220kv变电站综合自动化改造的系统功能要求研究
摘要：管理计算机可通过对信息的处理，进行存盘保存，通过记录打印与画面显示，还可以对系统的运行情况进行分析，通过遥信可以随时发现与处理事故，减少事故停电时间，通过遥控可以合理调配负荷，实现优化运行，从而为实现现代化管理提供了必须的条件。管理计算机软件要标准化，操作要简单方便，人界面好，组态方便，用户使用与二次开发简单，容易掌握。
关键词：220kv变电站;综合自动化改造;系统功能要求
Abstract: Management computer can pass on the information processing, save, by recording print and picture display, but also on the operation of the system analysis, through the remote signal can be found and accident treatment, reduce accident power-off time, through the remote control can be a reasonable allocation of load, optimal operation, so as to realize the modernization of management provides necessary conditions. Management of computer software to standardization, operation is simple and convenient, human interface, convenient configuration, user and two times the development of simple, easy to master.
Key words: 220kV substation integrated automation system; functional requirements;
1.设计指导思想
1.1控制系统要求：
（1） 能对运行控制设备进行自动控制;
（2） 现场工作人员的运行监视与控制;
（3） 上级电力调度的紧急控制;
（4） 现场的后备控制；
（5） 故障录波及事件记录；
（6） 实现测量与计量；
（7） 自动进行数据分析。
1.2继电保护系统要求：
（1） 线路保护;
（2） 母线保护;
（3） 主变保护；
（4） 其他元件保护；
（5） 自动装置。
1.3运行支持系统要求：
（1） 设备运行及检修支持;
（2） 电力系统故障恢复支持;
（3） 设备非正常运行的状态恢复支持；
（4） 连续电源工作支持;
（5） 自动故障录波支持；
（6） 通讯支持。
变电站综合自动化是一个复杂的系统工程。尽管不同变电站的综合自动化系统不尽相同，但他们都要适应以下基本要求：
（1）当电力系统发生故障时，继电保护系统准确判别并迅速切除故障，使故障造成的影响在最小范围内，以免造成大面积停电的重大事故；
（2）能支持设备的状态检修，能收集设备的状态数据，以提高设备的可用率及使用寿命；
（3）实时收集和传送电力市场交易所需的数据信息，促进交易安全，减少交易风险；
（4）故障信息和相应数据要按照固定规约要求上送到上级调度部门，满足调度部门对电力系统的监控要求，保证系统安全稳定运行；
（5）在变电站与调度部门通讯中断时，变电站综合自动化系统的后备控制
能对变电站进行控制。变电站综合自动化系统是由一系列自动化技术综合而成。它包括微机继电保护、远动系统、监控后台主机、故障录波与故障测距、小电流接地自动选线、自动装置(包括重合闸及备用电源自动投入等)、电能计量、电压无功综合控制等功能。综合自动化系统完全取代了监视仪表、信号屏、模拟屏、控制屏、变送器及常规远动RTU 装置等。可见，综合自动化系统能全部实现本站对相关设备的综合控制要求。本站将采用分散分布式综合自动化系统，实现少人值守。
2.变电站综合自动化系统的功能要求
2.1综合自动化的要求
2.1.1保护及自动装置作为综合自动化的重要环节，除自身具有的快速切除故障快速恢复系统供电的主要功能以外还应具有以下功能：
（1）故障记录报告，且掉电记录不丢失；
（2）时钟校对；
（3）实时显示保护状态；
（4）与监控系统通讯，主动上传相关数据信息，接受上传定值及调阅历史报告等监控系统命令等。
2.1.2对变电站的状态量、模拟量、脉冲量等的全方位监测；
