吴燕子

（南京国联电力工程设计有限公司，江苏 南京 210000）

1 智能变电站概述

在智能化变电站当中所运用到的智能设备都具备集成、可靠、先进以及低碳环保的一系列优点。同时这些智能化变电站应用到的智能设备的基本要求都为通信平台网络化、全站数字信息化，同时还能够达到信息共享标准。通过应用这些智能设备，系统能够自动完成信息采集、测量、控制、保护计量以及监测等一系列基本操作，同时这些智能设备还能够帮助系统实现电网的自动控制、智能调节、在线分析以及协同互动等多项高级功能。而智能化变电站不仅包括了传统的自动化监控系统，同时包含继电保护、自动装置等设备。与传统变电站相比，智能变电站在网络结构上采用了三层两网的结构，增加了过程层网络，增加了合并单元、智能终端等过程层设备，采用光纤取代传统的电缆硬接线，全站采用统一的通信规约IEC61850 实现信息交互。同时增加了一次设备状态监测和自动化系统高级应用。智能变电站的特征：分析决策在线化、运行控制自动化、设备安装就地化、信息交换标准化、二次系统一体化、保护决策协同化、一次设备智能化、二次设备网络化、信息展示可视化设备检修状态化、系统设计统一化、基础数据完备化。

2 测控装置概述

顾名思义，测控装置主要包括测量和控制。不仅有足够的精度和变化量的实时反映，同时还接受远方或就地的命令进行调节控制，也可根据装置设定的逻辑编程进行调节控制，规定保证控制的有效性和可靠性。

其主要功能：采集交流电气量：如CT、PT 二次侧的相电压、线电压、零序电压、零序电流，并计算有功功率、无功功率、功率因数、频率等。采集直流量，计算生成非电气量，如主变油温。采集状态量，如开关、刀闸位置信号、GIS、开关操作机构、智能站内的合并单元、智能终端告警信号，继电保护和安全自动装置动作及告警信号等。控制功能。控制开关、道闸、地道分合闸、复归信号、变压器档位调节、软压板投退等。我们可以在测控装置附近找到一个“远方/就地”切换开关，若开关打到“远方”，可在监控电脑上远方分合闸；若开关打到“就地”，将无法在监控电脑上分合闸，只能在测控装置上操作。同期功能，具备同期合闸功能。我们可以在测控装置附近找到一个“强制手动/远控/同期手合”把手，如果把手切到“强制手动”，在操作开关合闸时，测控装置不会进行同期检查；如果把手切到“同期手合”，在操作开关合闸时，测控装置会进行同期检查，当开关两侧压差、频差、角差均在设定范围内时才允许合闸。逻辑闭锁功能。装置内部存储防误闭锁逻辑，当需要进行手动操作时，对手动操作进行逻辑判断，若判断符合防误闭锁逻辑，则输出闭锁信号，闭锁手动操作。我们可以在测控装置附近找到一个“联锁/解锁”切换把手，当把手打到“解锁”位置时，闭锁功能不投入。实际现场把手一般放在“联锁”位置，也就是说这个功能一般使用。

记忆存储功能。对SOE、操作记录以及告警信息进行存储，其中SOE 指的是事件顺序记录，即将开关跳闸、保护动作等事件按照毫秒级事件顺序逐个记录。

3 测控装置应用设计要点

（1）硬件设备。智能变电站的线路保护测控装置由显示屏、状态指示灯、12 个按键以及接线端子组成。在装置的内部分别设有一块主机板、输出板和人机界面。这三块版面之间的联结是31 芯和26 芯规格的扁平电缆。主机板上一般设有CPU、电源模块、A/D 转换及接口，RS485 及光纤通讯电路等。输入和输出板块主要由接线端子、RS485 及光纤通讯电路、遥信、遥脉输入隔离及接口电路、CANBUS 接口电路等设备。人机界面板的设备相对较少，主要有调试串行接口、键盘和液晶显示接口、状态指示灯电路。

（2）软件设计。智能变电站线路保护测控装置的软件是16MHz 高速80C196KB 的CPU，由它完成一系列测量、控制和通讯功能。在主CPU 中应用的是多任务操作系统，以加快各任务之间相互合作的效率。

