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更新時間：2025-03-04 
瀏覽次數：110hth下载地址 陳聰
摘要：當前，智能電網得到了良好發展，且應用覆蓋範圍日益擴大，電網建設的智能化水平得到了顯著提高。在智能電網相應體(ti) 係中，智能變電站占據著關(guan) 鍵性地位，對於(yu) 智能電網的正常運行和良好發展具有至關(guan) 重要的影響。文中簡述了智能變電站綜合自動化係統的概念，並結合相關(guan) 案例，探究了智能變電站綜合自動化係統的設計與(yu) 應用，以期為(wei) 智能變電站綜合自動化係統的相關(guan) 研究提供借鑒。
關(guan) 鍵詞：智能變電站；綜合自動化係統；設計；應用
智能變電站綜合自動化係統采用集成化的智能設備，此類智能設備具有較強的先進性和可靠性，且具有低碳環保的優(you) 勢。智能變電站綜合自動化係統要求全站信息實現數字化、通信平台實現網絡化，並要求實現標準化的信息共享。通過對智能變電站綜合自動化係統進行科學集成和優(you) 化，能實現對係統運行狀態的實時監視，並強化對係統的操作控製和運行管理，且能對相關(guan) 信息進行綜合分析，還具備智能告警等功能。
某110kV智能變電站具備兩(liang) 台主變，具有2×50 MVA的總容量，所設置的電壓等級分別110kV、35kV 以及10kV。其中，110kV接線采用單母分段方式，具有2回本期出線，並聯220kV某變電站；35kV接線采用單母分段方式，具有2回本期出線；10kV接線采用單母分段方式，具有4回本期出線，且對2組電容器進行設置，具有2×4008 kvar的補償(chang) 容量。
該係統采用分層分布式結構，將間隔作為(wei) 單位，按照對象實施具體(ti) 設計。係統選用網絡拓撲形式作為(wei) 係統結構，以確保係統結構的可靠穩定。網絡終端為(wei) 變電站係統，具有較強的獨立性，且能實現遠方控製。就功能邏輯而言，變電站相應的自動化係統能實現對DL/T860相關(guan) 規定的滿足。係統主要由以下各層構成。
過程層。該層的主要構件包括智能終端、互感器以及合並單元，能實現對控製命令的執行，並實現對設備運行狀態的監測，且具備對運行電氣量進行采集的功能。
間隔層。該層主要包括如下子係統：網絡記錄分析、計量以及測量保護等，即使站控層以及網絡處於(yu) 失效狀態，仍能實現對監控設備相關(guan) 命令的執行。
站控層。該層除主機外，還包括網絡打印機、操作員工作站等，能實現對人機聯係界麵的清晰生成，並對過程層與(yu) 間隔層各自的運行狀態進行掌控，同時，其內(nei) 部構建有係統完善的管理以及監控站，能時刻保持與(yu) 遠方監控站以及調度的良好通信。
基於(yu) 設計具體(ti) 需求，該係統主要具備如下功能：遙測量；遙信；遙控；遙調。
遠動通信裝置，主要對調度端相應的接口以及規約轉換等問題進行解決(jue) ，且通信接口數量充足，能與(yu) 調度端實現良好通信；主機兼操作員工作站，能確保實現安全可靠的操作，並增強操作的便捷性和直觀性。站控層設備應具備主通道通信以及備通道通信的相應功能；配置相關(guan) 裝置，實現故障錄波，並能實現通信記錄分析，對網絡通信狀態進行監視，及時發現各類故障及隱患並發出警報，預先對故障處理策略進行科學擬定，實現對故障的快速排除；確保通信記錄具備良好的完整性；對保護裝置針對故障是否作出正確及時的應對反應進行了解，若未能作出應對，應及時查找並解決(jue) 相關(guan) 隱患；通信在線監視終端應具備相關(guan) 功能，實現的遠程維護和實時監視，實現對通信信息的完整記錄，且能對通信隱患及相關(guan) 故障發生告警，並能對通信狀態實時的在線監視。
