變電站電力系統(tǒng)及其自動化技術(shù)的應(yīng)用探討

【摘 要】隨著我國電子信息技術(shù)的進(jìn)步，變電站電力系統(tǒng)在作業(yè)與管理的過程中都能應(yīng)用電子信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)其自動化，從而節(jié)省了人力資本，提高了工作效率與準(zhǔn)確性。本文通過對自動化系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用作出討論，進(jìn)而對自動化技術(shù)的優(yōu)化提出建議。

【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng)；自動化；應(yīng)用

一、引言

電力系統(tǒng)供電過程是通過變電站切斷或接通線路、調(diào)整電壓來完成的，變電站作為輸配電的中軸與集結(jié)點(diǎn)，在電力系統(tǒng)中起著十分重要的作用，不但保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行，還起到有效調(diào)配的作用，另外，變電站對于系統(tǒng)的安全也起著監(jiān)控與保障作用。

變電站主要分為：升壓變電站，主網(wǎng)變電站，二次變電站，配電站。計(jì)算機(jī)軟件的開發(fā)與信息系統(tǒng)的應(yīng)用完全可以實(shí)現(xiàn)變電站設(shè)備的自動化操作，這樣不但大大的降低了職工的工作強(qiáng)度。電力系統(tǒng)自動化就是要實(shí)現(xiàn)自動的掌控和監(jiān)視電力從出廠到供應(yīng)的全過程，確保電力輸配過程更有效和通暢。

變電站實(shí)行有效的自動化控制，可以實(shí)現(xiàn)電力供應(yīng)的快捷、準(zhǔn)確、安全，也可以降低損耗。經(jīng)過幾十年的自動化系統(tǒng)升級，目前以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制的自動化系統(tǒng)達(dá)到了很高的穩(wěn)定與效率的要求。其自動化系統(tǒng)的組成包括變電站監(jiān)控系統(tǒng)、保護(hù)與故障錄波系統(tǒng)、電氣二次設(shè)備、電量采集設(shè)備、主設(shè)備在線監(jiān)測等系統(tǒng)。在計(jì)算機(jī)與遙控技術(shù)相結(jié)合的程度越來越高的今天，應(yīng)用與升級自動化系統(tǒng)，是電力系統(tǒng)在技術(shù)上要不斷研究與完善的步驟。

二、電力系統(tǒng)自動化的作業(yè)流程

（一）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接

對于計(jì)算機(jī)普及程度已經(jīng)很高的今天，自動化系統(tǒng)就是通過計(jì)算機(jī)控制來完成動作，對自動化的綜合系統(tǒng)來說，第一步首先是布網(wǎng)，主要是在中心地帶布置控制所，安裝調(diào)控中心裝置，以此為基礎(chǔ)布置網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，作為中心調(diào)控場所，安裝配套的控制裝置與監(jiān)督裝置對變電站進(jìn)行信息服務(wù)以及對電廠信息進(jìn)行反饋，對供電過程進(jìn)行遠(yuǎn)方監(jiān)視與控制。在監(jiān)控中遇到問題可以及時(shí)的處理?？傮w來說，就是按照自動化控制計(jì)劃，布置立體的網(wǎng)絡(luò)管理體系，形成全面暢通的指令傳輸和信息轉(zhuǎn)達(dá)系統(tǒng)。

（二）計(jì)算機(jī)調(diào)度控制

中心計(jì)算機(jī)組對電網(wǎng)運(yùn)行情況通過配套的監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行調(diào)控，監(jiān)控設(shè)備在相關(guān)數(shù)據(jù)與工作現(xiàn)場攝像方面進(jìn)行記錄和監(jiān)管，并通過編制各種報(bào)表及時(shí)上報(bào)上級信息系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)分析處理、系統(tǒng)異常報(bào)警、事故原因分析等方面的工作。對于系統(tǒng)設(shè)置的自動恢復(fù)操作，也可以通過自動恢復(fù)與重復(fù)操作來恢復(fù)正常運(yùn)行，對于損壞不能使用的部分，立即啟用備用裝置。中心計(jì)算機(jī)調(diào)配系統(tǒng)以對監(jiān)管設(shè)備的控制為核心，對于不同的設(shè)備都有不同的監(jiān)控儀表以及信息處理裝置，最終通過中心計(jì)算機(jī)與分層計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間的溝通，以及控制計(jì)算機(jī)和終端硬件以及監(jiān)控裝置的結(jié)合，加上軟件的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)自動化與遠(yuǎn)程控制。

