無人值守變電站發(fā)展與電力自動化應(yīng)用

周鑫 余海

【摘 要】當(dāng)今電力系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展日趨成熟，無人值守變電站的出現(xiàn)開始取代人工值守操作化的變電站，電力系統(tǒng)發(fā)展到電力自動化應(yīng)用階段。在這個發(fā)展階段，變電站除了自身的工作效率得到提高之外，還為整個電力行業(yè)節(jié)省了大量的人力物力資源。本文就結(jié)合無人值守變電站的發(fā)展，談?wù)勲娏ψ詣踊木唧w應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】無人值守；變電臺；電力自動化

無人值守變電站，顧名思義，就是變電站內(nèi)沒有值班工作人員進行常規(guī)的操作、對電力安全進行監(jiān)控。作為一種新興模式，無人值守的變電站一方面減少了值守人員的勞動力報酬開支，有效節(jié)約整個電力系統(tǒng)運行的成本費用，另一方面也提高了變電臺的管理效率，使得電網(wǎng)技術(shù)更加智能化。電力自動化綜合利用了電子裝置設(shè)備、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、儀器表盤等各種相關(guān)技術(shù)，實現(xiàn)了變電臺的整個發(fā)電過程的檢測、監(jiān)控、管理、優(yōu)化，能夠在達到發(fā)電生產(chǎn)效率最優(yōu)化的最終目標(biāo)的同時，兼顧電力能源的低消耗量和電力系統(tǒng)運行的安全。

一、無人值守變電站的發(fā)展歷程

1.自動化無人值守變電站的出現(xiàn)

在20世紀60年代以前，我國變電站一直是使用人工值守的模式，這種模式的缺點表現(xiàn)為投入的人力物力管理成本較高，值守人員的效率低下。隨著20世紀80年代中期北京清華大學(xué)研制并實際運行了35kv變電站自動化系統(tǒng)后，無人值守變電站的使用才正式在全國普及，它在提高變電站管理效率和節(jié)省管理成本方面，都有了質(zhì)的提升。

2.智能變電站的應(yīng)用

智能變電站的突出特點是采用了先進的智能設(shè)備，這種智能設(shè)備能夠迅速實現(xiàn)變電站的網(wǎng)絡(luò)信息傳達、信息資源共享、數(shù)字化手段操控，對于數(shù)據(jù)的信息的采集，它也可以完全實現(xiàn)自動化手段，例如自動化采集、自動化測量、自動化控制、自動化保護等多種功能，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)一些高級化功能，例如根據(jù)自身適應(yīng)的需要來實現(xiàn)對電網(wǎng)的實時控制、變電站聯(lián)網(wǎng)的決策分析以及協(xié)同交匯技術(shù)，這樣的高級智能可以讓相鄰的變電站之間實現(xiàn)信息的調(diào)度。

與傳統(tǒng)的變電站相比，在智能變電站中加入了大量的新設(shè)備和新技術(shù)的使用，例如新設(shè)備中的電子互動感應(yīng)器、智能化接收器、交換機設(shè)備等方面的應(yīng)用給變電站的信息傳輸帶來了便捷，再結(jié)合狀態(tài)監(jiān)測和智能輔助控制技術(shù)，變電站的智能化系統(tǒng)就基本形成。具體改變表現(xiàn)在如下方面：

（1）智能變電站的二次設(shè)備采用網(wǎng)絡(luò)化裝置，電信告警信號、直流和交流電壓控制采用GOOSE技術(shù)，該技術(shù)是由IEC61850通信規(guī)范所定義的一種通信機制，具體功能是用于快速傳輸變電站的命令、告警、指示的信息，同時也可以傳送開關(guān)量和諸如變壓器溫度、檔位的模擬量。智能電子設(shè)備IED負責(zé)單個GOOSE信息的發(fā)送和接受。

（2）狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)和智能輔助控制技術(shù)可以及時一次性獲取到各種特征的獨立變量，進而分析判斷設(shè)備的可靠性能，及早發(fā)現(xiàn)電路系統(tǒng)潛在的故障，保證用戶安全用電。

（3）變電站的圖像監(jiān)視、主變壓器的防火報警、采暖通風(fēng)等輔助系統(tǒng)都需要一個智能化的系統(tǒng)來統(tǒng)一控制管理，智能變電站的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)就能很好地把這一些孤立的輔助設(shè)備有機地整合起來。

二、電力自動化應(yīng)用分析

網(wǎng)絡(luò)計算機的設(shè)置在電力自動化的運用過程中發(fā)揮著重要的作用，它能夠針對變電站的實際運行情況進行相關(guān)的管理與分析。變電站管理程序的規(guī)范化和效率化在很大程度上來說，是由于電力自動化的應(yīng)用后產(chǎn)生的價值，具體表現(xiàn)為以下方面：