間隔層主要包括以下設備：主變保護與(yu) 測控裝置、智能終端、110kV線路以及相應的分段保護測控裝置；35kV線路以及相應的集分段保護、計量測控以及故錄等功能為(wei) 一體(ti) 的裝置；10kV線路以及相應的集電容器保護、計量測控以及故錄等功能為(wei) 一體(ti) 的裝置。
過程層主要包括以下設備：主變三側(ce) 合並單元、智能終端裝置；主變非電量保護以及本體(ti) 智能終端裝置；主變中性點電流以及間隙電流並入主變110kV相應側(ce) 合並單元；110kV各間隔合並單元以及智能終端裝置；110kV母線電壓互感器合並單元以及智能終端裝置。
對於(yu) 各類異常狀況以及事故，監控係統能對之進行自動分類，並發出警報，且能以事故呈現出的嚴(yan) 重程度作為(wei) 依據，對事故等級進行科學設定。當發生事故時，監控係統相應的標誌等會(hui) 保持閃光狀態。當相關(guan) 操作人員對之實施複位操作後，指示燈才會(hui) 熄滅。監控係統還能對測點相應的限值以及越限值進行設置。當發生預先情況時，即將警報發出，並對控製傳(chuan) 達相應的畫麵。
監控係統主要有以下各層構成：（1）應用層，該層主要包括係統監控服務、通信管理以及係統主控等模塊；（2）應用服務層，該層主要構件為(wei) 應用服務器；（3）底層，該層主要包括曆史以及參數數據庫。
係統組態模塊，主要包括以下模塊。
圖形監控模塊。該模塊能實現對變電站實際運行狀態的實時監視，且能對之實施的控製操作。
曆史報警模塊。該模塊可分為(wei) 兩(liang) 類，一類是曆史報警模塊，能實現對曆史報警相關(guan) 信息的查詢，並能實現對變電站相應的遙信變位以及各項事故的檢索查詢，並提供相關(guan) 依據幫助事故排查分析 ；一類是實時報警模塊，能實現對實時報警信息的準確描述。
曲線瀏覽模塊。該模塊可分為(wei) 兩(liang) 類，一類是曆史曲線模塊，能通過曲線形式對模擬量相應的曆史數據進行瀏覽；一類是實時曲線模塊，將對象作為(wei) 實時曲線的基準，能實現對模擬量對象相應的實際運行值趨勢的瀏覽。
報表瀏覽模塊。該模塊能實現對報表相關(guan) 數據信息的瀏覽。
事故追憶模塊。該模塊將事故發生前後的相關(guan) 模擬量相應的數目及報警信息保存於(yu) 曆史庫中，並能遵循設定時間相應的間隔實現對模擬量數據的采樣。
Acrel-1000變電站綜合自動化監控係統在邏輯功能上由站控層、間隔層二層設備組成，並用分層、開放式網絡係統實現連接。站控層設備包括監控主機，提供站內(nei) 運行的人機聯係界麵，實現管理控製間隔層設備等功能，形成全站監控，並與(yu) 遠方監控、調度通信；間隔層由若幹個(ge) 二次子係統組成，在站控層及站控層網絡失效的情況下，仍能獨立完成間隔層設備的就地監控功能。
針對工程具體(ti) 情況，設計方案具有高可靠性，易於(yu) 擴充和友好的人機界麵，性能價(jia) 格比優(you) *，監控係統由站控層和間隔層兩(liang) 部分組成，采用分層分布式網絡結構，站控層網絡采用TCP/IP協議的以太網。站控層網絡采用單網雙機熱備配置。
適用於(yu) 公共建築、工業(ye) 建築、居住建築等各行業(ye) 35kV以下電壓等級的用戶端配、用電係統運行監視和控製管理。
Acrel-1000變電站綜合自動化係統，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態，實時監測各回路電壓、電流、功率、功率因數等電參數信息，動態監視各配電回路斷路器、隔離開關(guan) 、地刀等合、分閘狀態及有關(guan) 故障、告警等信號。
