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变电站综合自动化的功能
简介： 变电站综合自动化功能由电网安全稳定运行和变电站建设、运行维护的综合经济效益要求所决定。变电站在电网中的地位和作用不同，变电站自动化系统有不同的功能。如监控子系统的功能、人机联系功能、在线计算及制表功能等。 关键词： 功能 系统
关键字：变电站 综合自动化 功能
变电站综合自动化功能由电网安全稳定运行和变电站建设、运行维护的综合经济效益要求所决定。变电站在电网中的地位和作用不同，变电站自动化系统有不同的功能。
一、监控子系统的功能
监控子系统应取代常规的测量系统，取代指针式仪表；改变常规的操作机构和模拟盘，取代常规的告警、报警、中央信号、光字牌等；取代常规的远动装置等等。监控子系统功能有：
1数据采集
数据采集有两种。一种是变电站原始数据采集。原始数据直接来自一次设备，如：电压互感器、电流互感器的电压和电流信号、变压器温度以及断路器辅助触点、一次设备状态信号。变电站的原始数据包括模拟量和开关量。另一种是变电站自动化系统内部数据交换或采集。典型的如：电能量数据、直流母线电压信号、保护动作老祥信号等。变电站的数据包括模拟量、开关量和电能量。
(1)模拟量的采集。各段母线电压、母联及分段断路器的电流、线路及馈线电压、电流、有功功率、无功侍银搏功率，主变压器电流、有功功率和无功功率，电容器和并联电抗器电 流、直流系统电压、站用电电压、电流、无功功率以及频率、相位、功率因数等。另外，还有少数非电量，如变压器温度保护、气体保护等。模拟量的采集有交流和直流两种形式。交流采样是将电压、电流信号不经过变送器，直接接人数据采集单元。直流采样是将外部信号，如交流电压、电流，经变送器转换成适合数据采集单元处理的直流电压信号后，再接人数据采集单元。在变电站综合自动化系统中，直流采样主要用于变压器温度、气体压力等非电量数据的采集。
(2)开关量的采集。断路器、隔离开关和接地开关的状态，有载调压变压器分接头的位置，同期检测状态、继电保护动作信号、运行告警信号等，这些信号都以开关量的形式，通过光隔离电路输入至计算机。
(3)电能计量。电能计量指对电能(包括有功和无功电能)的采集，并能实现分时累加、电能平衡等功能。数据采集及处理是变电站综合自动化得以执行其他功能的基础。
2..数据库的建立与维护
监控子系统建立实时数据库，存储并不断更新来自I／O单元及通信接口的全部实时数据；建立历史数据库，存储并定期更新需要保存的历史数据和运行报表数据。
3．顺序事件记录及事故追忆
顺序事件记录包括：断路器跳合闸记录，保护及自动装置的动作顺序记录，断路器、隔离开关、接地开关、变压器分接头等操作顺序记录，模拟输入信号超出正常范围等。事故追忆功能。事故追忆范围为事故前1min到事故后2min的所有相关模拟量值，采样周期与实时系统采样同期一致。
4．故障记录、录波和测距功能变电站的故障录波和测距采用两种方法，一是由微机保护装置兼作故障记录和测距，再将记录和测距的结果送监控系统存储及打印输出或直接送调度主站；另一种方法是采用专用的微机故障录波器，并且故障录波器应具有串行通信功能，可以与监控系统通信。对35kv及以下的配电线路，很少设置专门的故障录波器，为了分析故障的方便，可设置简单故障记录功能。对于大量中、低压变电站，没有配置专门的故障录波装置。而对10kv出线数量大、故障率高的，在监控系统中设置了故障记录功能，这对正确判断保护的动作情况及正确分析和处理事故是非常必要的。
