论文导读：变（配）电站的综合自动化系统是保护系统微机化之后的又一发展方向。
关键词：铁路变(配)电站，综合自动化，结构设计
1.概述
变（配）电站的综合自动化系统是保护系统微机化之后的又一发展方向。随着微机保护设备逐渐取代传统的继电保护设备的日益广泛使用，越来越多的微机智能设备出现在变（配）电站中。如何将这些独立的设备信息组织起来，建立一个集中的信息平台进行管理控制就成为变配电站综合自动化系统的题目。
2.现状
一般来说，现在的新建和经过微机保护改造的变配电站，都在一定的程度上实现了变配电站的综合自动化。但对于微机集中抄表、模拟显示屏、直流屏等设备，铁路变配电所对这些系统的综合集成都比较少，有较大的改进余地。
3.改进
在变配电站的综合自动化系统中，每个变配电站的微机后台系统将不仅仅是提供简单的操作界面，而将变成整个变电站的信息中心。它将集成变配电站内的所有职能设备系统，通过变配电站的综合自动化系统，变配电站将成为整个电网自动化系统的一个节点，值班人员将大大减轻劳动负荷。
4.设计
4.1总体结构
根据现代变配电站综合自动化系统的设计常规，变配电站综合自动化系统被划分为间隔层、通信层、站控层三个不同的层面。间隔层是基础的底层智能设备，负责基础功能执行和数据采集工作，同时，间隔层的设备还担负着隔离强电和自动化系统中的弱电的任务。通信层是联系站控层和间隔层的通信层的通信设备，负责将间隔层的通信信息转变成站控层能够读取的信息，同时也起到隔离站控层和间隔层的作用。
4.2间隔层的选择
综合自动化变配电站的综合自动化实质上是一个综合的数据处理系统，其自动化系统必须首先采集各自动化分系统的状态数据然后才可以进行分析处理。因此各分系统必须首先拥有可以同计算机系统通信的能力。
4.2.1微机保护设备的选择
对于微机保护设备，首先要根据保护功能的不同要求选择不同类型的保护设备，并在满足可靠性和成本要求的情况下尽量选用更先进的设备。
在大的方面分，可分为国产设备和进口设备两大类。在装置使用上，国内和国外厂家的保护装置差异较大。在保护功能投切和定值修改上，国内厂家比较常见的是通过装置内部的状态字来进行保护的投入和推出，国外厂家产品一般都为可编程保护，保护装置的投切都需要软件编程后固化在保护装置内来完成，相比而言，国内保护装置操作简便，国外保护装置功能更灵活。
在通信接口方面，国内厂家主要使用CAN网络或RS485串口通信形式。国外厂家的通信接口则主要使用RS232形式；在通信协议上，国内厂家大多使用自己开发的通信协议，而国外厂家大多使用国际标准的DNP、IEC101、IEC103等通用规约。因此相对而言，国外设备更容易集成，国内设备则同自己的后台系统集成更完美。
铁路变配电站主要是110KV牵引变和10kV配电所两类，对于10kV配电所的保护设备的选择上，国产成套设备是较好的选择。使用简单，价格较低。对于110KV的牵引变电站，国内也有成熟的设备系统，也是较好的选择。但在高端的保护装置上，由于国内和国外设备的差价并不大，也可以考虑成熟的进口设备。
4.2.2智能电度表系统的选择
电度表抄表是变配电站中最普通、最枯燥的工作，电度表集中抄表可以大幅的减少工作量，而且更准确快捷，减少人为失误。电度表的集中采集主要有两种，一是采用脉冲电度表；另一种形式是直接使用智能电度表，这些表国内以湖南威盛和江西华立为代表。除此之外，市场上还有一类智能电能测量装置，比如瑞士DAE公司的Accuvim系列为代表，这些设备除了有计量电度功能外，还能进行遥信采集和遥控功能，在电度计量要求不高的地点，这类设备是更好的选择。
4.2.3五防及模拟屏系统的选择
