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【摘 要】近年来，随着我国经济的发展和城市化进程的不断加快，推动了建筑业的发展速度，与此同时，人们的生活水平较之以往有了大幅度改善，对居住环境的要求也随之提高，这在一定程度上促进了智能建筑的发展。在国内的一些大城市中，智能建筑现已随处可见，由于此类建筑中的电气设备较多，为确保智能建筑使用功能的充分发挥，要求变电站应当采用综合自动化系统。基于此点，本文就智能建筑变电站综合自动化的分析和实施方式展开研究。
【关键词】智能建筑；变电站；综合自动化系统
1 智能建筑变电站综合自动化概述
随着微机保护的大范围普及应用，进一步推动了变电站自动化的发展速度。我国的变电站综合自动化系统最早出现上个世纪90年代初期，在当时，该系统的核心为计算机，数据采集与控制模块是系统中较为重要的组成部分，每个微机保护柜都有一个管理单元，它的串行口与变电站自动化系统的数据采集以及控制模块相连，主要作用是各种信息和参数的传送，这类系统属于典型的集中式变电站自动化系统，它的特点是结构紧凑、成本较低、体积小，主要适用于小规模的变电站，如35kV及以下。分散式自动化系统的特点主要体现在分散性上，即现场的输入输出单元都分别安装在中低压开关柜或是高压一次侧，单元部件一般都具备保护与监控双重功能。最近几年里研发出来的分散式自动化系统全都应用了网络技术，如CAN等等，而变电站自动化的各种功能也是由现场单元部件完成，同时利用网络将相关数据信息传给后台主机。这种系统具有可靠性高、便于维护检修、组态方式灵活多变等特点，这使其成为未来一段时期的主流趋势。
2 智能建筑变电站综合自动化的实施方式研究
智能建筑变电站综合自动化系统中已经开始逐步应用智能开关、光电互感器以及数字化控制回路等等，同时，开关柜内还加装了保护与监控装置。
2.1 智能建筑变电站综合自动化系统的的总体框架
该系统的物理结构主要包括开关柜和Lonworks网络。其中开关柜主要是由智能开关、控制机构以及数字化测量仪表等构成；而Lonworks网络则是由神经芯片、微处理器构成。该系统共分为三层逻辑结构，即过程层、站控层以及间隔层，系统整体结构独立性相对较强，设备彼此之间的影响也比较小。
（1）站控层。该层主要负责通信连接和数据库的实时更新，并将相关控制指令经由间隔层传送给过程层，以此来实现对变电站内一次设备运行的遥控与遥调。后台主机负责完成显示、操作、报警以及打印等任务，并对其它两层的设备进行在线维护。
（2）间隔层。该层主要是对本层内的实时信息进行汇总，并对采集到的各种信号进行处理运算，依据预先设计好的方案进行控制，通过网络接口确保通信顺畅。
（3）过程层。该层属于一、二次设备的结合面，主要负责光电互感器、智能开关以及操作控制的执行与驱动。
2.2 系统功能模块设计
（1）继电保护功能模块。智能建筑变电站综合自动化系统既要独立于监控系统，又要具备常规变电站有关系统保护的全部功能，以此确保系统在网络故障的情况下马上终止运行，保护继电保护单元的正常工作不受影响。系统具备故障记录、系统通信、自诊断等功能模式。其中，故障记录模块主要负责显示故障的相关信息；系统通信模块主要用于接收监控系统命令、整定保护定值；自诊断模块可对故障原因进行自查，帮助快速修复故障。
（2）控制与闭锁功能模块。该模块的功能主要为检查保护设备、设置整定值、分接头调节变压器、切投电容器组等。控制与闭锁功能模块可通过运行人员利用CRT屏幕进行操作，也可进行人工纯手动操作，从而保证微机通信系统即使在出现故障的状态下也能够正常运行。
（3）自动装置功能模块。该功能模块具备无功自动调控功能、同期检测与分闸功能以及电流接地选线功能。其中，无功自动调控可在自动控制中由自动装置调节变压器抽头，或投退电容器组；同期检测与分闸既要保证故障状态下同期装置独立于通信网络之外，又要实现对无压同期的检测；电流接地选线能够采取5次谐波的方式分析接地故障，并且必须独立于通信网络，一旦系统出现单相接地故障，并带故障运行2小时以上，系统就会切除故障线路。
（4）告警与监视功能模块。一旦变电站内出现异常情况或故障，该模块可发出告警，主要包括开关跳闸、主电源故障、保护装置动作、通道故障信息等，在发出警告信息的同时可对故障进行相应的处理，将故障详细情况进行记录和打印。