5．操作控制功能。无论是无人还是少人值班的变电站，运行人员都可通过CRT屏幕对断路器、允许远方电动操作的隔离开关和接地开关进行分、合操作；对变压器及站用变压器分接头位置进行调节控制；对补偿装置进行投、切控制，同时，要能接受遥控操作命令，进搏敬行远方操作；为了防止计算机系统故障时无法操作被控设备，在设计时，应保留人工直接跳、合闸方式。操作控制有手动和自动控制两种控制方式。手动控制包括调度通信中心控制、站内主控制室控制和就地控制，并具备调度通信中心／站内主控室、站内主控制室／就地手动的控制切换功能；自动控制包括顺序控制和调节控制。
6．安全监视功能。监控系统在运行过程中，对采集的电流、电压、主变压器温度、频率等量要不断进行越限监视，如发现越限，立刻发出告警信号，同时记录和显示越限时间和越限值，另外还要监视保护装置是否失电，自控装置是否正常等。
7人机联系功能
(1)CRT显示器、鼠标和键盘是人机联系桥梁。变电站采用微机监控系统后，无论是有人值班还是无人值班，最大的特点之一是操作人员或调度员只要面对CRT显示器的屏幕，通过操作鼠标或键盘，就可以对全站的运行工况、运行参数一目了然，可对全站断路器和隔离开关等进行分、合操作，彻底改变了传统的依靠指针式仪表和模拟屏或操作屏等进行操作。
(2)CRT显示画面。作为变电站人机联系的主要桥梁手段的CRT显示器，不仅可以取代常规的仪器、仪表，而且可实现许多常规仪表无法完成的功能。其可显示采样和计算的实时运行参数(U、I、P、Q、cos~v、有功电能、无功电能及主变压器温度、系统频率，等)、实时主接线图、事件顺序记录、越限报警、值班记录、历史趋势、保护定值自控装置的设定值、故障记录和设备运行状态等。
(3)输入数据。指输入电流互感器和电压互感器变比、保护定值和越限报警定值、测控装置的设定值、运行人员密码等。
8．打印功能。定时打印报表和运行日志；断路器、隔离开关操作记录；事件顺序记录；越限；召唤；抄屏；事故追忆等。
9，数据处理与记录功能。在监控系统中，数据处理和记录也是很重要的环节。历史数据的形成和存储是数据处理的主要内容。此外，为了满足继电保护专业人员和变电站管理的需要，必须进行一些数据统计，主要有：记录母线电压日最高值和最低值以及相应的时间；主变压器及各条线路的功率、功率因数及电能的计算和统计；计算配电电能的平衡率；统计断路器、避雷器、重合闸的动作次数；统计断路器切除故障电流和跳闸次数的累计数；记录控制操作和定值的修改；事件顺序记录及事故追忆等。
10谐波的分析与监视。电能质量的一个重要指标是其谐波要限制在国标规定的范围内。随着非线性元件和设备的广泛使用，使电力系统的谐波成分明显增加，并且其影响程度越来越严重，目前，谐波“污染”已成为电力系统的公害之一。因此，在综合自动化系统中，必须重视对谐波含量的分析和监视。对谐波“污染”严重的变电站，要采取适当的抑制措施，降低谐波含量。
11报警处。报警处理内容包括：设备状态异常、故障；测量值越限及计算机监控系统的软／硬件、通信接口及网络故障等。
12．画面生成及显示。画面显示的信息包括：日历时间、经编号的测点、表示该点的文字或图形、该点实时数据或历史数据、经运算或组合后的各种参数等。由画面显示的内容包括：全站生产运行要的电气接线图、设备配置图、运行工况图、电压棒形图、实时参数曲线图、各种信息报告、操作票、工作票及各种运行报表等。
13．在线计算及制表功能
(1)对变电站运行的各种常规参数进行统计及计算，如：日、月、年中的最大值、最小值及其出现的时间、电压合格率、变压器负荷率、全站负荷及电能平衡率等。
(2)对变电站主要设备的运行状况进行统计及计算，如：断路器正常操作及事故跳闸次数、变压器分接头调节的档次、次数、停运时间等。
(3)利用以上数据生成不同格式的生产运行报表。并按要求方式打印输出。
14．电能量处理。电能量处理包括变电站各种方式采集到的电能量进行处理、对电能量进行分时段的统计计算以及当运行方式的改变而自动改变计算方法并在输出报表上予以说明等。
15远动功能