2.1.3具有事件自动记录功能。事件记录包括保护动作序列记录和开关分合记录。具有故障录波测距功能。故障录波测距可以由两个途径来实现：一是由单独的故障录波器装置完成故障录波及测距；二是由微机保护装置兼作记录及测距计算。不管使用哪一种方式都能通过通讯上传到监控系统。
2.1.4实现控制与操作闭锁。操作人员既可以通过后台主机对断路器和隔离开关进行分合操作，以及对电容器进行投切。也可以对变压器分接头进行调节控制。为了防止人为操作失误，系统还应具有防误编码锁等五防设施进行操作闭锁控制。
2.1.5同期检测和同期合闸；
2.1.6电压和无功综合潮流控制；
2.1.7远方整定保护定值；
2.1.8人机联系功能；
2.1.9数据处理及记录；
2.1.10与远方调度通讯功能；
2.1.11系统自诊断功能。
2.2微机监控系统的主要功能
（1）数据采集与处理；
（2）模拟量、电能量和开关量信号输入；
（3）报警处理；
（4）事件顺序记录及事故追忆功能；
（5）控制操作和同期检测；
（6）在线计算及制表；
（7）图形生成及显示打印；
（8）接收卫星对时，时钟同步功能；
（9）与远方调度的信息交换；
（10）系统自诊断和自恢复；
（11）数据维护功能。
2.3微机监控系统的主要技术指标
2.3.1数据采集
模拟量采集周期≤2s
状态量采集周期≤1s
2.3.2事件顺序记录分辨率≤2ms,系统时钟同步精度≤1ms
2.3.3人机接口
（1）操作员从上位机人机接口发出命令到就地控制单元的时间≤1s
（2）事故画面时间延迟≤1s
（3）单元控制装置接受命令到就地控制单元的时间＜1s
（4）画面动态数据刷新时间≤2s
2.3.4交流采样输入信号：电压标准值 100V，电流标准值 5A测量内容： U、I、P、Q、cosφ 、f。
测量误差：U、I、P、Q≤0.5%；cosφ ≤0.25%；频率 f≤0.01Hz。
2.3.5事故遥信变位传送时间＜1s，遥控遥调命令传送时间＜1s；
2.3.6遥信处理正确率不小于 99%；
2.3.7遥控正确率不小于 99.9%；
2.3.8遥调处理正确率不小于 99.9%；
2.3.9系统无故障时间＞30000 小时。
2.4保护功能的要求
2.4.10220kV 线路保护装置
根据双主双后备原则，每条线路应配置两套具有以下功能的保护装置：
（1）光纤纵联保护；
（2）三段相间和接地距离保护；
（3）四段零序方向过流保护；
（4）自动重合闸。
2.4.2主变压器保护装置
（1）带有比率制动原理和间断角闭锁原理的差动保护；
（2）本体轻、重瓦斯保护，调压轻、重瓦斯保护；
（3）高压侧复合电压闭锁过流保护；
（4）高压侧零序电压闭锁过流保护；
（5）过负荷保护；
（6）压力释放保护及温度过高、油位低告警等。3. 35kV 馈线保护装置本保护采用测控一体化装置，安装在高压开关柜内，已达到节省电缆的目的。功能要求有：
（1）电流速断保护；
（2）过流保护；
（3）过负荷保护；
（4）三相一次重合闸；
（5）低频减载；
（6）小电流接地选线功能。
2.4.435kV 电容器保护装置
（1）过流保护；
（2）过电压保护；
（3）欠压保护；
（4）不平衡电压保护。
2.5信息通道和信息传输要求
应设置双套远动通信设备，远动信息应直接来自间隔层采集的实时数据，做到直采直送 。远动通信设备应满足 DL5002、DL5003 的要求，其容量应能满足变电站远动功能要求。远动终端装置与地调通信应采用符合地调主站要求的通信规约。数据通信协议采用 IEC-870-5-104规约，远动通信协议采用 IEC-870-5-101或部颁DL-451-91 规约。
220kV 升压站至省调和地调之间分别应具有一主一备两条四线远动通道，主通道故障时可自动或人工切换至备用通道。主备通道速率均为传送速率 1200bit/s。通道在信杂比 17dB 时，其误码率应不大于 10-5。数据网络通道：传输速率为 2M。
3.主要保护设备选型
国内外变电站的保护设备的厂家比较多，大部分产品技术成熟质量可靠，在发展思路上各有各的特点。国内的产品也走在了世界的前列，厂家主要是北京四方、南京南瑞、许继电气、南京南自等几家公司的市场占有率较高。比较以上几家公司产品，综合考虑本工程选用的是北京四方继保自动化股份有限公司的 CSC 系列综合自动化保护装置。
参考文献：
[1] 徐振.220kV变电站综合自动化改造中的若干问题[J].电力安全技术,2007,9(9):36-37,43.
[2] 程帮龙.某220kV变电站备自投装置设计、应用的问题分析[J].科技传播,2011,(12):47-48.
