變電站電氣自動(dòng)化技術(shù)綜述

張捷

摘 要：變電站作為電力系統(tǒng)中非常重要的一部分，是電力系統(tǒng)中兩個(gè)或多個(gè)電壓等級(jí)的聯(lián)系樞紐，在傳輸電能方面發(fā)揮著重要作用。因此，變電站的電氣自動(dòng)化對(duì)于整個(gè)電力系統(tǒng)的電氣自動(dòng)化都非常重要。同時(shí)，變電站自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)將大大提高整個(gè)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，提高電網(wǎng)的安全可靠性。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)在變電站中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。文章重點(diǎn)研究了電氣自動(dòng)化技術(shù)在變電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用及其基本功能。

關(guān)鍵詞：變電站；電氣自動(dòng)化技術(shù)；電力系統(tǒng)；可靠性；變電環(huán)節(jié)

中圖分類號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2013）21-0104-02

變電站作為電力系統(tǒng)的組成部分，其作用是將電壓升高，從而有利于電能的遠(yuǎn)距離輸送，或是將電壓降低，從而給居民用戶供電。因此，變電站作為變電的主要場所，起到的作用是非常重要的，這也進(jìn)一步確定了變電站自動(dòng)化的必要性。

隨著電壓等級(jí)和電網(wǎng)復(fù)雜程度的提高，電力系統(tǒng)不能僅僅局限于傳統(tǒng)的運(yùn)行模式，傳統(tǒng)模式已經(jīng)被證明無法適應(yīng)當(dāng)代社會(huì)的發(fā)展和行業(yè)要求，逐漸成為制約電力系統(tǒng)發(fā)展的阻力。因此電氣自動(dòng)化技術(shù)廣泛的應(yīng)用在了電力系統(tǒng)行業(yè)，電氣自動(dòng)化技術(shù)不但可以大大的節(jié)省人力資源，還可以提高運(yùn)行操作速度，減少成本損耗，從而提高運(yùn)行效率和穩(wěn)定性。而本文從變電環(huán)節(jié)出發(fā)討論了電氣自動(dòng)化技術(shù)在變電站的應(yīng)用與前景。

1 變電站自動(dòng)化技術(shù)

變電站自動(dòng)化技術(shù)是在原有的設(shè)備基礎(chǔ)上經(jīng)過優(yōu)化，并且廣泛利用信息技術(shù)和電力電子技術(shù)等現(xiàn)代化的技術(shù)手段，以保證電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行為目標(biāo)，對(duì)變電站實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測和控制的技術(shù)手段。該技術(shù)手段應(yīng)用的對(duì)象包括變電站的設(shè)備和輸配電線路等等。同時(shí)還包括變電站的綜合自動(dòng)化技術(shù)，即實(shí)現(xiàn)監(jiān)測和數(shù)據(jù)通信等多方面合為一體的綜合應(yīng)用。變電站的自動(dòng)化是電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的重要課題，變電站的自動(dòng)化依附于計(jì)算機(jī)的快速的發(fā)展，充分利用信息技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)二次設(shè)備的數(shù)字化和自動(dòng)化。

現(xiàn)階段，我國的變電站自動(dòng)化發(fā)展水平快速提高，變電站自動(dòng)化的研究體現(xiàn)在多個(gè)方面，既包括110 kV及以下電壓等級(jí)的無人值班的目標(biāo)，也有220 kV向少人值班的目標(biāo)邁進(jìn)。但是考慮到現(xiàn)實(shí)情況，在中低壓的一些小型變電站，取消傳統(tǒng)模式，即繼電保護(hù)和監(jiān)測屏等，而是用綜合自動(dòng)化的方式代替。這一舉措不但提升了運(yùn)行效率，而且減少了人力資源。

另外，在一些高壓和超高壓的變電站，由于電壓等級(jí)較高，若發(fā)生事故后果歸于嚴(yán)重，因此，將采用繼電保護(hù)等傳統(tǒng)模式與信息監(jiān)控等自動(dòng)化手段相結(jié)合，從而保證變電站的安群可靠運(yùn)行。