监控子系统能实现DL 5002—1991《地区电网调度自动化设计技术规程》、DL 5003－1991《电力系统调度自动化设计技术规程》中与变电站有关的全部功能，满足电网电能实时性、安全性和可靠性。
16．运行管理功能。运行管理功能包括：运行操作指导、事故记录检索、在线设备管理、操作票开列、模拟操作、运行记录及交接班记录等。
除上述功能外还具有：时钟同步、防误闭锁、同步、系统自诊断与恢复以及与其他设备接口等功能。
二、微机保护系统功能
微机保护系统功能是变电站综合自动化系统的最基本、最重要的功能，它包括变电站的主设备和输电线路的全套保护：高压输电线路保护和后备保护；变压器的主保护、后备保护以及非电量保护；母线保护；低压配电线路保护；无功补偿装置保护；站用变保护等。各保护单元，除应具备独立、完整的保护功能外，还应具有以下附加功能：
(1)具有事件记录功能。事件记录包括发生故障、保护动作出口、保护设备状态等重要事项的记录。
(2)具有与系统对时功能。以便准确记录发生事故和保护动作的时间。
(3)具有存储多种保护定值功能。
(4)具备当地人机接口功能。不仅可显示保护单元各种信息，还可通过它修改保护定值。
(5)具备通信功能。提供必要的通信接口，支持保护单元与计算机系统通信协议。
(6)具备故障自诊断功能。通过自诊断，及时发现保护单元内部故障并报警。对于严重故障，在报警的同时，应可靠闭锁保护出口。
(7)各保护单元满足上述功能要求的同时，还应满足保护装置的快速性、选择性和灵敏性要求。
三、后备控制和紧急控制功能
当地后备控制和紧急控制功能包括人工操作控制、低频减负荷、备用电源自投和稳定控制等。
短路的防范措施
电力系统在运行中相与相之间或相与地(或中性线)之间发生非正常连接(短路)时流过的电流称为短路电流。在三相系统中发生短路的基本类型有三相短路、两相短路、单相对地短路和两相对地短路。三相短路因短路时的三相回路依旧是对称的，故称为对称短路；其他几种短路均使三相电路不对称，故称为不对称短路。
在中性点直接接地的电网中，以一相对地的短路故障为最多，约占全部短路故障的90。在中性点非直接接地的电力网络中，短路故障主要是各种相间短路。发生短路时，由于电源供电回路阻抗的减小以及忽然短路时的暂态过程，使短路回路中的电流大大增加，可能超过回路的额定电流许多倍。
短路电流的大小取决于短路点距电源的电气距离，例如，在发电机端发生短路时，流过发电机的短路电流最大瞬时值可达发电机额定电流的10～15倍，在大容量的电力系统中，短路电流可高达数万安培。短路电流的危害短路电流将引起下列严重后果：短路电流往往会有电弧产生，它不仅能烧坏故障元件本身，也可能烧坏四周设备和伤害四周人员。巨大的短路电流通过导体时，一方面会使导体大量发热，造成导体过热甚至熔化，以及绝缘损坏；另一方面巨大的短路电流还将产生很大的电动力作用于导体，使导体变形或损坏。短路也同时引起系统电压大幅度降低，非凡是靠近短路点处的电压降低得雀物更多，从而可能导致部分用户或全部用户的供电遭到破坏。网络电压的降低，使供电设备的正常工作受到损坏，也可能导致工厂的产品报废或设备损坏，如电动机过热受损等。
电力系统中出现短路故障时，系统功率分布的忽然变化和电压的严重下降，可能破坏各发电厂并联运行的稳定性，使整个系统解列，这时某些发电机可能过负荷，因此，必须切除部分用户。短路时电压下降的愈大，持续时间愈长，破坏整个电力系统稳定裂仔运行的可能性愈大。短路电流的限制措施为保证系统安全可靠地运行，减轻短路造成的影响，除在运行维护中应努力设法消除可能引起短路的一切原因外，还应尽快地切除短路故障部分，使系统电压在较短的时间内恢复到正常值。
为此，可采用快速动作的继电保护和断路器，以及发电机装设自动调节励磁装置等。此外，还应考虑采用限制短路电流的措施，如合理选择电气主接线的形式或运行方式，以增大系统阻抗，减少短路电流值；加装限电流电抗器；采用分裂低压绕阻变压器等。主要措施如下：
