探討變電站自動(dòng)化技術(shù)

【摘 要】在變電站自動(dòng)化領(lǐng)域中，智能電氣的發(fā)展，特別是智能化開關(guān)、光電式互感器等機(jī)電一化設(shè)備的出現(xiàn)，變電站自動(dòng)化技術(shù)即將進(jìn)入數(shù)字化新除段，隨著智能化開關(guān)、光電式電流電壓互感器、一次運(yùn)行設(shè)備在線狀態(tài)檢測(cè)、變電站運(yùn)行操作培訓(xùn)仿真等技術(shù)日趨成熟，勢(shì)必對(duì)己有的變電站自動(dòng)訖技術(shù)產(chǎn)生深刻的影晌，全數(shù)字化的變電站自動(dòng)話系統(tǒng)即將到來(lái)。

【關(guān)鍵詞】變電站；自動(dòng)化；系統(tǒng)

1.變電站自動(dòng)化系統(tǒng)功能

①站內(nèi)監(jiān)控：包括站內(nèi)數(shù)據(jù)采集與處理、運(yùn)行監(jiān)視及報(bào)警記錄、人機(jī)交互聯(lián)系及系統(tǒng)維護(hù)管理、計(jì)算統(tǒng)計(jì)、歷史數(shù)據(jù)記錄、事件順序記錄（SOE）、遠(yuǎn)方通信等常用SCADA功能。②控制和調(diào)節(jié)：通過鍵盤在屏幕所顯示的畫面上對(duì)各可控設(shè)備進(jìn)行開/合、投/退等控制操作，對(duì)各可調(diào)設(shè)備進(jìn)行升/降、定值設(shè)定等調(diào)節(jié)控制。③電壓無(wú)功控制：對(duì)110kV電壓等級(jí)以上變電站實(shí)現(xiàn)分布式站內(nèi)自動(dòng)電壓無(wú)功控制（VQC）；對(duì)35kV變電站，站內(nèi)無(wú)功控制功能不作要求，但應(yīng)做到遠(yuǎn)方調(diào)整電壓無(wú)功。

2.變電站綜合自動(dòng)化的結(jié)構(gòu)模式

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式主要有集中式、全分散式結(jié)構(gòu)和集中與分散相結(jié)合結(jié)構(gòu)。

2.1集中式結(jié)構(gòu)

集中式一般采用功能較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)并擴(kuò)展其I／O接口，集中采集變電站的模擬量和數(shù)量等信息，集中進(jìn)行計(jì)算和處理，分別完成微機(jī)監(jiān)控、微機(jī)保護(hù)和自動(dòng)控制等功能。集中式結(jié)構(gòu)也并非指只由一臺(tái)計(jì)算機(jī)完成保護(hù)、監(jiān)控等全部功能。多數(shù)集中式結(jié)構(gòu)的微機(jī)保護(hù)、微機(jī)監(jiān)控和與調(diào)度等通信的功能也是由不同的微型計(jì)算機(jī)完成的，只是每臺(tái)微型計(jì)算機(jī)承擔(dān)的任務(wù)多些。例如監(jiān)控機(jī)要擔(dān)負(fù)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、斷路器操作、人機(jī)聯(lián)系等多項(xiàng)任務(wù)；擔(dān)負(fù)微機(jī)保護(hù)的計(jì)算，可能一臺(tái)微機(jī)要負(fù)責(zé)多回低壓線路的保護(hù)等。

2.2全分散式結(jié)構(gòu)

全分散式結(jié)構(gòu)以一次主設(shè)備如開關(guān)、變壓器、母線等為安裝單位，將控制、I/O、閉鎖、保護(hù)等單元分散，就地安裝在一次主設(shè)備（屏柜）上。站控單元通過串行口與各一次設(shè)備相連，并與管理機(jī)和遠(yuǎn)方調(diào)度中心通信。這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化了變電站二次部分的配置，大大縮小了占地面積，減少了工程量，節(jié)省了大量連接電纜，組態(tài)靈活，檢修方便，且抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高。

2.3集中與分散相結(jié)合結(jié)構(gòu)

集中與分散相結(jié)合結(jié)構(gòu)是將配電線路的保護(hù)和測(cè)控單元分散就地安裝在開關(guān)柜內(nèi)，而高壓線路和主變壓器保護(hù)裝置等采用集中組屏安裝在控制室或保護(hù)室中，通過現(xiàn)場(chǎng)總線與保護(hù)管理機(jī)通信，使重要的保護(hù)裝置處于比較好的工作環(huán)境，對(duì)可靠性較為有利。

3.變電站自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展和未來(lái)展望

3.1保護(hù)和控制集成系統(tǒng)的發(fā)展

保護(hù)和控制集成是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的主要手段數(shù)據(jù)共享是變電站自動(dòng)化的一個(gè)主要特點(diǎn)，將保護(hù)和控制功能集成到同一裝置中，是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的主要手段。SCADA所需要的許多數(shù)據(jù)和繼電保護(hù)所處理的數(shù)據(jù)是相同的。因此將分布式的變電站SCADA集成到微機(jī)保護(hù)中，使保護(hù)和SCADA共用一個(gè)硬件平臺(tái)，則可實(shí)現(xiàn)明顯的經(jīng)濟(jì)性。保護(hù)和控制集成的關(guān)鍵是傳感技術(shù)。目前我國(guó)現(xiàn)有實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)完全共享的保護(hù)與測(cè)量綜合裝置，一般只限于應(yīng)用在35kV及以下電壓等級(jí)的系統(tǒng)中。其主要原因在于模擬量輸入信號(hào)都來(lái)自傳統(tǒng)的電磁感應(yīng)式的互感器。它們存在磁飽和、鐵磁諧振、動(dòng)態(tài)范圍小和暫態(tài)特性差等缺點(diǎn)，而且隨著電力系統(tǒng)傳輸容量不斷增大，電壓等級(jí)不斷升高，不可避免地帶來(lái)絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大等問題，給繼電保護(hù)的可靠性和靈敏性構(gòu)成威脅，這也是目前測(cè)量和保護(hù)不容易數(shù)據(jù)共享的主要根源

