1、引言
中原油田柳屯工业区是油田的化工产品生产基地。为了充分利用油田丰富的天然气和轻烃资源，按照“发展资源优势，综合利用”的原则，寻找技术先进、经济合理的化工项目，大力发展天然气和轻烃深加工，最大限度地提高其附加值，形成油田新的经济增长版块，是营造油田新的支柱产业和接替产业，实现油田可持续发展的最佳选择。正是在这种情况下，我油田先后建起了三气、四气等气体处理厂以及正在兴建的生产能力3万吨/年的轻烃正丁烷深加工等项目，待该项目建成投产后，柳屯工业区内的用电负荷将高达16500kVA。为满足生产负荷用电的需要，确保变电站安全运行，我们对已老化的柳屯110kV变电站二次常规设备进行了改造。按照变电站综合自动化系统标准对二次部分进行重新设计，选用性价比高的MTC-3型设备，并采用分层分布式结构，不但节省了大量的控制电缆，而且提高了变电站的安全运行水平及供电质量。

2、变电站的基本情况
该变电站设有2台容量为20000kVA的三绕组变压器，型号为SFSLQ-20000/110 ，电压比为110/35/6kV。110kV电源进线2回，其配电装置为常规设备、户外中型布置，110kV开关为六氟化硫断路器，主接线为单母分段带旁母；35kV配出线8回，配电装置为常规设备、户外中型布置，35kV开关为六氟化硫断路器，主接线为双母线接线；6kV配出线9回，配电装置为户内开关柜、开关为真空断路器，主接线为单母分段。

3、变电站微机自动化系统设计原则
3.1、 本站改造按无人值班有人职守、四遥站设计, 采用综合自动化实现控制、保护、测量、 远动等功能。
3.2、 采用微机控制，并通过“远方”、“就地”选择开关实现就地（就地单元控制）、远方（站内控制室微机及调度中心）两种控制方式、用微机实现模拟操作，待确认后再执行控制命令。
3.3 、保护全部采用微机综合自动化系统，主变及35kV、110kV部分集中组屏后置于主控室内 ，6kV部分分散安装于各对应的开关柜上。各保护单元均相对独立，能独立完成其保护功能，并通过通讯接口向监控系统传送保护信息。
3.4、 测量元件和保护元件接各自独立的CT。
3.5、全部四遥量能送至调度中心，站内通讯采用大容量通讯网，通讯规约采用部颁POLLING规约。
3.6 、站内预留有与消防报警和防盗系统的接口。

4、系统结构及功能
本站微机综合自动化系统设计为分层分布式，底层是分布式单元机箱，包括单元保护与监控模拟量、单元开关量采集、操作回路、就地汉字显示以及通讯等功能。各单元保护箱均相对独立，仅通过站内通信网互联，并同上层当地监控通信。在功能分配上，采用能下放的尽量下放的原则, 凡本单元保护箱能完成的功能绝不依赖通信网，各单元箱上均配有操作面板和必要的手动操作开关及信号灯，运行人员通过就地单元箱上的操作面板或人机接口，就可对相应电气设备进行操作，当某一保护单元故障或退出运行时，不影响其它单元及上层监控。上层为当地后台监控系统，采用高档工控微机, 以中文Windows xp为软件平台，开发工具采用Visual C＋＋6.0，所完成的功能为： 对各单元装置实时数据的采集；实时数据的加工和管理；实现系统管理站功能。系统结构示意图见图1


4.1、系统结构
4.1.1 保护测控单元硬件结构
每个单元由主控板、继电器板、电源模块及薄膜按键、液晶显示器、分合闸按钮、机壳等组成。箱体为全金属封闭结构，通过屏蔽隔离板，将微机部分与出口继电器执行部门完全屏蔽隔离，提高微机系统抗干扰能力。
(1) 主机板由单片机（80196KC）、程序存储器、光电隔离输入／输出电路、数据存储器、定值存储器、跳合闸逻辑电路、光电隔离通信接口、显示器键盘接口、多路开关、低通滤波器、高精度运算放大器、精密电位器、限幅保护电路、模块通道接口、精密电流电压互感器、看门狗电路等组成。
(2) 继电器板由分合继电器、闭锁继电器、信号继电器组成；出口继电器采用大容量小型继电器，触点容量为220V长期接通5A，最大导通电流为8A。
(3) 电源模块采用小型开关电源，交直流两用，工作电压范围大效率高。
(4) 液晶模块采用大屏幕液晶显示器，分辨率为128×64。
(5) 信号灯采用固体发光器件，寿命长。
其中保护TA，测量TA，及TV等电量均经过彼此独立的小TA和小TV模块进入微处理器系统，经过滤波后，将所有交流电气信号转换成 0~5伏的微机标准接收信号, 通过多路转换开关，由微机进行交流采样，每个周期采样12点,经过傅立叶算法之后，可得到所需的基波及其它谐波值的分量，因而可以方便地计算出每条线路的U，I，P，Q、cosΦ等值。通过将正弦处理成方波，利用高速输入通道HSI，可以方便地计算出线路的频率f，各类电量值精度不低于0.5级。有功电度和无功电度数既可采集脉冲电度表脉冲数，也可以通过本身PQ值累积得到。其保护功能，通过保护级TA及TV 将信号