（3）交流采集技术。在交流采样法应用过程中，必须依照一定的规律采集被测的交流信号的瞬时值，之后将所获取的瞬时数据送到测量计算回路，经过一定的数学算法之后，求得要测量的结果。在测量过程当中，需要将硬件的计算功能代替为软件功能，其中一种表达方式是将原本的一条光滑被测正弦信号代替为一条阶梯曲线，而追究原理出现的误差主要有以下两个原因：第一是需要将时间内连续数据所产生的误差使用时间上离散数据所代替，而该误差的决定因素在于每一个正弦信号周期中的采样点数，除此之外，追究误差产生的原因也在于A/D 转换器转换速度和CPU 的处理实践；而想要更进一步的探究在连续电压以及电流量化过程中误差的产生原因，主要集中在A/D 转换器的位数。之后直接的将互感器内的二次电压以及电流经过交流采样装置进行隔离变化，从而将原本的二次电流以及二次电压转化为弱电流以及电压信号。除此之外，通过使用采样保持器这一元件，从而保留电压以及电流信号，并且将所保留的电压及电流信号，经过模、数（A/D）的转变之后，使用数据线作为传输介质，直接的将信号传输给CPU，从而计算出电网当中的电压、电流、有功功率、无功功率等多项参数，并将各参数储存于记忆元件当中。通过使用交流采样测量装置，从而能够将当前所采集到的各项电网参数以及数据，以一定的方式直接的传输到调度室或者是当地的监控终端。一般情况之下，在各种电网数据传输过程中需要遵从的规约制度主要围绕着CDT 规约、101 规约、102、103、104 规约等多项制度进行，然而在如今交流采样测量装置的生产商以及制造商在制造及生产过程中使用到的规约，并没有经过统一。也因此，在不同厂家之间可能会由于设备型号之间存在较大差异或者是使用的规约不同，而导致所生产出来的交流采样装置之间具备较大差异。

（4）遥测技术。即远程测量技术，在该技术应用过程当中，直接将被测变化量的值使用远程通讯技术传输出去。遥测信息能够直接将系统运行状态中所产生的连续变化量实时完整地表示出来，又被称为模拟量，分为电量和非电量两种。

（5）遥信技术。即远程指示技术及远程信号，在此基础应用过程中，主要是远程监控开关位置的告警情况以及阀门位置的状态种信息，而遥信信息作为一个二元状态量，其主要意义在于针对于每一个遥感对象而言。遥信信息能够表现为两种状态，0 和1，两种遥信状态为“非”的关系。

（6）遥控技术。即远程命令，在远程通信技术应用过程当中，发布有关命令，能够使得运行设备的状态进行改变，比如说控制断路器分合闸等。

（7）遥调技术。即远程调节，应用远程通信技术，完成对具有两个以上状态运行设备进行控制的远程命令。如机组处理的调节、励磁电流的调节、有载调压分接头的位置调节。

4 测控装置的特点

（1）整体设计思路实用可靠。采用分层分布式结构，可集中组屏，也可就地安装于开关柜上，整个系统灵活可靠，各间隔单元功能独立，没有相互依赖性，某一个装置的损坏不会影响其他装置的功能。充分发挥四合一的特点和通讯网络的优势，集保护测控功能于一体，采用通讯网络传递细信息，可取消常规的二次信号控制电缆，简化二次电缆接线，不仅减轻了CT、PT 的负荷，而且节省了大量投资，节约了人力物力，减少了施工难度及维护工作量。同时为了与传统方式兼容，保留一些远动信号，背板端子也沿用了传统模式，兼容传统的操作控制模式。

（2）软件设计结构化、功能模块化。保护功能同通讯网相分离，同时直接的将保护模块分离于其余模块之外，使得保护模块具备有一定的独立性。而在软件层面上还必须使得软件设计具备有较强的抗干扰能力，使得软件能够同硬件相结合，进而提高动作的可靠性。

（3）人机界面友好，操作便捷。直接的将界面使用全汉化大屏幕液晶屏显示出来，该液晶屏能够直接的将跳闸报告、告警报告、树形菜单结构、定值鉴定、遥测、遥信以及控制字整定等用汉字标识直观的展示出来，方便现场的运维人员进行维护与操作。

5 结语

如今电力系统当中广泛应用的测控装置，在电力系统运行过程当中，能够用数字的方式将各种虚拟仪表建立出来，更加直观、方便。测控装置作为智能化设备当中的一项重要装置，大幅度提高变电站的自动化水平，大大减轻运维人员的劳动强度，获取得到的各种状态数据更加贴近实际，更便于做出决策。