五防及模拟屏系统常常被整合为一体，称为五防模拟屏。其作用在于防止误操作。一般在地方的变配电所所常见，但铁路上大多为单纯的模拟屏系统。铁路变配电站现阶段大多采用机械或电器连锁来防止误操作。由于连锁电磁铁经常会处于带电状态，有时会导致电磁铁损坏，采用五防装置后可以从另一种方法防止误操作问题出现。
4.2.4站用直流电源系统
站用直流系统一般指直流屏，通常直流屏包括控制屏和电池屏两部分，而且市场上成熟产品极多，这些直流屏大多有标准的RS232或RS485通信端口，也使用标准的CDT或MODBUS通信规约。论文格式。将它集成到系统中也较容易。一般软件都拥有为其预留的通信协议，因此只要为装置分配一个通信接口，设置好相应得通信参数就可以通信上。
4.2.5卫星GPS对时系统
卫星对时系统是变配电站综合自动化系统中的重要组成部分，通过精确时，可以使不同变配电站具有相同的时间参数。在发生故障时，由于各站都有相同的时间坐标，通过精确的顺序事件记录（SOE），可以方便的分析故障起因和发展过程。一般的卫星时钟都有两种对时方式，一是通过串口通信同计算机通信，另一种是通过专用的IRIG对时接口直接给装置对时。不过由于只有少数高端设备具有装置直接对时接口，通过变配电站的后台直接对时是最常用的方式。
4.2.6故障录波系统和VQC无功自动调节系统
如果需要，变配电站会配备故障录波系统和VQC无功自动调节系统。专用的故障录波装置可以弥补录波长度的限制。VQC无功自动调节系统通过投切电容器和调节变压器挡位，可以有效的对系统的功率因数进行调节。对于铁路变配电站来说，10kV的贯通和自闭线路由于负荷特点，输电线路较长，且正常负荷并不大，往往导致功率因数低下。单纯靠人工投切电容器较难控制。论文格式。至于110KV的牵引变电站，大部分情况也是人工投切。因此VQC系统在铁路变配电站上还大有应用潜力。
4.2.7其它间隔层设备
除了这些较大的项目，间隔层中一些比较零星的监控数据和信号，可以通过遥信采集装置采集起来，对于一些无法通过微机保护单元采集的开关位置信号，可以通过开关量采集单元进行采集，通过通信端口送入电脑。
4.3通信层的选择
一旦决定间隔层的设备，整体通信层的结构也就确定了，由于设备的接口RS232、RS485接口比较多，考虑到通信层次上的电气隔离需要，应设置一层接口转换/隔离设备。串口服务器Nport是一种简单的计算机端口扩展设备，也可以方便的为计算机扩展虚拟串口。同时它是网络设备，直接安装网络上就可，使用方便灵活。
如果要使用Nport之类的端口转换设备，就要在系统中建立工业以太网，由于这类设备较多，选择和使用都很方便。论文格式。
4.4站控层的选择
站控层选用一般的工控机就可以，也可以配备打印机等辅助设备，为了保证系统的可靠性，可以选用双机冗余的设计方式。站控层接在通信层的工业以太网上，维护切换都很方便。
5.总结
总体来讲，铁路变配电所是一个比较小的综合自动化系统，其设计难点在于在间隔层中满足铁路供变电系统的特殊要求上，对于供电的可靠性被排在首位，馈线备自投、进线备自投、互锁设计等是整个自动化系统的中心。因此功能完善可靠的微机保护装置的选择也更为重要，一旦微机保护设备被确定下来，那么变配电站的综合自动化系统结构也 就被基本定型，因为每个微机保护设备厂家都有一套自己的后台综合自动化软件，而且针对自己的产品，厂家自己的软件会是配合最好的。
一套好的综合自动化系统，能够有效地提高变配电站的工作效率，减少值班人员的工作强度。
总体上，变配电站的综合自动化是一个比较复杂的题目，随着科技的进步，其变化和进步也日新月异，变配电站的综合自动化也在不断进步。这里只是作者在工作实践中的一些体会总结，不当之处还请专家指正。
|