（5）人机接口功能模块。该模块具备良好的人机界面，方便运行人员及时了解系统运行状况，进行人工控制操作、数据输入、故障诊断等。在系统无人值守的情况下，该功能模块可在上级工作站运行；在有工作人员值守的情况下，该功能模块可在当地监控系统内运行。
（6） 远程通信功能模块。该模块可依靠通信网络将变电站内的信息数据传递给调度中心，这些数据包括系统正常运行和故障状态时产生的数据信息，为故障处理提供可靠依据。
2.3 400V开关柜的具体应用
（1）开关柜内主要元器件的技术参数。①低压断路器。额定电压为400V；额定电流为进线630V；额定极限短路分断电流与额定运行短路分断电流相同均为进线≥65kA，出线≥50kA；操作机构进线为电动机构，出线为直接操作；脱扣器形式进线为电子脱扣，出线为电子脱扣，全部开关加装分励脱口；采用三段保护。②电流互感器。绝缘材质采用的是高强度阻燃ADS；额定电压为0.66kV。
（2）开关柜内其它设备的技术要求。母线与配电母线均为铜母线，为了提高整个母线系统的安全性能，采用防护隔离措施；开关柜为电缆进线和电缆出线；柜体的防护等级应当超过IP30的等级要求；进线柜上设数字式三相电流表、电压表，出线柜上设三相电流表，进线柜加装380V电压继电器，其信号至端子排，当母线失压之后由继电器负责信号发送。 （3）柜内结构。开关柜主体架构设计为无任何焊接点的全组装式结构；柜内隔板采用敷铝锌钢板，并与保护导体进行可靠连接；二次电缆间隔采用下上进出线方式，所有出线全部经由端子排引出；装置的框架为组装式结构，框架及零部件全部采用螺钉紧固连接；柜体要具备足够的强度和刚度，满足安装、运输的要求。
（4） 保护接地。装置的保护回路必须符合GB7251中的规定要求，所有隔离带电导体的金属隔板均必须有效接地，电气元件的金属外壳以及金属手柄也必须有效接地。
（5）二次部分。所有开关都必须引出跳闸信号无源节点，空气开关可以选用上海华通或其它同系列的产品；全部开关都必须配置遥信、遥测、遥控等配电自动化接口，并具备通信功能，可以实现电流、电压、开关位置状态、故障跳闸与故障报警、操作命令等信息的上传与下达，以满足智能化控制的要求。进线框架式开关标配电动操作模块，出线塑壳式开关选配电动操作模块。
（6）低压无功补偿。电容器采用干式自愈型电容器，免维护寿命不低于10年，按照变压器容量的30%设计低压电容器补偿，补偿方式为共补；采用智能型无触点免维护自动补偿装置，具备自动过零投切、智能监测以及抑制谐波等功能；电容允许偏差为-5%～+10%，允许最高环境温度为55摄氏度；补偿装置控制器应预留出遥信与遥测接口，便于实现配电自动化远程监控。
2.4 10kV智能开关柜的应用
10kV智能开关柜根据其在变电站的用途大致上可分为以下几类：进线柜、馈线柜、电容器柜以及母联柜等等。图1为智能开关柜在某变电站应用的一次方案。
在具体应用中，考虑到智能建筑的实际情况以及变电站供电安全方面的技术要求，表1中的智能控制单元全部具备遥控功能，同时遥测回路采用串接电流并接电压的方式。此外，遥信节点则是利用辅助开关的接点，这样有助于提高运行可靠性。采用上述方案后，智能建筑变电站可以实现微机保护、三遥、数据采集与监控、事故报警等功能。该方案已经在诸多智能建筑变电站中进行了推广应用，并且都取得了良好的效果。
3 结论
总而言之，智能建筑变电站综合自动化系统的设计是一项较为复杂且系统的工作，想要确保智能建筑各项功能的有效发挥，就必须保证变电站安全、稳定、可靠运行，这一目标可以通过变电站综合自动化系统来予以实现。现阶段，智能建筑在城市中逐步增多，这对变电站的运行稳定性提出了更高的要求。为此，设计一款功能完善的变电站综合自动化系统显得尤为重要。这不但能够进一步提高智能建筑内部电气设备的运行可靠性，而且还有助于促进智能建筑发展。
参考文献：
[1]任雁铭，秦立军.变电站自动化系统中内部通信网的研究[J].电网技术，2010（10）.
[2]唐涛.国内外变电站无人值班与综合自动化技术发展综述[J].电力系统自动化，2009（10）.
[3]昊在军，胡敏强.基于IEC6185O标准的变电站自动化系统研究[J].电网技术，2013（12）.