一是做好短路电流的计算，正确选择及校验电气设备，电气设备的额定电压要和线路的额定电压相符。
二是正确选择继电保护的整定值和熔体的额定电流，采用速断保护装置，以便发生短路时，能快速切断短路电流，减少短路电流持续时间，减少短路所造成的损失。
三是在变电站安装避雷针，在变压顷源液器四周和线路上安装避雷器，减少雷击损害。
四是保证架空线路施工质量，加强线路维护，始终保持线路弧垂一致并符合规定。
五是带电安装和检修电气设备，注重力要集中，防止误接线，误操作，在带电部位距离较近的部位工作，要采取防止短路的措施。
六是加强治理，防止小动物进入配电室，爬上电气设备。
七是及时清除导电粉尘，防止导电粉尘进入电气设备。
八是在电缆埋设处设置标记，有人在四周挖掘施工，要派专人看护，并向施工人员说明电缆敷设位置，以防电缆被破坏引发短路。
九是电力系统的运行、维护人员应认真学习规程，严格遵守规章制度，正确操作电气设备，禁止带负荷拉刀闸、带电合接地刀闸。线路施工，维护人员工作完毕，应立即拆除接地线。要经常对线路、设备进行巡视检查，及时发现缺陷，迅速进行检修。
《国家电网公司反事故斗争二十五条重点措施》全文
反事故斗争二十五条重点措施（修订版）
（一）认真贯彻《国家电网公司关于加强安全生产工作的决定》，建立健全自上而下的安全生产保证体系和监督体系，严格落实各级人员的安全生产责任制。不断完善保障安全生产的各项规程、制度，并结合电网发展和科技进步及时复查、修订、补充。认真做好三个层面的“对照检查”。
领导层：是否熟悉安全生产规程规定和制度要求；是否结合实际进行安全生产工作的布置和落实；是否亲自研究并解掘帆决安全生产中遇到的重大、全局性问题，并从人力、物力、财力上予以保证；是否组织制定本单位的重特大事故预防与应急处理预案；是否有针对性地深入基层进行安全检查和指导；是否掌握职工队伍的思想动态。
管理层：是否掌握安全生产规程规定；是否贯彻落实了上级有关安全监督与管理的各项要求和规定；是否制订、完善了有关规程制度，并组织戚散茄落实；是否组织开展了安全性评价、危险点分析与预控、设备运行分析等工作，对事故隐患清楚，并采取了应对措施；是否组织落实安全生产检查及整改工作；是否落实了各项反事故措施。
执行层：是否熟知自己的安全职责；是否清楚工作任务和分工；是否清楚本职工作的安全技术措施和工作标准；是否具备工作所要求的安全生产技能；是否熟知工作中的危险点并采取防范措施；是否保证了作业安全和工作质量。
（二）强化生产现场和作业人员的安全管理，切实做到五个“百分之百”，即安规考试百分之百合格，安规要求百分之百执行，操作正确率百分之百实现，“三不伤害”（不伤害自己、不伤害他人、不被他人所伤害）措施百分之百落实，标准化作业百分之百到位。
（三）建立安全监督与管理体系，创新激励约束机制。制定和完善规程规定，强化规章制度的执行力。以“三铁”（铁的制度、铁的面孔、铁的处理）反“三违”（违章指挥、违章作业、违反劳动纪律），落实有措施。遏制违章，杜绝人员责任事故。对待事故坚持“四不放过”原则，严肃责任追究，严格人员处理。
（四）加强电网规划管理，科学规划电网结构和布局，整体考虑电网的安全性，从源头高察上保证电网安全运行。要采用先进技术标准和规范，选择技术先进、可靠性高的设备规划建设电网，从根本上改善电网的安全状况。重点解决电力设备陈旧，输送通道“瓶颈”、电磁环网、短路容量过大等电网存在的问题。根据电网运行状况，及时调整规划相关导则和设计标准，不断提高电网抵御事故的能力。做好一、二次系统协调规划，提高电网稳定运行水平。
