传和保证电能的自动监控调整工作。SCS主要随时在线监视设备正常运行情况下的运行参数，自检、自诊断设备是否正常运行，发现电网设备异常变化或装置内部异常时，立即自动报警并相应地输出动作，以防止事态扩大，电网出现事故时快速采样、判断、决策，迅速消除故障，使故障限制在最小范围内。
目前电力系统迅速发展，电网覆盖范围逐步扩大，输电电压等级不断提高，对电力系统监视控制的可靠性、准确性、快速性、选择性等要求更高了，因此电力自动化系统必须采用开放、分布、分散、分层的网络结构。
从目前情况看，无论是对无人值班变配电站实施监控和管理的监控中心，还是中低电压等级的变电站，或是高压、超高压等级的变电站，都对电力自动化系统从功能、结构、运行可靠性、使用方便性、维护简洁性、升级快速性等方面提出了更高的要求。电网调度和变配电站实现自动化，能够为广大电力企业带来可观的直接效益、间接效益和社会效益。要满足以上要求，就需要根据微电子技术、计算机技术、通信技术、现场总线技术等新技术的发展，对电力自动化的需求从各方面进行深入、细致、符合客观实际的分析，从而设计开发出系统结构合理、技术先进、运行可靠、使用方便、通用性强的电力自动化系统。
二、综合自动化技术在兰州炼油化工总厂某装置上的应用
兰州炼油化工总厂某装置是一套较大的化工装置，生产连续性很高，一旦停电，将造成停产，甚至引起火灾或爆炸事故。所以对供电的可靠性要求很高，必须尽量避免发生事故，一旦发生故障应尽快缩小影响范围。某装置的6kV出线保护全部采用综合保护系统，并选用真空断路器，作为下级线路和设备的后备保护，这种方式二次接线简单，维护工作量小。
该系统为WindowsNT操作系统环境下的客户／服务器（Cli-ent/Server）结构，充分利用了操作系统提供的多任务／多线程、抢占式调度等诸多特点，运行稳定、高效。该系统各节点物理层以IOM/loom网缆通过IOM/loom集线器（HUB）／交换（SWITCII）星形以太网方式互联；全微软软件环境，易操作、易维护、易扩充、易升级。该系统采用SQLSERVER200(〕管理历史数据，提供ODBC存取接口，可与当今流行的所有商用关系型数据库（如ORACLE等）交换数据。
该系统可以用不同的多媒体音效区分遥测一级越限、遥测二级越限、遥信变位、事故报警等状态。其数据采集系统来自RTL（远程测控终端）和下级计算机系统送来的模拟量（电压、电流、有功无功功率、温度等）、状态量（开关、刀闸、事故总信号、变压器分接头位置、保护信号等）、数字量（频率、电能量等）、脉冲量等，包括实时数据库、历史数据库。实时数据库保存的是从各个装置采集的实时数据，其数据在每次系统扫描周期之后被刷新一次，在实时数据库中可以保存模拟量、数字量、脉冲累计量、控制量、计算量、设定点控制输出等多种类型的量。其对运行数据和开关状态进行实时监视和记录保存，对每个遥信、遥测均有人工屏蔽或设置功能，一旦经屏蔽设置后，不能接收实时信息，直到解除屏蔽或设置。
三、系统构成及系统功能
变配电所微机综合自动化系统是以通信网络为基础，由变电所控制保护系统和变电所监控系统构成。每个系统又有许多功能完全独立的子系统组成，用一台或多台工业控制机作为主机来统一管理全所各子系统。各子系统通过通信端口按一定协议进行通信，从而连接成一个有机的整体。
图1为某装置变配电所综合自动化方案图。
1．该综合自动化系统的组成
(1)变配电所监控系统（SMS）：包括微机数据通信监控和人机接口HMI及其监控软件。
(2)变配电所控制保护系统（SCS）：该系统主要完成继电保护功能，除此之外还包括测量仪表、操作控制、远动通信等功能。例如微机线路保护、微机主变压器保护、微机电容器保护、微机电动机保护、微机备用电源自投监控、微机电压互感器监控、微机中央信号监控。
(3)通信网络采用总线形式的以太网，接口为RS232，网络通信介质为屏蔽双绞线。
2．变配电所微机综合自动化系统功能
(1)变配电所监控系统（SMS）功能