（三）電力系統(tǒng)的綜合自動化對分層控制。

中心計(jì)算機(jī)連接的是具體操作的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，也就是分支系統(tǒng)，變電站、發(fā)電廠、調(diào)度中心通過多層級的電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)形成網(wǎng)絡(luò)，通過層層的控制，實(shí)現(xiàn)對各個(gè)組織的分層管理，按照所管轄的功能范圍對控制功能進(jìn)行分擔(dān)和綜合的協(xié)調(diào)，以此來達(dá)到系統(tǒng)的合理經(jīng)濟(jì)以及可靠運(yùn)行目的方面的控制系統(tǒng)。

三、電力系統(tǒng)自動化運(yùn)行中存在的問題

（一）計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)管理中容易造成沖突

由于電力系統(tǒng)涉及的內(nèi)容、線路、節(jié)點(diǎn)較多，對于一個(gè)整套的自動化控制系統(tǒng)來說，中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，也分為多個(gè)層級與職能的部門，不同層級由不同的主觀部門來管理、運(yùn)行與維護(hù)，不但有主系統(tǒng)還有分系統(tǒng)，其中間環(huán)節(jié)與手續(xù)較多，也會造成系統(tǒng)管理困難。例如，為了確保系統(tǒng)安全，由于各層級的系統(tǒng)硬件及網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行與維護(hù)往往是定期與不定期的進(jìn)行，而維護(hù)的內(nèi)容、標(biāo)準(zhǔn)由于分管節(jié)點(diǎn)太多，可能造成時(shí)滯與信息不暢、不對稱的問題。

（二）既有信息設(shè)備種類與型號較多

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自動化系統(tǒng)的軟硬件更新升級的速度也變得越來越快，尤其是電力系統(tǒng)，其設(shè)備的更新?lián)Q代走在了各個(gè)行業(yè)的前面，而對于舊的設(shè)備、還能夠使用的設(shè)備，往往還保留使用，且不同廠家提供的設(shè)備的紛繁混雜，也成了管理的難點(diǎn)，更成為了涉及安全設(shè)備管理的難點(diǎn)。例如，DMS系統(tǒng)、WAMS系統(tǒng)、EMS系統(tǒng)，匯集交換機(jī)，防火墻，隔離裝置，故障檢測系統(tǒng)等等，有的設(shè)備在更新過程中并不一定兼容，新舊設(shè)備在使用中會產(chǎn)生效率搭配上的差異，這些不但給設(shè)備的運(yùn)行帶來了不穩(wěn)定性，也給維護(hù)人員帶來了壓力，對于調(diào)度來說需要使用各種不同的命令與口徑去監(jiān)督設(shè)備的運(yùn)行情況，構(gòu)成了不穩(wěn)定的操作因素。

