微機(jī)自動(dòng)化技術(shù)在變電站電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用

【摘要】科技的快速發(fā)展，推動(dòng)了變電站高壓電氣系統(tǒng)自動(dòng)化的不斷完善，電力系統(tǒng)在時(shí)代的發(fā)展中不斷更新。高壓電氣系統(tǒng)自動(dòng)化監(jiān)控管理與信息技術(shù)自動(dòng)化應(yīng)用息息相關(guān)，其實(shí)計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)的結(jié)合體，具有功能綜合、結(jié)構(gòu)分布分層、屏幕監(jiān)控、智能管理等特點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】變電站；高壓電氣系統(tǒng)；微機(jī)自動(dòng)化

傳統(tǒng)儀器是變電站自動(dòng)化高壓電氣系統(tǒng)自動(dòng)化的主要部分，其主要職能除了測量、監(jiān)控外，更重要的是它的集中顯示控屏、遠(yuǎn)動(dòng)屏和中央信號(hào)功能給它帶來了便捷，繼電保護(hù)功能也是非常重要的，微機(jī)控制技術(shù)是其核心。這是傳統(tǒng)儀器所無法比擬的，它主要有兩大部分，分布為微型計(jì)算機(jī)組和集成控制電路。要想更好的綜合運(yùn)用變電站自動(dòng)化綜合系統(tǒng)，就要不斷提高其技術(shù)含量，協(xié)調(diào)好自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)和通信三者之間的關(guān)系。

1、變電站高壓電氣系統(tǒng)的特征

在建立局域網(wǎng)通信監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，變電站電氣自動(dòng)化系統(tǒng)通過各種裝置包括計(jì)算機(jī)保護(hù)裝置、自動(dòng)化裝置、遠(yuǎn)動(dòng)裝置的等采集各種量化信號(hào)，變電站電氣系統(tǒng)的監(jiān)控和調(diào)度工作的核心是程序，程序是由微型計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)信號(hào)來處理的，并且要計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理的信號(hào)進(jìn)行鑒別，自動(dòng)高壓電氣控制系統(tǒng)是電氣自動(dòng)化系統(tǒng)最重要的部分，而局域網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)是協(xié)調(diào)各個(gè)部分的紐帶。變電站高壓電自動(dòng)化系統(tǒng)有三項(xiàng)基本職能，分別為繼電保護(hù)、自動(dòng)控制和遠(yuǎn)動(dòng)功能，其具有綜合性，表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：

（1）功能綜合化：現(xiàn)代變電高壓電氣自動(dòng)化技術(shù)大多綜合性強(qiáng)、科技含量高，這是現(xiàn)代科技發(fā)達(dá)的結(jié)果，使其具備多項(xiàng)技術(shù)交錯(cuò)配合的特點(diǎn)，一級(jí)設(shè)備和二級(jí)設(shè)備室變電站電氣系統(tǒng)的基本設(shè)備。其中，計(jì)算機(jī)具備監(jiān)控和保護(hù)兩個(gè)系統(tǒng)，分布負(fù)責(zé)儀表、操作、變送電、中央信號(hào)的綜合顯示和故障記錄、位置測定、接地選線、自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)負(fù)荷、電閘重啟等的綜合管理。其高度的綜合性是通過局域網(wǎng)集合統(tǒng)一成一個(gè)綜合自動(dòng)管理體系實(shí)現(xiàn)的。

（2）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分布、分層化：高壓電自動(dòng)化系統(tǒng)除了其他職能設(shè)備系統(tǒng)外，還有更重要的微機(jī)保護(hù)和數(shù)據(jù)采集，它們都是以分布的形式存在的。每個(gè)子系統(tǒng)的多個(gè)CPU是為滿足各種功能而設(shè)的，其數(shù)量龐大，以便更好的滿足這個(gè)系統(tǒng)的有機(jī)綜合需求，其具備完整性和高度的協(xié)調(diào)性。變電站自動(dòng)系統(tǒng)的風(fēng)采除了變電站層之外，還有間隔層，變電站層和間隔層圍繞其系統(tǒng)做分層分布方式分散。