1.電力傳送制動技術(shù)的應(yīng)用

在整個電力傳送制動系統(tǒng)中，變頻器是整個傳送制動技術(shù)的關(guān)鍵因素。在電力傳動運行過程中的變頻調(diào)速，主要就是靠變頻器的正常運轉(zhuǎn)來實現(xiàn)的，它由幾個基本部分組成：整流器（交流電變直流電）、逆變器（直流電變交流電）、濾波器、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元、微處理單元等組成。變頻器在電力設(shè)備中的運用越來越廣泛，例如它可以用于產(chǎn)品的節(jié)能減排、減少資源消耗，可以說誰研究出先進的變頻器系統(tǒng)，誰就占據(jù)了電力行業(yè)技術(shù)市場的鰲頭。以瑞士的ABB公司為例，作為全球電力化技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)，該公司是由瑞典的阿西亞公司和瑞士的布朗勃法瑞公司合并而成，為世界范圍內(nèi)提供發(fā)電機和低壓產(chǎn)品，例如可用于全部渦輪機類型的變壓器、發(fā)電機、中低壓產(chǎn)品以及二次回路變電站，目前已建立了世界范圍內(nèi)規(guī)模最大的變壓器生產(chǎn)制造基地和絕緣體制造中心。

2.人工操作與計算機運算整合化應(yīng)用

如今科學(xué)技術(shù)行業(yè)正處于飛速發(fā)展的階段，電力技術(shù)對變電站的設(shè)備要求也更為嚴格。變電站二次回路里的直流電源屏作為承載提供直流電控制和保護電源開關(guān)的關(guān)鍵設(shè)備，直接影響著人們對變電站供電量的需求。目前國際上通用的直流電源屏都采用的是軟開關(guān)技術(shù)，這種技術(shù)是應(yīng)用物理中的簡諧振動原理， 使開關(guān)器件中的電壓按正弦或準(zhǔn)正弦規(guī)律發(fā)生變化，把多級變換的交流電變成穩(wěn)定的直流電。當(dāng)電流為零時， 變換器關(guān)斷；當(dāng)電壓為零時，變換器開通 ，從而減少開關(guān)損耗和用電安全。最后，智能后臺設(shè)備系統(tǒng)就可以通過可編程邏輯控制器（PLC）將采集到的開關(guān)用量和電流、電壓輸入輸出模擬量進行計算機運算處理，使它們可以獲得人為的控制。

3.信息通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用

建立一個穩(wěn)定性好、傳輸速率快的通信網(wǎng)絡(luò)一方面是變電站自動化的必然條件，另一方面還是整個電力系統(tǒng)運行實現(xiàn)管理自動化的前提基礎(chǔ)。在計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還沒有來臨的時代，電力系統(tǒng)傳輸信息只能依賴于簡單的異步串行通信技術(shù)，這種通信技術(shù)傳播速率相對較低，系統(tǒng)站點間的應(yīng)用擴展十分困難，整個通信網(wǎng)絡(luò)顯得過于凌亂復(fù)雜。當(dāng)計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)興起之后，特別是應(yīng)用到變電站的自動化系統(tǒng)中時，信息的傳送在頻帶寬度的可容性、穩(wěn)定性、擴展性、經(jīng)濟性和兼容性方面都有了質(zhì)的提升，局域網(wǎng)的優(yōu)勢在于數(shù)據(jù)傳輸速率很快，傳播距離很短，不會產(chǎn)生很多錯誤代碼，其中以總線型拓撲結(jié)構(gòu)的以太網(wǎng)應(yīng)用程度最為廣泛，其他的局域網(wǎng)類型，如FDDI網(wǎng)、Token Ring令牌環(huán)網(wǎng)也比較常用。

三、結(jié)束語

伴隨著我國電力科技的不斷研究和探索，無人值守變電站在發(fā)展的過程當(dāng)中其范圍規(guī)模也會越來越大，這正是因為它不但能夠提高變電站的管理效率，這種管理效率來自于電力行業(yè)的勞動力資源的減少，而且還促進了我國電力系統(tǒng)行業(yè)的發(fā)展，進一步促進了社會效益和經(jīng)濟效益的提升，為電力系統(tǒng)的安全運行和穩(wěn)定發(fā)展起到了重要的積極作用。總而言之，無人值守變電站發(fā)展的成功也是和電力自動化的應(yīng)用息息相關(guān)的，這種高科技智能技術(shù)在符合社會科學(xué)技術(shù)發(fā)展潮流的同時，也最大程度地滿足了人們的日常用電生活，相信在無人值守變電站未來的發(fā)展中，人們會對其中的電力自動化技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)獲益更多。對于變電站數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用而言，無人值守并不是電力行業(yè)不需要科技人才，關(guān)于電力自動化的研究項目也絕不僅僅是一個短期工程，必須順著科技浪潮的腳步不斷前進，才能夠獲得國家所需要的可持續(xù)化發(fā)展。

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