（三）電力系統(tǒng)控制中的安全問題

智能化與自動化并不等于完全的操作由系統(tǒng)自主，隨著電網(wǎng)的建設(shè)發(fā)展以及電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，電力系統(tǒng)的智能性越來越高，自動化操作的誤差越來越小，而人們在潛意識上對電力系統(tǒng)的運(yùn)行安全就放松了警惕。電力系統(tǒng)的安全問題主要來自于設(shè)備和環(huán)境兩個(gè)方面，而這兩個(gè)方面的控制需要人來監(jiān)控，首先，自動化系統(tǒng)無論是軟件還是硬件方面，在長時(shí)間的連續(xù)使用中，會出現(xiàn)設(shè)備的老化、數(shù)據(jù)存儲能力下降、數(shù)據(jù)計(jì)算錯(cuò)誤，甚至控制系統(tǒng)癱瘓。第二，老舊系統(tǒng)存在硬件老化的狀況，大大降低了系統(tǒng)的運(yùn)行效率與安全性，自動化系統(tǒng)安全管理的風(fēng)險(xiǎn)加大。第三，由于設(shè)備與系統(tǒng)在各層級上不統(tǒng)一，不同的系統(tǒng)與硬件維修耗時(shí)較長，監(jiān)控設(shè)備經(jīng)常發(fā)生故障，信息傳輸也容易與其他后臺系統(tǒng)發(fā)生紊亂。環(huán)境因素造成的安全風(fēng)險(xiǎn)主要表現(xiàn)人為環(huán)境與操作環(huán)境。人跡混雜、運(yùn)行環(huán)境不良會使電源安全存在較大隱患，需要對電源進(jìn)行相關(guān)的維護(hù)管理。隨著信息化的發(fā)展，監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)還有受到病毒和黑客攻擊的危險(xiǎn)。自然環(huán)境的因素也不能輕視，包括地震、暴雨、大風(fēng)等情況也會影響到電力自動化整體系統(tǒng)的安全。對于安全問題的處理，一定要做到人控與機(jī)控的相結(jié)合，在安全控制上仍然以人為主，機(jī)控作為最有效的參考，對于現(xiàn)場仍然要有人的巡視和檢查、監(jiān)測。

（四）系統(tǒng)之間的聯(lián)系障礙

由于操作系統(tǒng)與系統(tǒng)所承擔(dān)的內(nèi)容越來越多，各系統(tǒng)之間僅能實(shí)現(xiàn)弱連接現(xiàn)象。弱連接就是指各系統(tǒng)只對需要與其他系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)的通信機(jī)配置了網(wǎng)關(guān)，而系統(tǒng)內(nèi)其他服務(wù)器未配置網(wǎng)關(guān)，這種相對獨(dú)立的系統(tǒng)設(shè)計(jì)給網(wǎng)管軟件的部署帶來了一定的限制。

四、電力系統(tǒng)自動化的發(fā)展方向

電力系統(tǒng)的自動化的發(fā)展首先要全面建立DMS系統(tǒng)，DMS系統(tǒng)是對電氣系統(tǒng)進(jìn)行綜合管理的系統(tǒng)，能夠使電氣設(shè)備的使用效率得到大幅度提高，使控制監(jiān)測系統(tǒng)得到優(yōu)化，進(jìn)而使大面積停電故障自動控制到最低，提高供電的穩(wěn)定性，管理人員也能根據(jù)該系統(tǒng)準(zhǔn)確的隨時(shí)掌握整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行情況以及相關(guān)數(shù)據(jù)。

其次，互感器的開發(fā)與使用是國際研究的趨勢，針對不同的情況與條件研究與使用各種類型的互感器（電子式互感器），可以連接傳輸系統(tǒng)和二次變換器的一個(gè)或多個(gè)電流或電壓傳感器，將被測量按比例傳送給測量儀器、儀表和保護(hù)或控制裝置。電子式互感器對變電站自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變革和功能的不斷完善及技術(shù)性能的進(jìn)一步提高，將起很有力的推動作用，它的應(yīng)用將全面促進(jìn)數(shù)字化的變電站自動化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。

集成系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫管理的應(yīng)用。數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確計(jì)算與處理、數(shù)據(jù)的共享是計(jì)算機(jī)自動化應(yīng)用的一個(gè)主要特點(diǎn)，將保護(hù)和監(jiān)控功能集成到同一裝置中，再經(jīng)過信息系統(tǒng)的處理，是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的主要手段。未來對于信號、信息如何轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)進(jìn)而對各個(gè)區(qū)域、節(jié)點(diǎn)能夠更加全面、準(zhǔn)確的控制，是電力系統(tǒng)自動化研發(fā)的又一方向。

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