監控係統具有事故報警功能。事故報警包括非正常操作引起的斷路器跳閘和保護裝置動作信號；預告報警包括一般設備變位、狀態異常信息、模擬量或溫度量越限等。
1）事故報警。事故狀態方式時，事故報警立即發出音響報警（報警音量任意調節），操作員工作站的顯示畫麵上用顏色改變並閃爍表示該設備變位，同時彈窗顯示紅色報警條文，報警分為(wei) 實時報警和曆史報警，曆史報警條文具備選擇查詢並打印的功能。
事故報警通過手動，每次確認一次報警。報警一旦確認，聲音、閃光即停止。
次事故報警發生階段，允許下一個(ge) 報警信號進入，即次報警不覆蓋上一次的報警內(nei) 容。報警處理具備在主計算機上予以定義(yi) 或退出的功能。
2）對每一測量值（包括計算量值），由用戶序列設置四種規定的運行限值（物理下限、告警下限、告警上限、物理上限），分別定義(yi) 作為(wei) 預告報警和事故報警。
3）開關(guan) 事故跳閘到次數或開關(guan) 拉閘到次數，推出報警信息，提示用戶檢修。
4）報警方式。
報警方式具有多種表現形式，包括彈窗、畫麵閃爍、聲光報警器、語音、短信、電話等但不限於(yu) 以上幾種方式，用戶根據自己的需要添加或修改報警信息。
操作員對需要控製的電氣設備進行控製操作。監控係統具有操作監護功能，允許監護人員在操作員工作站上實施監護，避免誤操作。
操作控製分為(wei) 四級：
第控製，設備就地檢修控製。具有優(you) 先的控製權。當操作人員將就地設備的遠方/就地切換開關(guan) 放在就地位置時，將閉鎖所有其他控製功能，隻進行現場操作。
級控製，間隔層後備控製。其與(yu) 第三級控製的切換在間隔層完成。
第三級控製，站控層控製。該級控製在操作員工作站上完成，具有遠方/站控層的切換。
第四級控製，遠方控製，優(you) 先。
原則上間隔層控製和設備就地控製作為(wei) 後備操作或檢修操作手段。為(wei) 防止誤操作，在任何控製方式下都需采用分步操作，即選擇、返校、執行，並在站級層設置操作員、監護員口令及線路代碼，以確保操作的性和正確性。對任何操作方式，保證隻有在上一次操作步驟完成後，才進行下一步操作。同一時間隻允許一種控製方式。
納入控製的設備有：35kV及以下斷路器；35kV及以下隔離開關(guan) 及帶電動機構的接地開關(guan) ；站用電380V斷路器；主變壓器分接頭；繼電保護裝置的遠方複歸及遠方投退連接片。
3）定時控製。操作員對需要控製的電氣設備進行定時控製操作，設定啟動和關(guan) 閉時間，完成定時控製。
4）監控係統的控製輸出。控製輸出的接點為(wei) 無源接點，接點的容量對直流為(wei) 110V（220V）、5A，對交流為(wei) 220V、5A。
係統設置了用戶權限管理功能，通過用戶權限管理能夠防止未經授權的操作係統可以定義(yi) 不同操作權限的權限組（如管理員、維護員、值班員組等），在每個(ge) 權限組裏添加用戶名和密碼，為(wei) 係統運行、維護、管理提供可靠的保障。
5係統硬件配置
| 應用場合 | 型號 | 圖 片 | 保護功能 | |
| 35kV變電站綜合自動化係統 | Acrel- 1000 |
| 可顯示變電站主接線圖，模擬配電網絡運行，實現無人值班模式；根據順序事件記錄、曆史曲線、故障錄波，協助運維人員實現快速故障分析、定位和排除問題，盡量縮短停電時間；實時采集各回路、設備的電流、電壓、功率、電能以及諧波、電壓波動等參數，對配電係統和用電設備進行用能分析和能效管理 | |
| 網關(guan) | ANet- 2E8S1 |