（3）操作監(jiān)控屏幕化：變電站的電氣自動(dòng)化需要主控站。調(diào)度室和彩色屏幕顯示器三者的協(xié)調(diào)作用，因此其不需要人員值班和操作，就可以全方位監(jiān)控和操作設(shè)備和輸電線路。計(jì)算機(jī)的CRT顯示器的主體作用明顯，它除了能夠觀測變電站的實(shí)時(shí)情況之外，還能夠操作開關(guān)設(shè)備。

（4）通信局域網(wǎng)絡(luò)化：計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和光纖通信技術(shù)在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中得到廣泛普及。因而，這種特性使傳統(tǒng)變電站復(fù)雜的電纜得以簡化，這給施工帶來了極大的便利，其抗電磁干擾能力強(qiáng)、數(shù)據(jù)傳送速度快，因而滿足了實(shí)時(shí)性的需求，其具有組態(tài)靈活、易于擴(kuò)展和可靠性大高的特點(diǎn)。

（5）運(yùn)行管理智能化：智能化體現(xiàn)在功能和自我診斷兩方面。功能自動(dòng)化指的是自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)報(bào)表、自動(dòng)調(diào)節(jié)電壓無功、小電流接地選線、事故判斷和處理等，另一方面指的是在線自診斷，并且將結(jié)果輸送到遠(yuǎn)方的主控的。智能性體現(xiàn)在系統(tǒng)在監(jiān)測設(shè)備的同時(shí)，也在時(shí)刻檢測系統(tǒng)是否存在故障。

（6）測量顯示數(shù)字化：變電站原來的指針式儀表之所以會(huì)被取代，是因?yàn)槠渚哂袦?zhǔn)確度不高和讀數(shù)不方便的缺點(diǎn)，而微機(jī)監(jiān)控的CRT顯示器恰恰有這方面的優(yōu)勢。打印機(jī)、打印報(bào)表方面快捷，卻帶了人工抄表記錄。這樣不僅提高了勞動(dòng)效率，同時(shí)也提高了測量的精度和強(qiáng)化了管理的科學(xué)性。

變電站電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展的主要原因是其具有上述明顯特征。因而，近幾年來，變電站電氣自動(dòng)化的快速發(fā)展吸引了大眾的注意，因?yàn)楣δ艿牟粩嗤晟疲蚨鋵⒊蔀榻窈笞冸娬镜闹行?，變電改造也得以不斷完善和發(fā)展。

2、自動(dòng)化信息技術(shù)的應(yīng)用

2.1建立變電站高壓電氣系統(tǒng)自動(dòng)化

現(xiàn)場控制層的信息不斷發(fā)展，變電站自動(dòng)系統(tǒng)最重要的設(shè)備就是視頻、音頻等信息方面的設(shè)備，這主要得益于變電站自動(dòng)化水平的提高，因而，要求站級(jí)設(shè)備要不斷提高，加強(qiáng)通信能力。設(shè)備數(shù)據(jù)的交換，快速才是硬道理，因此站級(jí)設(shè)備之間的互聯(lián)要快速，應(yīng)該采用廣域網(wǎng)。全站數(shù)據(jù)的綜合、分類、優(yōu)化、儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)發(fā)是站級(jí)設(shè)備的主要職能，實(shí)現(xiàn)這一職能必須在信息匯總的基礎(chǔ)上，通過數(shù)據(jù)庫和優(yōu)化運(yùn)算等手段。

為了實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)互聯(lián)功能的多樣性，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的遠(yuǎn)傳端口必須同時(shí)具備低頻通信接口（包括載波和微波）和ATM接入及充分利用廣域網(wǎng)等著兩個(gè)條件。變電站自動(dòng)化系統(tǒng)廣泛運(yùn)用廣域網(wǎng)—局域網(wǎng)—現(xiàn)場總線的結(jié)構(gòu)，因而其具備投資小、安裝簡便、易于維護(hù)、組態(tài)靈活和高效可靠的特點(diǎn)。