（五）严格执行《电力系统安全稳定导则》，强化电网调度运行的安全管理和技术管理，切实提高大电网运行稳定分析计算水平和计算结果的准确度。加强负荷预测分析，合理安排电网运行方式，严禁超稳定极限和设备超能力运行。电网运行必须留足旋转备用和事故备用容量，做好有功负荷和各级无功平衡，保证系统频率和电压质量。制定电煤供应预警及事故应急处理预案，防止因缺煤和故障停机引发电网大面积停电事故。
（六）认真分析电网主网和中心城市等重点地区电网安全运行和可靠供电存在的问题，全面评估枢纽变电站全停、重要输电线路跳闸可能造成的安全影响，采取措施减小或避免风险。在电网大负荷到来之前，要组织开展电网联合反事故演习和有针对性的单项演习，提高电网应对突发事件的应急处理能力。制定和完善电网大面积停电的电源救援方案，设立科学的“黑启动”方案并定期演练，确保电网应急状态下“黑启动”有效。
（七）加强继电保护和安全稳定自动装置的运行管理。认真核查验算保护整定方案和安全稳定自动装置的控制策略，严格软件版本和定值管理，高峰负荷前要对定值和安控策略执行情况进行全面检查。按期进行保护装置和安全稳定自动装置的校验传动，严禁超检验周期运行。落实继电保护和安全自动装置各项反事故措施，防止误动、拒动事故。加强现场安全管理，杜绝人员“三误”（误动、误碰、误/漏接线）事故。
（八）强化低频率（低电压）减载管理。根据电网发展变化，定期对低频、低压减载方案进行系统实测和校验，保证事故情况下装置正确动作，实际切除容量满足整定方案要求，减小事故影响范围。
（九）加强调度自动化系统和变电站计算机监控系统运行管理，确保调度自动化信息真实反映电网运行情况，并完整准确、可靠及时地传送至调度中心，发现数据异常及时处理。调度自动化系统应建立可靠的安全防护措施和网络安全隔离措施。加强通信设备运行维护和检查，确保继电保护、安全自动装置和自动化信息所需主、备用通道的畅通、可靠，满足规程要求。
（十）加强对并网发电厂的安全监督。要明确网厂的安全责任和义务，对发电厂涉网部分的技术要求积极开展监督，在发电厂侧有效落实保证电网安全稳定运行的各项措施，监督并网发电机组电力系统稳定器（PSS）、各类保护装置按要求可靠投入运行，确保调速系统和励磁系统运行参数满足电网稳定运行要求。
（十一）发生重、特大事故及对社会造成较大影响的不安全事件，公司系统各单位应确保应急处理指挥系统响应迅速、应急处理预案启动及时有效、资源调动灵活快捷、政府有关部门提供的应急援助有力、事故信息报告快速准确、对外信息发布及时得当，全力减少事故造成的社会损失和对用户的影响。
（十二）加强对变电站直流电源系统的运行维护和检查，严格按规程规定管理蓄电池充电、浮充电装置，定期进行放电试验，杜绝因直流电源系统故障导致事故扩大、变电站全站停电事故。加强接地网维护，必须按规定对接地网定期校验、测试、开挖检查，对热稳定容量不够、焊接质量不合格或锈蚀严重等不符合标准要求的接地网及时改造，杜绝发生因接地网不合格导致的事故。
（十三）加大对无功补偿设备的管理力度。必须按照分层、分区配置的原则，保证无功补偿容量满足要求。加强无功补偿设备的维护，保证无功补偿设备处于良好状态。依据电网需求，确保无功补偿设备可靠投切，保证电压水平和电能质量，防止发生电压稳定破坏事故。
（十四）建立健全电力设施保护工作制度，形成群防群治机制。积极征得当地政府的支持，与公安部门配合建立保护电力设施长效机制，严厉打击盗窃破坏电力设施的违法犯罪行为。严格执行电力设施保护区内的施工许可制度，对可能影响电力设施安全的作业和施工，要加强全过程的监督管理。认真落实技防措施，加强线路巡视管理，切实发挥企业保护电力设施的重要作用。
（十五）加强对用电安全的监督检查，督促客户用电安全措施的落实和隐患的整改，防止发生因客户设备原因波及电网的事故。加强需求侧管理，计划停运或变更供电方式时，及时与客户沟通做好应急准备。积极争取政府支持，督促和引导重点客户、重点单位和公共场所尽快建立和完善备用保安电源，对特别重要客户，要督促其完善多路电源供电方案和落实非电保安措施。
