電網(wǎng)系統(tǒng)中電氣自動化應(yīng)用技術(shù)的探討

何羨麗

摘 要：電網(wǎng)系統(tǒng)是電力系統(tǒng)中重要的組成部分，起著輸送電能的作用。變電站在電網(wǎng)系統(tǒng)中起著關(guān)鍵性的作用，在電網(wǎng)系統(tǒng)不斷升級的過程中，變電站綜合自動化技術(shù)也隨之提升，原有的電氣自動化與應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)無法滿足升級的要求，需要進行升級。在文章中，首先介紹了電網(wǎng)系統(tǒng)自動化，接著分析了電網(wǎng)系統(tǒng)自動化存在的問題，最后探討了電網(wǎng)系統(tǒng)中電氣自動化應(yīng)用技術(shù)的升級措施。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)系統(tǒng)；電氣自動化應(yīng)用技術(shù)；變電站

前言

早期的電網(wǎng)系統(tǒng)中，通過變電站的綜合自動化系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用，實現(xiàn)系統(tǒng)自動化，然而在電網(wǎng)系統(tǒng)自動化發(fā)展的過程中，綜合自動化技術(shù)越來越無法滿足系統(tǒng)升級的要求，并且影響變電站監(jiān)控系統(tǒng)的效果。對此，需要對電網(wǎng)系統(tǒng)中電氣自動化應(yīng)用技術(shù)進行升級改造，促使變電站系統(tǒng)自動化技術(shù)與電網(wǎng)系統(tǒng)的升級相適應(yīng)，提升電網(wǎng)系統(tǒng)的有效性，促進電氣企業(yè)的發(fā)展。

1 電網(wǎng)系統(tǒng)自動化概述

1.1 電網(wǎng)調(diào)度自動化

在電網(wǎng)系統(tǒng)中，調(diào)度有著十分重要的作用，通過電網(wǎng)調(diào)度控制中心的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、工作站、服務(wù)器等，實現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度自動化，在進行網(wǎng)絡(luò)連接時，以電力系統(tǒng)專用的廣域網(wǎng)為基礎(chǔ)，下級電網(wǎng)調(diào)度控制中心、調(diào)度范圍內(nèi)的發(fā)電廠、變電站終端設(shè)備均是電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)中的組成部分[1]。在電網(wǎng)系統(tǒng)中，通過調(diào)度自動化，在進行電力生產(chǎn)時，數(shù)據(jù)采集可以實現(xiàn)實時化，電網(wǎng)運行的安全性監(jiān)測與分析同樣可以實現(xiàn)實時。同時，還可對電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行評估，預(yù)測電力負荷，保證電力企業(yè)在運營的過程中，充分的滿足市場需求。

1.2 變電站自動化

傳統(tǒng)的變電站在運行的過程中，需要由人工進行操作和監(jiān)視，受到工作量大等多方面因素的限制，工作效率比較差。實現(xiàn)變電站自動化之后，電話人工操作以及人工監(jiān)視均被取代，促使工作效率大幅度的提升，在對變電站進行監(jiān)視時，功能擴大，有效地保證了變電站運行的安全性[2]。在變電站自動化中，主要的內(nèi)容就是全面監(jiān)督和有效控制站內(nèi)運行的電氣設(shè)備，常規(guī)的電磁式設(shè)備全部被取代，換為全微機化的裝置；二次設(shè)備數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化，選擇電纜時，首選計算機電纜或光纖電纜；利用計算機對變電站操作進行監(jiān)視，實現(xiàn)監(jiān)視屏幕化；變電站監(jiān)視過程中，需要進行管理，記錄大量數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，實現(xiàn)自動化之后，這些工作均由計算機來取代，提升了工作效率。

1.3 發(fā)電廠分散測控系統(tǒng)

采用分層分布式結(jié)構(gòu)設(shè)計發(fā)電廠分散測控系統(tǒng)，系統(tǒng)包含四大組成部分，一是過程控制單元，二是運行員工作站，三是工程師工作站，四是冗余的高速數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)[3]。在過程控制單元中，包含兩個部分，一是可冗余配置的主控模件，與智能I/O模件通訊時，通過冗余的I/O總線來實現(xiàn)，二是智能I/O模件。過程控制單元直接面向生產(chǎn)過程，現(xiàn)場變送器、熱電偶、熱電阻等產(chǎn)生的信號均傳至此單元，運算處理之后，信號輸出，執(zhí)行機構(gòu)接收信號之后進行生產(chǎn)。

2 電網(wǎng)系統(tǒng)自動化中存在的問題

2.1 監(jiān)控系統(tǒng)運作問題

在原有的變電站監(jiān)控系統(tǒng)中，工業(yè)控制計算機為系統(tǒng)的重點，向上和間隔層設(shè)備通信，對于間隔層設(shè)備需向上傳輸?shù)母鞣N信息，工業(yè)控制計算機進行相應(yīng)處理。此外，需要通過向上設(shè)備實現(xiàn)通信的還包含遠方調(diào)度主站，在工業(yè)控制計算機的作用下，將調(diào)度子站的功能充分的發(fā)揮出來。工業(yè)控制計算機還具有人機交互、監(jiān)視、控制和管理的功能，通過這些功能，變電站正常運行，并實現(xiàn)繼電保護。然而，電網(wǎng)系統(tǒng)升級之后，在變電站監(jiān)控系統(tǒng)的過程中，系統(tǒng)發(fā)生癱瘓的可能性非常大。