①微机数据通信监控功能。实现网络上不同设备的数据交换，完成数据汇总。
②人机接口HMI及监控软件功能。有数据采集与显示、电能计量、实时电网安全监控功能；有强大的交互式图形功能，提供电网系统画面及信号显示，提供各种单线图、波形图、实时图、历史图；有事件记录，报警、事故跳闸故障记录，报表以及打印输出功能。控制输出（遥控）主要有：对断路器分、合的操作，对补偿电容器投、切的操作，对有载调压变压器分接头的调节操作。遥控操作可在操作对象画面上进行，也可通过控制菜单或图标选择遥控点进行，系统具有包括“五防”防误多种校核功能，保证遥控操作的安全和正确性。
电网运行变化和调度操作等事件连同时标信息被系统记录下来，保存到历史数据库中（一年以上）。记录信息可以按日、月、厂站等检索显示、打印。事件发生时，系统及时显示、报警并跟踪打印。系统具有事故追忆能力；启动信号可以是实时采集的模拟量或状态量，也可以是计算模拟量或计算状态量。报警包括声音报警、语音报警、打印报警、画面报警等几种方式，可单独使用，也可组合使用，可在调度工作站实现，并可根据工作站的职责范围有选择性地报警。系统可根据RTU发送的事故总信号、保护信号、相应模拟量或线路有关刀闸状态，区别事故信息与正常变位存档。可通过键盘或鼠标操作调出任何画面。允许在线设置和修改画面。系统提供在线图表编辑工具，可对全部图表进行离线或在线编辑维护。有图形、报表及事项打印功能。
系统提供必要的安全措施，防止非法用户登录和未授权的操作。系统对全部设备进行自动监视，判断设备运行状况，并可统计打印以上状态的累计时间和次数，出现故障时能自动报警。
系统提供变配电所微机继电保护信息监控功能，实现对变配电所微机继电保护装置运行状态的监视。继电保护装置动作的报警、记录与查看，是实现变配电所综合自动化和无人值班的有力工具。系统支持故障录波、变压器智能诊断装置等设备的接口和通信。提供建立在一次接线图之上的网络库建立工具，自动生成网络拓扑数据库，并对输入网络参数具备粗检测功能。提供完善的网络拓扑分析功能，可处理任意接线方式的厂站。网络着色是根据电网拓扑监视出的设备状态信息，以不同的颜色直观地显示出电力系统各个设备的电气状态，如：带电／不带电等。
(2)变配电所控制保护系统（SCS）功能
变配电所控制保护系统的不同保护装置具有不同功能。一般有测量功能、电流及欠电压保护功能、监视报警功能、通信功能、系统低频控制功能、微机控制免维护直流供电和远动功能。
①微机线路保护功能：有定时限与反时限电流保护、电流速断保护、接地保护、电压偏移保护。
②微机主变压器保护功能：有高低压侧定时限与反时限电流保护、电流速断保护、高低压侧零序电流保护、过电压与欠电压保护、过热保护、接地保护、轻瓦斯报警、重瓦斯跳闸以及温度保护。
③微机电容器保护功能：有定时限与反时限电流保护、电流速断保护、过电压与欠电压保护、中性点电流不平衡保护、零序电压保护、电抗器瓦斯动作连锁跳闸、电容器组自动投切以及自动调压。
④微机电动机保护功能：有定时限与反时限电流保护、电流速断保护、热过载保护、过电压与欠电压保护、负序保护、不平衡保护、堵转保护、接地保护、差动保护、旋转方向判断、温度保护、反向有功功率保护以及无功功率过大保护。
⑤微机备用电源自投监控功能：有分段断路器速断过流保护、检同期、备用电源自动投入、自动同期合闸及调闸。
⑥微机电压互感器监控功能：有单相接地保护、过电压与欠电压保护。
⑦微机中央信号监控功能：有环境温度监测、直流系统过电压与欠电压报警、直流系统接地报警、控制回路电流测量。
四、结论
综合自动化技术的应用实现了变配电所现代化管理，是电力网配电自动化和能量管理系统的主要核心，其目的是减少和避免误操作、误判断，缩短事故处理时间，提高供电质量和安全可靠性，从根本上改变传统变电所的主体结构和值班维护方式。微机综合自动化系统实现了控制和管理上的四遥—遥信、遥测、遥控、遥调，拥有广阔的应用前景。