3.2變電站自動(dòng)化系統(tǒng)要適應(yīng)電力市場(chǎng)化的需求

變電站自動(dòng)化系統(tǒng)要適應(yīng)電力市場(chǎng)化的需求變電站自動(dòng)化系統(tǒng)要適應(yīng)電力市場(chǎng)化的需求變電站自動(dòng)化系統(tǒng)要適應(yīng)電力市場(chǎng)化的需求電力工業(yè)的經(jīng)營(yíng)機(jī)制正在從行業(yè)壟斷轉(zhuǎn)向競(jìng)爭(zhēng)的電力市場(chǎng)。電力經(jīng)營(yíng)變革的目標(biāo)是降低電價(jià)，提高供電質(zhì)量，改善服務(wù)，提高電力企業(yè)的自身經(jīng)濟(jì)效益。高壓和超高壓變電站的自動(dòng)化系統(tǒng)必須適應(yīng)這種新經(jīng)營(yíng)機(jī)制變革的形勢(shì)，以便更有效、更經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。為此，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)除了完成現(xiàn)有系統(tǒng)的保護(hù)和測(cè)量及監(jiān)控功能外，必須增加新的功能:(1)實(shí)時(shí)監(jiān)視并快速控制聯(lián)絡(luò)線功率。對(duì)與聯(lián)絡(luò)線緊密聯(lián)接的變電站來(lái)說(shuō)，實(shí)時(shí)監(jiān)視并控制聯(lián)絡(luò)線的功率使之保持在允許的范圍內(nèi)，對(duì)電網(wǎng)的安全和穩(wěn)定運(yùn)行非常重要。(2)加強(qiáng)新原理的繼電保護(hù)裝置研究。以適應(yīng)大電網(wǎng)高電壓對(duì)繼電保護(hù)動(dòng)作速動(dòng)性和可靠性的要求，并能適應(yīng)運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)多變性的需要。

3.3光纖通信網(wǎng)絡(luò)是傳輸多媒體信息的最佳選擇

多媒體視頻圖像數(shù)據(jù)量龐大，即使采用圖像壓縮技術(shù)，信息量仍很大，要保證遙視功能的服務(wù)質(zhì)量，需要有高速的信道和寬帶網(wǎng)絡(luò)。光纖通信與傳統(tǒng)的通信原理比較，具有中繼距離長(zhǎng)、傳輸容量大、傳輸質(zhì)量好，特別是具有抗電磁干擾能力強(qiáng)，不受高電壓、大電流影響等優(yōu)點(diǎn)；光纖還具有抗輻射、耐腐蝕、耐水浸、耐油污、耐高溫等優(yōu)良的環(huán)境兼容性。因此采用光纖作為傳輸媒質(zhì)組成局域網(wǎng)絡(luò)，是變電站的實(shí)時(shí)控制數(shù)據(jù)和多媒體數(shù)據(jù)最優(yōu)的選擇。

3.4保護(hù)監(jiān)控一體化

這種方式在35kV及以下的電壓等級(jí)中已普遍采用，今后在110kV及以上的線路間隔和主變?nèi)齻?cè)中采用此方式也已是大勢(shì)所趨。它的好處是功能按一次單元集中化，利于穩(wěn)定的進(jìn)行信息采集以及對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行控制，極大地提高了性能效率比。其目前的缺點(diǎn)也是顯而易見的:此種裝置的運(yùn)行可靠性要求極高，否則任何形式的檢修維護(hù)都將迫使一次設(shè)備的停役?？煽啃?、穩(wěn)定性要求高，這也是目前110千伏及以上電壓等級(jí)還采用保護(hù)和監(jiān)控分離設(shè)置的原因之一。隨著技術(shù)的發(fā)展，冗余性、在線維護(hù)性設(shè)計(jì)的出現(xiàn)，將使保護(hù)監(jiān)控一體化成為必然。

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是近10多年發(fā)展起來(lái)的多專業(yè)綜合技術(shù)，是變配電系統(tǒng)的一次革命。隨著中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，社會(huì)對(duì)電力的需求與日俱增，各行各業(yè)對(duì)電力質(zhì)量的要求越來(lái)越高，各種智能技術(shù)的普遍應(yīng)用，使得變電站自動(dòng)化管理和無(wú)人值守已是一種必然趨勢(shì)和必然選擇。

參考文獻(xiàn)

[1]張惠剛.變電站綜合自動(dòng)化原理與系統(tǒng)[M].北京:中國(guó)電力出版社，2004.

[2]江智偉.變電站自動(dòng)化新技術(shù)[M].北京:中國(guó)電力出版社，2006.