2.2建立自動(dòng)化通信網(wǎng)絡(luò)

接入變電站內(nèi)的局域網(wǎng)的形式多樣化。其有兩種接入方式，一是先由微機(jī)綜合處理數(shù)據(jù)后，現(xiàn)場總線以TCP/IP（計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議）的方式接入站內(nèi)局域網(wǎng)，二是通過通信裝置（直流、交流、電量等智能裝置）接入站內(nèi)局域網(wǎng)。數(shù)據(jù)共享離不開局域網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)是局域網(wǎng)和國家電力網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的基礎(chǔ)。在ATM網(wǎng)的基礎(chǔ)上，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)增加了V24接口。小范圍內(nèi)可以使用局部網(wǎng)絡(luò)（Local Network），但是必須依據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)定，以模擬接口（mx）和數(shù)字接口作為備用通道。這個(gè)系列使計(jì)算機(jī)具備了工作獨(dú)立和交換數(shù)據(jù)兩個(gè)職能。局部網(wǎng)絡(luò)除了有局部區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（簡稱局域網(wǎng)LAN）之外，還有計(jì)算機(jī)交換（CBX）。局域網(wǎng)是運(yùn)用最廣泛的，它普及的原因是實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)和通信，其有四大因素也是不可或缺的，分別為拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、傳輸介質(zhì)、傳輸控制盒通信方式。

局域網(wǎng)的傳輸通道有多樣，其中最主要的有兩種，分為有線和無線，有線用的是雙絞線和同軸電纜和光纖，其存在通道傳輸速度低的特點(diǎn)，其速度為每秒幾兆特比。其適用于近距離傳輸，并且成本低。電纜線的性能比雙絞線好，遠(yuǎn)距離和大容量的運(yùn)輸都比較適合使用電纜線，尤其是他的抗干擾能力也比電纜線。

2.3實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)化的技術(shù)支持

配備電自動(dòng)化系統(tǒng)最大的問題就是通信問題，這就要求網(wǎng)絡(luò)載波通信技術(shù)要跟上時(shí)代的步伐，不斷加強(qiáng)。1995年，配電載波通信受到大家的關(guān)注，這與IEC發(fā)布的配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)（技術(shù)文件和報(bào)告）有關(guān)。IEC標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)描述了基于配電載波通信系統(tǒng)（DLC）配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的系統(tǒng)（DAS）的系統(tǒng)構(gòu)成。系統(tǒng)的功能性決定了DAS系統(tǒng)的有效結(jié)構(gòu)選擇。

3、結(jié)語

今天，電力系統(tǒng)的應(yīng)用離不開電力網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)化，這主要得益于科技的高度發(fā)展。變電站的職責(zé)就是實(shí)現(xiàn)供電網(wǎng)絡(luò)和實(shí)際用戶之間的電力能轉(zhuǎn)換，因此其實(shí)供電系統(tǒng)中不可或缺的部分。而變電站中最重要的部分是高壓電氣系統(tǒng)，高壓系統(tǒng)自動(dòng)化給相關(guān)人員的工作帶來了極大的便利，也提高了供電系統(tǒng)的運(yùn)行效率和穩(wěn)定性。自動(dòng)化技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，變電站電氣系統(tǒng)的自動(dòng)化和智能化發(fā)展將成為我國電力能資源的主力軍。

參考文獻(xiàn)

[1]詹紅霞.電力系統(tǒng)及自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，2008.

[2]何熊.變電站自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展[J].湖北電力，2010，28（4）：12-13.

[3]周斌.網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在變電站自動(dòng)化中的應(yīng)用[J].珠江現(xiàn)代建設(shè)，2007，65（2）：41-44.