2.2 監(jiān)護系統(tǒng)保護機制問題

在變電站運行的過程中，安全性非常重要，監(jiān)控系統(tǒng)通過對變電站運行的監(jiān)控，在變電站出現(xiàn)安全問題時，通過預(yù)警功能提示工作人員，后臺控制系統(tǒng)控制監(jiān)控系統(tǒng)的預(yù)警功能，但當(dāng)后臺監(jiān)控機無法正常運行時，監(jiān)控系統(tǒng)預(yù)警功能就會失效，這樣一來，當(dāng)變電站發(fā)生安全問題時，工作人員無法及時地趕到現(xiàn)場，導(dǎo)致變電站運行受到影響。

2.3 增容存在限制性

原有監(jiān)控系統(tǒng)在設(shè)計時，受到多方面因素的限制，軟件及硬件的配置都比較低，從而導(dǎo)致監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性比較差。電網(wǎng)系統(tǒng)升級之后，監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)版本仍為舊版本，在變電站運行中，需要隨著電網(wǎng)而升級，這就需要進行增容，進行增容改造時，會受到比較大的限制，而且系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性也會受到影響。

3 電網(wǎng)系統(tǒng)中電氣自動化應(yīng)用技術(shù)升級措施

3.1 升級思路

在原有的變電站監(jiān)控系統(tǒng)中，通過間隔層的各個測控裝置，實時采集數(shù)據(jù)信息，完成后，將信息傳輸至通信層，隨后，在傳送至變電站層，變電站層對數(shù)據(jù)信息進行相應(yīng)的處理之后，變?yōu)椴僮餍畔ⅲ祷刂镣ㄐ艑?，通信層依?jù)具體的操作信息，控制間隔層?，F(xiàn)如今，隨著各項科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電氣自動化應(yīng)用技術(shù)在升級的過程中可采用的新技術(shù)越來越多，這其中，占據(jù)主要優(yōu)勢的技術(shù)有兩種，一種是以太網(wǎng)局域技術(shù)，一種是TCP/IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在變電站自動化系統(tǒng)的站內(nèi)局域網(wǎng)通信升級改造中，發(fā)揮主要作用的兩種技術(shù)，對此，在進行升級時，可充分利用這兩種技術(shù)的優(yōu)勢，在此技術(shù)上形成升級思路：在監(jiān)控系統(tǒng)中，如果IED裝置不存在以太網(wǎng)通信功能，那么將其連接到以太網(wǎng)中，促使監(jiān)控系統(tǒng)在運行的過程中，具有比較高的獨立性，而且監(jiān)控系統(tǒng)和運動轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)在運行的過程中，相互之間不會產(chǎn)生任何干擾。

3.2 升級方案

目前，RS-485、RS-422和RS-232為多數(shù)保護測控裝置、IED裝置采用的串行接口，其所使用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為規(guī)約轉(zhuǎn)換器。在進行數(shù)據(jù)通訊時，通過RS-485、RS-422和RS-232串行接口以、以太網(wǎng)接口等共同實現(xiàn)，利用相關(guān)程序處理之后，傳輸至監(jiān)控系統(tǒng)或其他系統(tǒng)中。在升級方案中，采用規(guī)約轉(zhuǎn)換器的同時，還使用嵌入式遠動子站，規(guī)約轉(zhuǎn)換器的串口為雙串口，遠動子站為智能型通信管理機，系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)采集完成之后，通過電纜，規(guī)約轉(zhuǎn)換器接受并處理之后，傳輸至調(diào)動中心，實現(xiàn)調(diào)度。

3.3 串口服務(wù)

在電網(wǎng)系統(tǒng)的變電站自動化系統(tǒng)中，串口通信設(shè)備為重要組成部分，本設(shè)計方案中所采用Atop公司生產(chǎn)的SE5116系列4網(wǎng)口16串口設(shè)備，此設(shè)備既可以作為規(guī)約轉(zhuǎn)換器，還可以發(fā)揮串口的作用，連接以太網(wǎng)，實現(xiàn)RS-485、RS-422和RS-232串行接口與以太網(wǎng)相連接，這樣一來，間隔層數(shù)據(jù)收集完成之后，調(diào)度主站可以直接接收信息。之所以會選用該型號的串口通信服務(wù)器，主要是因為其在使用過程中，外圍配置設(shè)備及存儲裝置均不具備，在進行操作時，可作為服務(wù)器使用，具有比較高的獨立性，而且風(fēng)扇裝置也不需要，由此，在進行布線和串口時，所具備的擴充性比較強，與網(wǎng)絡(luò)直接進行連接，程序及設(shè)置不需做出任何更改，具有非常好的便利性。

4 結(jié)束語

電網(wǎng)系統(tǒng)是電力系統(tǒng)中重要的組成部分，包含變電、輸電與配電三個部分，承擔(dān)著輸送與分配電能的任務(wù)。變電站是電網(wǎng)系統(tǒng)中的重中之重，在其運行的過程中，需要具備非常高的安全性，監(jiān)控系統(tǒng)負責(zé)監(jiān)視變電站的運行，在電網(wǎng)系統(tǒng)升級的過程中，監(jiān)控系統(tǒng)也需要進行升級，通過以太網(wǎng)及各種新技術(shù)的應(yīng)用，提升監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控作用，保證變電站的安全運行。

參考文獻

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[3]李猜.關(guān)于電氣自動化在電氣工程中的應(yīng)用分析[J].河南科技，2014（4）：122.