[4]苏东，林苗苗.变电站综合自动化的技术特点及其发展方向探讨[J].广东科技，2008（6）.
[5]陈志国.面向对象技术应用于变电站综合自动化系统的研究[D].武汉大学，2013（4）.
【关键词】智能建筑；变电站；综合自动化系统
1 智能建筑变电站综合自动化概述
随着微机保护的大范围普及应用，进一步推动了变电站自动化的发展速度。我国的变电站综合自动化系统最早出现上个世纪90年代初期，在当时，该系统的核心为计算机，数据采集与控制模块是系统中较为重要的组成部分，每个微机保护柜都有一个管理单元，它的串行口与变电站自动化系统的数据采集以及控制模块相连，主要作用是各种信息和参数的传送，这类系统属于典型的集中式变电站自动化系统，它的特点是结构紧凑、成本较低、体积小，主要适用于小规模的变电站，如35kV及以下。分散式自动化系统的特点主要体现在分散性上，即现场的输入输出单元都分别安装在中低压开关柜或是高压一次侧，单元部件一般都具备保护与监控双重功能。最近几年里研发出来的分散式自动化系统全都应用了网络技术，如CAN等等，而变电站自动化的各种功能也是由现场单元部件完成，同时利用网络将相关数据信息传给后台主机。这种系统具有可靠性高、便于维护检修、组态方式灵活多变等特点，这使其成为未来一段时期的主流趋势。
2 智能建筑变电站综合自动化的实施方式研究
智能建筑变电站综合自动化系统中已经开始逐步应用智能开关、光电互感器以及数字化控制回路等等，同时，开关柜内还加装了保护与监控装置。
2.1 智能建筑变电站综合自动化系统的的总体框架
该系统的物理结构主要包括开关柜和Lonworks网络。其中开关柜主要是由智能开关、控制机构以及数字化测量仪表等构成；而Lonworks网络则是由神经芯片、微处理器构成。该系统共分为三层逻辑结构，即过程层、站控层以及间隔层，系统整体结构独立性相对较强，设备彼此之间的影响也比较小。
（1）站控层。该层主要负责通信连接和数据库的实时更新，并将相关控制指令经由间隔层传送给过程层，以此来实现对变电站内一次设备运行的遥控与遥调。后台主机负责完成显示、操作、报警以及打印等任务，并对其它两层的设备进行在线维护。
（2）间隔层。该层主要是对本层内的实时信息进行汇总，并对采集到的各种信号进行处理运算，依据预先设计好的方案进行控制，通过网络接口确保通信顺畅。
（3）过程层。该层属于一、二次设备的结合面，主要负责光电互感器、智能开关以及操作控制的执行与驱动。
2.2 系统功能模块设计
（1）继电保护功能模块。智能建筑变电站综合自动化系统既要独立于监控系统，又要具备常规变电站有关系统保护的全部功能，以此确保系统在网络故障的情况下马上终止运行，保护继电保护单元的正常工作不受影响。系统具备故障记录、系统通信、自诊断等功能模式。其中，故障记录模块主要负责显示故障的相关信息；系统通信模块主要用于接收监控系统命令、整定保护定值；自诊断模块可对故障原因进行自查，帮助快速修复故障。
（2）控制与闭锁功能模块。该模块的功能主要为检查保护设备、设置整定值、分接头调节变压器、切投电容器组等。控制与闭锁功能模块可通过运行人员利用CRT屏幕进行操作，也可进行人工纯手动操作，从而保证微机通信系统即使在出现故障的状态下也能够正常运行。
（3）自动装置功能模块。该功能模块具备无功自动调控功能、同期检测与分闸功能以及电流接地选线功能。其中，无功自动调控可在自动控制中由自动装置调节变压器抽头，或投退电容器组；同期检测与分闸既要保证故障状态下同期装置独立于通信网络之外，又要实现对无压同期的检测；电流接地选线能够采取5次谐波的方式分析接地故障，并且必须独立于通信网络，一旦系统出现单相接地故障，并带故障运行2小时以上，系统就会切除故障线路。
（4）告警与监视功能模块。一旦变电站内出现异常情况或故障，该模块可发出告警，主要包括开关跳闸、主电源故障、保护装置动作、通道故障信息等，在发出警告信息的同时可对故障进行相应的处理，将故障详细情况进行记录和打印。
（5）人机接口功能模块。该模块具备良好的人机界面，方便运行人员及时了解系统运行状况，进行人工控制操作、数据输入、故障诊断等。在系统无人值守的情况下，该功能模块可在上级工作站运行；在有工作人员值守的情况下，该功能模块可在当地监控系统内运行。