| 8路RS485串口，光耦隔離，2路以太網接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA等協議的數據接入，ModbusTCP（主、從(cong) ）、104（主、從(cong) ）、建築能耗、SNMP、MQTT等協議上傳(chuan) ，支持斷點續傳(chuan) 、XML、JSON進行數據傳(chuan) 輸、支持標準8GBSD卡（32GB）、支持不同協議向多平台轉發數據；每個(ge) 設備的多個(ge) 報警設置。輸入電源：AC/DC220V，導軌式安裝。 | |
| 35kV/10kV/6kV 弧光保護 | ARB5-M |
| 主控單元，可接20路弧光信號或4個(ge) 擴展單元，配置弧光保護（8組）、失靈保護（4組）、TA斷線監測（4組）、11個(ge) 跳閘出口； | |
| ARB5-E | 擴展單元，多可以插接6塊擴展插件，每個(ge) 擴展插件可以采集5路弧光信號： | |||
| ARB5-S |
| 弧光探頭，可安裝於(yu) 中壓開關(guan) 櫃的母線室、斷路器室或電纜室，也可於(yu) 低壓櫃。弧光探頭的檢測範圍為(wei) 180°，半徑0.5m的扇形區域； | ||
| 35kV/10kV/6kV 進線櫃電能質量 在線監測 | APView500 |
| 相電壓電流＋零序電壓零序電流，電壓電流不平衡度，有功無功功率及電能、事件告警及故障錄波，諧波（電壓/電流63次諧波、63組間諧波、諧波相角、諧波含有率、諧波功率、諧波畸變率、K因子）、波動/閃變、電壓暫升、電壓暫降、電壓瞬態、電壓中斷、1024點波形采樣、觸發及定時錄波，波形實時顯示及故障波形查看，PQDIF格式文件存儲(chu) ，內(nei) 存32G，16D0＋22D1，通訊2RS485＋1RS232＋1GPS，3以太網接口（＋1維護網口）＋1USB接口支持U盤讀取數據，支持61850協議。 | |
| 35kV/100kV/6kV 間隔智能操控、 節點測溫 | ASD500 |
| 5寸大液晶彩屏動態顯示一次模擬圖及彈簧儲(chu) 能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗電、核相、3路溫溫度控製及顯示、遠方/就地、分合閘、儲(chu) 能旋鈕預分預合閃光指示、分合閘完好指示、分合閘回路電壓測量、人體(ti) 感應、櫃內(nei) 照明控製、1路以太網、2路RS485、1路USB接口、GPS對時、高壓櫃內(nei) 電氣接點無線測溫、全電參量測溫、脈衝(chong) 輸出、4～20mA輸出； | |
| 35kV/10kV/ 6kV傳(chuan) 感器 | ATE400 |
| 合金片固定，CT感應取電，啟動電流大於(yu) 5A，測溫範圍-50-125℃，測量精度±1℃；無線傳(chuan) 輸距離空曠150米； | |
| 35kV/10kV/6kV 間隔電參量測量 | APM830 |
| 三相（1、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序電流In，四象限電能，實時及需量，本月和上月值，電流、電壓不平衡度，66種報警類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴展記錄，2-63次諧波，2D1＋2D0，RS485/Modbus，LCD顯示； | |
| 變壓器繞組 溫度檢測 | ARTM-8 |
| 8路溫度巡檢，預埋PT100，RS485接口，2路繼電器輸出； | |
| 變壓器接頭測溫低壓進出線櫃接頭測溫 | ARTM-Pn-E |
| 無線測溫采集可接入60個(ge) 無線測溫傳(chuan) 感器；U、I、P、Q等全電參量測量；2路告警輸出；1路RS485通訊； | |
| ATE400 |
| 合金片固定，CT感應取電，啟動電流大於(yu) 5A，測溫範圍-50-125C，測量精度±1℃；無線傳(chuan) 輸距離空曠150米； | ||