2 變電站綜合自動(dòng)化的優(yōu)越性

2.1 傳統(tǒng)模式存在的主要問題

變電站自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)越性更多地體現(xiàn)在與傳統(tǒng)模式的相比較而言，經(jīng)過多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，傳統(tǒng)模式存在很多問題。首先，傳統(tǒng)模式雖然能滿足升壓和降壓的基本要求，但是面對(duì)日益增長的經(jīng)濟(jì)，其很難再滿足各行業(yè)日益增長的電力需求和電能質(zhì)量的要求，無法保證電力系統(tǒng)的安全可靠性。與此同時(shí)，其占地面積過大，已經(jīng)遠(yuǎn)不適應(yīng)現(xiàn)代化電網(wǎng)的要求和發(fā)展。

2.2 變電站采取綜合自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)越性

同時(shí)還要考慮變電站自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)越性。自動(dòng)化技術(shù)在電能質(zhì)量和電壓水平上都能更加滿足要求，不但較少了占地面積，而且提高了供電可靠性。因此在降低運(yùn)營投資的同時(shí)，保證了電網(wǎng)的安全和穩(wěn)定。

3 變電站電氣自動(dòng)化主要功能

3.1 計(jì)算機(jī)保護(hù)功能的有效運(yùn)用

計(jì)算機(jī)保護(hù)功能是變電站電氣自動(dòng)化技術(shù)的一個(gè)表現(xiàn)形式。計(jì)算機(jī)保護(hù)是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息處理技術(shù)等對(duì)變電站中的電氣設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，其中包括變壓器保護(hù)和線路保護(hù)等。表現(xiàn)形式是實(shí)時(shí)監(jiān)測變電站的運(yùn)行，并且與給定值比較從而修正系統(tǒng)參數(shù)，并顯示修正值。同時(shí)，在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，受總部命令支配，對(duì)變電站運(yùn)行的參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測和診斷，并實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的找到故障點(diǎn)進(jìn)行處理。因此，計(jì)算機(jī)保護(hù)功能是非常有效的。

3.2 對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)中自行診斷功能的應(yīng)用

變電站自動(dòng)化技術(shù)有自我診斷的功能?？梢詫?shí)時(shí)的對(duì)變電站及其設(shè)備進(jìn)行自我檢查，實(shí)時(shí)的傳送監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過對(duì)比驗(yàn)證，快速的找到故障和錯(cuò)誤點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的及時(shí)修復(fù)。變電站自動(dòng)化技術(shù)的該特點(diǎn)可以有效的減少故障的發(fā)生，并且及時(shí)的自檢，減少了運(yùn)行人員的勞動(dòng)，提高了系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

3.3 采集和處理運(yùn)行數(shù)據(jù)

為了保證變電站在發(fā)生故障時(shí)能及時(shí)的反應(yīng)故障點(diǎn)，變電站需要實(shí)時(shí)的采集和處理數(shù)據(jù)，變電站的數(shù)據(jù)采集和處理是電氣自動(dòng)化技術(shù)的基本功能的體現(xiàn)。其采集和處理的數(shù)據(jù)包括很多方面，例如變電站的脈沖數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)等等。在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，通過光電隔離等方式采集獲取無功功率值、各段母線電壓、電流、饋線電流等模擬數(shù)據(jù)，一旦發(fā)生事故，則會(huì)啟動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，對(duì)事故跳閘進(jìn)行解決，并對(duì)斷路器和預(yù)告信號(hào)進(jìn)行處理等。

3.4 能夠及時(shí)準(zhǔn)確的記錄設(shè)備故障

電氣自動(dòng)化還有一個(gè)重要的功能就是能夠及時(shí)準(zhǔn)確的記錄故障數(shù)據(jù)。在變電站發(fā)生故障時(shí)，記錄故障發(fā)生時(shí)的開關(guān)跳合閘狀態(tài)和保護(hù)動(dòng)作的狀態(tài)。從而便于對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行故障分析和通信，從而做出正對(duì)性的改進(jìn)。