（6） 远程通信功能模块。该模块可依靠通信网络将变电站内的信息数据传递给调度中心，这些数据包括系统正常运行和故障状态时产生的数据信息，为故障处理提供可靠依据。
2.3 400V开关柜的具体应用
（1）开关柜内主要元器件的技术参数。①低压断路器。额定电压为400V；额定电流为进线630V；额定极限短路分断电流与额定运行短路分断电流相同均为进线≥65kA，出线≥50kA；操作机构进线为电动机构，出线为直接操作；脱扣器形式进线为电子脱扣，出线为电子脱扣，全部开关加装分励脱口；采用三段保护。②电流互感器。绝缘材质采用的是高强度阻燃ADS；额定电压为0.66kV。
（2）开关柜内其它设备的技术要求。母线与配电母线均为铜母线，为了提高整个母线系统的安全性能，采用防护隔离措施；开关柜为电缆进线和电缆出线；柜体的防护等级应当超过IP30的等级要求；进线柜上设数字式三相电流表、电压表，出线柜上设三相电流表，进线柜加装380V电压继电器，其信号至端子排，当母线失压之后由继电器负责信号发送。 （3）柜内结构。开关柜主体架构设计为无任何焊接点的全组装式结构；柜内隔板采用敷铝锌钢板，并与保护导体进行可靠连接；二次电缆间隔采用下上进出线方式，所有出线全部经由端子排引出；装置的框架为组装式结构，框架及零部件全部采用螺钉紧固连接；柜体要具备足够的强度和刚度，满足安装、运输的要求。
（4） 保护接地。装置的保护回路必须符合GB7251中的规定要求，所有隔离带电导体的金属隔板均必须有效接地，电气元件的金属外壳以及金属手柄也必须有效接地。
（5）二次部分。所有开关都必须引出跳闸信号无源节点，空气开关可以选用上海华通或其它同系列的产品；全部开关都必须配置遥信、遥测、遥控等配电自动化接口，并具备通信功能，可以实现电流、电压、开关位置状态、故障跳闸与故障报警、操作命令等信息的上传与下达，以满足智能化控制的要求。进线框架式开关标配电动操作模块，出线塑壳式开关选配电动操作模块。
（6）低压无功补偿。电容器采用干式自愈型电容器，免维护寿命不低于10年，按照变压器容量的30%设计低压电容器补偿，补偿方式为共补；采用智能型无触点免维护自动补偿装置，具备自动过零投切、智能监测以及抑制谐波等功能；电容允许偏差为-5%～+10%，允许最高环境温度为55摄氏度；补偿装置控制器应预留出遥信与遥测接口，便于实现配电自动化远程监控。
2.4 10kV智能开关柜的应用
10kV智能开关柜根据其在变电站的用途大致上可分为以下几类：进线柜、馈线柜、电容器柜以及母联柜等等。图1为智能开关柜在某变电站应用的一次方案。
在具体应用中，考虑到智能建筑的实际情况以及变电站供电安全方面的技术要求，表1中的智能控制单元全部具备遥控功能，同时遥测回路采用串接电流并接电压的方式。此外，遥信节点则是利用辅助开关的接点，这样有助于提高运行可靠性。采用上述方案后，智能建筑变电站可以实现微机保护、三遥、数据采集与监控、事故报警等功能。该方案已经在诸多智能建筑变电站中进行了推广应用，并且都取得了良好的效果。
3 结论
总而言之，智能建筑变电站综合自动化系统的设计是一项较为复杂且系统的工作，想要确保智能建筑各项功能的有效发挥，就必须保证变电站安全、稳定、可靠运行，这一目标可以通过变电站综合自动化系统来予以实现。现阶段，智能建筑在城市中逐步增多，这对变电站的运行稳定性提出了更高的要求。为此，设计一款功能完善的变电站综合自动化系统显得尤为重要。这不但能够进一步提高智能建筑内部电气设备的运行可靠性，而且还有助于促进智能建筑发展。
参考文献：
[1]任雁铭，秦立军.变电站自动化系统中内部通信网的研究[J].电网技术，2010（10）.
[2]唐涛.国内外变电站无人值班与综合自动化技术发展综述[J].电力系统自动化，2009（10）.
[3]昊在军，胡敏强.基于IEC6185O标准的变电站自动化系统研究[J].电网技术，2013（12）.
[4]苏东，林苗苗.变电站综合自动化的技术特点及其发展方向探讨[J].广东科技，2008（6）.
[5]陈志国.面向对象技术应用于变电站综合自动化系统的研究[D].武汉大学，2013（4）.