（十六）加强变电站设备管理，重点防止大型变压器及互感器损坏事故，加强油质监督，定期进行红外成像测温、绕组变形检测等试验，防止绝缘损坏事故发生。加强断路器运行检修维护，确保操作机构灵活可靠，要定期测试开关分合闸时间符合技术要求，保证灭弧元件工作良好。加强防误装置的维护管理，确保各类锁具百分之百灵活可靠。加强设备本体保护的维护管理，定期开展预试和传动。加强直流输电系统换流站的安全管理，对换流站主设备严格运行维护和技术监督，强化对换流站直流控制保护系统、冷却系统、站用电系统、空调通风、调度通信、消防等系统的维护，加强设备隐患排查和整改，防止直流停运事故发生；
（十七）针对电网供电高温大负荷等季节性特点，对重要设备、长期重负载设备以及老旧设备，加强运行监视，制定过载、过温运行的相关技术规定，确保出现过载、过温运行情况下输变电设备的安全。
(十八)切实做好防雷、防汛、防火、防台风、防冰害、防地质灾害等工作，提高电网抗御自然灾害能力。有针对性地开展重载、大档距、交*跨越导线弧垂和交*跨越距离的检测和线路走廊下危险物的清理。恶劣天气、大负荷、重要保电期要安排特巡。完善防污闪管理体系，定期修改地区污秽标准，严格落实设计和设备采购责任制，落实防鸟害和防环境污染等技术措施。
（十九）加强公司系统发电企业的安全监督和管理。严格执行发电厂运行和检修规程规定，采取措施有效预防锅炉超压、超温，汽包满水或烧干，炉膛爆炸，汽轮机超速飞车，大轴弯曲和轴瓦烧损，发电机定子线圈损坏，灰场垮坝等事故发生，切实保证锅炉水位保护、汽轮机和发电机主保护等可靠投入。加强水电厂的安全管理，消除防汛隐患和病坝、险坝，杜绝水电厂漫坝、垮坝和水淹厂房事故。
（二十）建立完善的基建安全保证体系。按照国家和公司有关规定，严格履行电力建设工程项目法人安全管理职责，强化施工现场的安全管理。增强法律意识，加强承发包工程和招录临时用工的合同管理，重点做好对承包队伍资质、业绩和安全纪录的审查，明确按规定建立安全管理机构，配置专兼职安监人员，落实各项安全措施，切实保证施工人身安全，维护企业的合法权益。
（二十一）施工企业要按资质承揽工程，杜绝超能力施工。切实加强现场安全监督与管理，做好对各类人员的安全监护，严格执行安全和技术交底制度，落实各项施工组织方案。加强大型施工机械安装、拆卸、转移、使用过程中的安全监督与管理，制定专门的操作规程和安全技术措施，避免因操作和组织不当发生事故。
（二十二）加强对农电企业的安全管理，加快推进安全管理标准统一、安全技术标准统一、安全工作标准统一，实现安全管理体系一体化。防止农电作业人员和外部人员触电死亡事故，明确农电安全职责，严格遵章守纪，加强作业现场检查力度，杜绝无票作业、违章作业。
（二十三）加强对员工安全教育和培训，提高全员安全素质。强化安全监察队伍建设，提高安全监督与管理能力。建立员工安全教育培训长效机制，强化对农电员工及临时工的培训力度，提高安全和生产技能。严格岗位资质管理，严禁无证上岗。
（二十四）加强计算机网络与信息安全防范工作。计算机网络信息安全与生产安全同等重要、同等管理。建立生产信息系统和外部网站的物理隔离。加强对防火墙、入侵检测、漏洞扫描等方面的重点防范，确保计算机网络与信息系统的安全可靠。制定计算机网络与信息安全事故应急预案并进行演练，提高计算机网络与信息系统的应急处理能力。
（二十五）加强消防和交通安全管理。建立健全防火组织机构和规章制度，明确人员责任，落实防火规程规定。严格对电缆和电缆沟道（夹层）、充油设备、蓄电池室、制氢站等部位进行监视和防控。遵守《道路安全交通法》等法律法规，加强对各类车辆驾驶人员的安全管理和安全教育，加强车辆维修保养，严防车辆带病上路。
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