3.5 電氣自動(dòng)化的操作和控制

電氣自動(dòng)化還可以實(shí)現(xiàn)在后臺(tái)對(duì)變電站的各種設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操作和控制。而這在變電站正常運(yùn)行中是非常有用的，因?yàn)樽冸娬居捎陔妷旱燃?jí)高以及距離遠(yuǎn)等因素給操作帶來不便，而通過自動(dòng)化平臺(tái)遠(yuǎn)程操作則可以避免很多麻煩。但是與此同時(shí)考慮到故障時(shí)無法進(jìn)行自動(dòng)操作的緣故，應(yīng)同時(shí)安裝自動(dòng)化設(shè)備和人工操作設(shè)備，從而全方位的保證變電站的安全運(yùn)行。

3.6 數(shù)據(jù)記錄和處理的有效性

變電站歷史數(shù)據(jù)的處理也是自動(dòng)化技術(shù)的一部分，其中包括斷路器動(dòng)作的數(shù)據(jù)處理、線路跳閘的數(shù)據(jù)處理和母線電壓的數(shù)據(jù)處理等。該功能對(duì)于變電站的保護(hù)和管理意義重大。同時(shí)，該功能應(yīng)視具體情況而定。

3.7 電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中診斷功能的應(yīng)用

電氣自動(dòng)化系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)部設(shè)施的自行診斷，該功能對(duì)于數(shù)據(jù)傳遞具有很好的促進(jìn)作用，可以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的時(shí)間設(shè)置，從而有利于系統(tǒng)維護(hù)。

4 變電站電氣自動(dòng)化應(yīng)用發(fā)展前景

我國的變電站電氣自動(dòng)化水平近年來快速提高，伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域在不斷革新。但我國自動(dòng)化整體依舊還有很多亟需改進(jìn)的地方，由于我國各地電氣自動(dòng)化設(shè)備的生產(chǎn)很多，并且彼此之間的信息交流不足，導(dǎo)致了他們相互之間的產(chǎn)品不兼容，標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。因此，實(shí)現(xiàn)國際化的標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一的制造設(shè)備，是進(jìn)一步提升我國的現(xiàn)代化和自動(dòng)化水平的發(fā)展趨勢(shì)之一。同時(shí)在變電站領(lǐng)域，隨著自動(dòng)化技術(shù)逐漸大規(guī)模應(yīng)用于變電領(lǐng)域，其發(fā)展也受到了諸多影響。伴隨著電力系統(tǒng)自動(dòng)化水平的提高，其對(duì)變電站自動(dòng)化的要求也逐漸變得越來越高。因此相關(guān)研究者提出了IED 電力自動(dòng)化技術(shù)。相信未來的變電站電氣自動(dòng)化將向著數(shù)字化領(lǐng)域邁進(jìn)。該技術(shù)是指以IEC61850通信規(guī)范為基礎(chǔ)，由智能化一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備分層構(gòu)建的自動(dòng)化程度更高的變電站。它是能夠?qū)崿F(xiàn)變電站內(nèi)智能電氣設(shè)備間信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站。另外，在未來的工作中，以運(yùn)行效率為出發(fā)點(diǎn)，采用測量、保護(hù)和控制合為一體的工作方式，從而更好地實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化。

5 結(jié) 語

伴隨著電力系統(tǒng)的不斷進(jìn)步，由計(jì)算機(jī)技術(shù)引領(lǐng)的變電站電氣自動(dòng)化技術(shù)會(huì)快速發(fā)展。變電站電氣自動(dòng)化技術(shù)有效的解決了變電站運(yùn)行的多方面問題，在其安全運(yùn)行上發(fā)揮著重要作用。與傳統(tǒng)變電站相比，應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)的變電站具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：減少了操作員勞動(dòng)強(qiáng)度，避免了誤操作；簡化了二次接線，減少了占地面積，提高了經(jīng)濟(jì)效益；通過設(shè)備監(jiān)視和自診斷，提高了運(yùn)行可靠性；減少了人員對(duì)設(shè)備的干預(yù)，使人為事故大大減少。但是，我國電力行業(yè)總體的自動(dòng)化水平還不高，電力行業(yè)要實(shí)現(xiàn)全面的自動(dòng)化依舊需要很長的路要走，不過相信，電氣自動(dòng)化技術(shù)必將為我國的電力行業(yè)的快速發(fā)展提供動(dòng)力。

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