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安科瑞 劉秋霞
摘要：隨著電力系統的快速發展，發電廠和變電站的自動化水平已成為衡量電力系統現代化程度的重要指標。本文以發電廠變電站綜合自動化系統為研究對象，探討了其系統架構、功能設計、關鍵技術以及實際應用。通過對某發電廠變電站的綜合自動化系統進行案例分析，驗證了該系統在提高運行效率、保障供電可靠性和降低運維成本方面的顯著效果。*后，本文展望了綜合自動化系統在智能化、網絡化和綠色化方面的未來發展趨勢。
關鍵詞：發電廠；變電站；綜合自動化系統；SCADA；繼電保護；通信網絡
電力系統是現代社會的重要基礎設施，發電廠和變電站作為電力系統的核*組成部分，其運行效率、可靠性和安全性直接影響整個電力系統的穩定性。傳統的人工操作和分散控制系統已無法滿足現代電力系統的運行需求，綜合自動化系統應運而生。綜合自動化系統通過集成計算機技術、通信技術和自動控制技術，實現了發電廠和變電站的智能化管理，顯著提高了電力系統的運行水平。
發電廠變電站綜合自動化系統是一種集數據采集、監控、保護、控制和管理于一體的智能化系統。它通過實時監測電力設備的運行狀態，自動完成故障診斷、保護動作和運行優化，從而實現對電力系統的管理。
2.1. 監控系統（SCADA）
2.1.1數據采集：實時采集變電所內各種設備的運行數據。
2.1.2監控：通過人機界面（HMI）實時監控設備狀態和運行參數。
2.1.3報警：在設備異常或故障時發出報警。
2.2保護系統
2.2.1繼電保護：通過繼電器和微機保護裝置，快速檢測并隔離故障。
2.2.2故障錄波：記錄故障發生前后的電氣量，便于分析。
2.3控制系統
2.3.1自動控制：實現設備的自動操作，如斷路器分合閘、變壓器調壓等。
2.3.2遠程控制：支持遠程操作設備。
2.4 通信系統
2.4.1內部通信：連接變電所內各設備，實現數據交換。
2.4.2外部通信：與上級調度中*和其他變電所進行數據交互。
2.5 輔助系統
2.5.1電能質量監測：監測電能質量參數，如電壓、頻率和諧波。
2.5.2 環境監控：監測變電所環境參數，如溫度、濕度和煙霧
Acrel-1000變電站綜合自動化監控系統在邏輯功能上由站控層、間隔層二層設備組成，并用分層、開放式網絡系統實現連接。站控層設備包括監控主機，提供站內運行的人機聯系界面，實現管理控制間隔層設備等功能，形成全站監控，并與遠方監控、調度通信；間隔層由若干個二次子系統組成，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。
針對工程具體情況，設計方案具有高可靠性，易于擴充和友好的人機界面，性能價格比*越，監控系統由站控層和間隔層兩部分組成，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。
3.2應用場所：
適用于公共建筑、工業建筑、居住建筑等各行業35kV以下電壓等級的用戶端配、用電系統運行監視和控制管理。
3.3.1火力發電廠
監控和控制發電機、變壓器和開關設備。
3.3.2水力發電廠
監控水輪機、發電機和變壓器等設備。
3.3.3 核電站
監控核反應堆、發電機和變壓器等關鍵設備。
3.3.4風力發電場
監控風力發電機、變壓器和開關設備。
3.3.5 太陽能發電站
監控光伏組件、逆變器和變壓器等設備。
3.5系統優勢
3.5.1提高可靠性
通過實時監控和自動控制，減少故障和停機時間。
3.5.2提升效率
自動化操作減少人工干預，提高運行效率。
3.5.3增強安全性
快速故障檢測和隔離，防止事故擴大。
4 系統硬件配置
應用場合 | 型號 | 圖 片 | 保護功能 | ||
35kV變電站綜合自動化系統 | 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、歷史曲線、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，對配電系統和用電設備進行用能分析和能效管理 | ||
網關 | 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、OPC UA等協議的數據接入，ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT 等協議上傳，支持斷點續傳、XML、JSON進行數據傳輸、支持標準8GB SD卡（32GB）、支持不同協議向多平臺轉發數據；每個設備的多個報警設置。輸入電源：AC/DC 220V，導軌式安裝。 | ||
35kV/10kV/6kV 弧光保護 | ARB6-A6 |
| 動作時間： 弧光單判據≤3.8ms 弧光電流雙判據≤7.8ms | 0.4kV~35kV：每段母線配置1臺主機。 | |
ARB6-A12 | |||||
ARB6-A18 | |||||
ARB6-A24 | |||||
ARB6-A30 | |||||
選配 | 2、3路以太網接口 | ||||
ARB-S0 |
| 無源型廣角寬光譜探頭 （不含電池、免維護） 自帶濾光功能 全絕緣、不含金屬成分 （沒有電氣安全隱患） 配套雙股阻燃光纖（20米） | 高壓柜：母線室配置1個弧光探頭，手車室和電纜室可按需各配置1個弧光探頭。 低壓柜：正對主母排處配置1個弧光探頭。 | ||
ARB-S1 |
| 無源型廣角紫外光探頭 （不含電池、免維護） 自帶濾光功能 ST標準接口 （國網應用） 配套雙股阻燃光纖（20米） | |||
35kV/10kV/6kV 進線柜電能質量 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，內存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能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗電、核相、3路溫溫度控制及顯示、遠方/就地、分合閘、儲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、人體感應、柜內照明控制、1路以太網、2路RS485、1路USB接口、GPS對時、高壓柜內電氣接點無線測溫、全電參量測溫、脈沖輸出、4～20mA輸出； | ||
35kV/10kV/ 6kV傳感器 | ATE400 |
| 合金片固定，CT感應取電，啟動電流大于5A，測溫范圍-50-125℃，測量精度±1℃；無線傳輸距離空曠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柜接頭測溫 | ARTM-Pn-E |
| 無線測溫采集可接入60個無線測溫傳感器；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，啟動電流大于5A，測溫范圍-50-125C，測量精度±1℃；無線傳輸距離空曠150米； | |||
柜內環境溫濕度 | AHE100 |
| 無線溫濕度傳感器，溫度精度：±1℃，濕度精度：±3％RH，發射頻率：5min，傳輸距離：200m，電池壽命：≥3年（可更換） | ||
ATC600 |
| 兩種工作模式：終端、中繼。ATC600-Z做中繼透傳，ATC600-Z到ATC600-C的傳輸距離空曠1000m，ATC600-C可接收AHE傳輸的數據，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 | 兩圈變/三圈變差動速斷保護、比例制動差動保護； | |||
AM6-TB | 變壓器后備保護測控、三段式過流保護（帶方向、復合電壓閉鎖）、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、復合電壓閉鎖）、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并列/解列、PT監測； | |||
10kV/6kV 電容器 | AM6-C | 兩段式過流/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、復合電壓閉鎖）、PT斷線告警、過負荷聯切/告警、檢同期、合環保護； | |||
發電廠變電站綜合自動化系統的應用，不僅提高了電力系統的運行效率和可靠性，還降低了運行成本和維護工作量。隨著技術的不斷進步，自動化系統將在電力系統中發揮越來越重要的作用。
參考文獻
[1]安可企業微電網設計與應用手冊 2022.05版
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