| 櫃內(nei) 環境溫濕度 | AHE100 |
| 無線溫濕度傳(chuan) 感器，溫度精度：±1℃，濕度精度：±3％RH，發射頻率：5min，傳(chuan) 輸距離：200m，電池壽命：≥3年（可更換） | |
| ATC600 |
| 兩(liang) 種工作模式：終端、中繼。ATC600-Z做中繼透傳(chuan) ，ATC600-Z到ATC600-C的傳(chuan) 輸距離空曠1000m，ATC600-C可接收AHE傳(chuan) 輸的數據，1路485,2路報警出口。 | ||
| 應用場合 | 型號 | 圖 片 | 保護功能 | 其他功能 |
| 35kV/10kV/ 6kV進線 | AM6-L |
| 三段式過流保護（帶方向、低壓閉鎖）、過負荷保護、PT斷線告警、逆功率保護、三相一次重合閘、低頻減載、檢同期、合環保護、斷路器失靈保護； | 操作回路、 雙以太網口、 雙485口、 2路4-20mA變 送輸出、 故障錄波、 GPS對時、 全電量測量 直流量測量 |
| 35kV/10kV/ 6kV饋線 | AM6-L | 三段式過流保護（帶方向、低壓閉鎖）、過負荷保護、PT斷線告警、逆功率保護、三相一次重合閘、低頻減載、檢同期、合環保護、斷路器失靈保護； | ||
| 35kV主變 （2000kVA以上） | AM6-D2/ AM-3 | 兩(liang) 圈變/三圈變差動速斷保護、比例製動差動保護； | ||
| AM6-TB | 變壓器後備保護測控、三段式過流保護（帶方向、複合電壓閉鎖）、非電量保護、啟動通風保護、PT斷線告警、遙調升檔、遙調降檔、遙調急停； | |||
| 35kV/10kV/ 6kV廠用變 | AM6-S | 三段式過流保護（帶方向、複合電壓閉鎖）、零序過流、過負荷保護（告警/跳閘）、控故障告警、PT斷線告警、非電量保護； | ||
| 35kV電機 （2000kW以上） | AM6-MD | 差動速斷保護、比例差動保護、過流、過負荷、堵轉等電機綜合保護； | ||
| 10kV/6kV 異步電機 | AM6-M | 兩(liang) 段式過流/零序過流/負序過流保護、過負荷保護（告警/跳閘）、低電壓保護、PT斷線告警、堵轉保護、啟動超時、熱過載保護、電壓不平衡； | ||
| 35kV/10kV/6kV PT監測 | AM6-UB | PT並列/解列、PT監測； | ||
| 10kV/6kV 電容器 | AM6-C | 兩(liang) 段式過流/零序過流保護、過負荷保護（告警/跳閘）、PT斷線告警、過電壓/欠電壓跳閘、不平衡電壓/電流保護； | ||
| 35kV/10kV/ 6kV母聯 | AM6-B | 兩(liang) 進線備投/母聯備投/自適應備投、聯切備投、三段式過流保護（帶方向、複合電壓閉鎖）、PT斷線告警、過負荷聯切/告警、檢同期、合環保護； |
綜上所述，采用上述係統結構以及硬件、軟件對智能變電站綜合自動化係統進行設計，能保障變電站內(nei) 各類一次設備和二次設備實現安全穩定運行。同時，對智能變電站綜合自動化係統采用模塊化設計，能實現對人力、資金的節約，並有助於(yu) 增強係統運行的穩定性，實現安全可靠供電，且能強化對係統運行的監控。
[1]鄭劍雲(yun) .35kV智能變電站綜合自動化係統的設計與(yu) 應用[J].電工電氣，2014（7）：62-64.
[2]孟濤.智能變電站綜合自動化係統的設計與(yu) 應用.
[3]hth下载地址企業(ye) 微電網設計與(yu) 應用手冊(ce) 2022.05版．
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