淺析變電系統(tǒng)變電站自動(dòng)化技術(shù)

紀(jì)旭東 李云水

[摘 要] 伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)在各行各業(yè)中得到了普遍應(yīng)用。變電系統(tǒng)引入自動(dòng)化技術(shù)，在市場(chǎng)多元化發(fā)展態(tài)勢(shì)下，對(duì)于系統(tǒng)的性能和可靠性都有所改進(jìn)，從而提高了變電站的經(jīng)濟(jì)效益。本文針對(duì)變電系統(tǒng)的特點(diǎn)，對(duì)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其軟件系統(tǒng)進(jìn)行分析，并對(duì)其未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)做簡(jiǎn)要展望。

[關(guān)鍵詞] 變電系統(tǒng)；自動(dòng)化技術(shù)；電網(wǎng)

運(yùn)用自動(dòng)化技術(shù)對(duì)于變電系統(tǒng)變電站進(jìn)行管理，主要是采用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，綜合通信技術(shù)以及電子信號(hào)處理技術(shù)等，以實(shí)現(xiàn)對(duì)于變電站的各種設(shè)備以及工作流程進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)視，并具有自動(dòng)控制和保護(hù)的功能。

一、變電站自動(dòng)化系統(tǒng)特點(diǎn)

變電站自動(dòng)化系統(tǒng)是一種微機(jī)控制系統(tǒng)，其中涵蓋計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)，模塊化軟件技術(shù)以及通信技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)字化集成管理，并可以遠(yuǎn)程操縱。從變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的組成上來(lái)看，其危機(jī)保護(hù)單元、后臺(tái)管理機(jī)相互連接，在通信網(wǎng)絡(luò)的作用下，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化管理，同時(shí)還連接打印機(jī)，以便于打印各種資料和數(shù)據(jù)。與變電站二次系統(tǒng)相比較，自動(dòng)化系統(tǒng)提高了電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性，而且還適應(yīng)了現(xiàn)代化能源管理。

1.綜合化功能。微機(jī)保護(hù)單元除了具有保護(hù)和控制的功能之外，還可以實(shí)施測(cè)量。變電站自動(dòng)化系統(tǒng)就是將這些功能根據(jù)需要加以整合，成為一個(gè)功能性更強(qiáng)的自動(dòng)化保護(hù)單元，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)連結(jié)起來(lái)，采用通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)和信息的傳輸。

2.微機(jī)化結(jié)構(gòu)。變電站自動(dòng)化系統(tǒng)主要所采用的是計(jì)算機(jī)技術(shù)，系統(tǒng)的主要元件也是通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。微機(jī)化管理是自動(dòng)化系統(tǒng)主要的管理結(jié)構(gòu)，在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的支持下，數(shù)據(jù)的采集和傳輸，計(jì)算機(jī)保護(hù)和遠(yuǎn)程控制都可以同時(shí)操作和運(yùn)行，過(guò)程中所設(shè)計(jì)的各種參數(shù)都會(huì)在數(shù)據(jù)庫(kù)中保存。根據(jù)需要，各種歷史數(shù)據(jù)可以隨時(shí)上傳，進(jìn)入到調(diào)度自控化系統(tǒng)，還能夠使用打印機(jī)打印出來(lái)。

3.智能化的運(yùn)行管理。變電站自動(dòng)化系統(tǒng)在微機(jī)保護(hù)單元的控制下，當(dāng)系統(tǒng)處于網(wǎng)路常態(tài)運(yùn)行的時(shí)候，能夠?qū)嵤┳晕以\斷。診斷出來(lái)的結(jié)果可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的通信技術(shù)傳輸至后臺(tái)管理機(jī)，而且在保護(hù)單元的界面上，也同時(shí)顯示出故障提示，以便于自動(dòng)化運(yùn)行人員對(duì)于保護(hù)單元的信息隨時(shí)掌握，并在故障出現(xiàn)的時(shí)候即時(shí)處理。

二、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將各個(gè)功能板塊連接起來(lái)，也可以使用串行的方法。采用這種方式所建立起來(lái)的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，可以使分散開(kāi)來(lái)的自動(dòng)化系統(tǒng)帶動(dòng)多臺(tái)計(jì)算機(jī)同時(shí)運(yùn)行。采用這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)在于，如果局部發(fā)生故障，其他模塊依然可以正常運(yùn)行，因此具有良好的安全可靠性。一般中低壓變電站可以選用這種自動(dòng)化技術(shù)，選擇使用的安裝方式為分層組屏、集中組屏兩種。

2.分層式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。分層式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是目前較為常用自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。在設(shè)計(jì)方法上，將功能設(shè)備分散地安裝在功能性設(shè)備附近處，也可以將其安裝在開(kāi)關(guān)的柜子旁邊以便于操作，而這些被分散安裝的保護(hù)單元、單元控制、間隔層的數(shù)據(jù)等等，所指向的都是電器的一次回路設(shè)備，或者是電器間隔設(shè)備，各個(gè)功能相互之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)連接起來(lái)。因此，這種分層式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)所采用的方法被形象地稱(chēng)為“面向?qū)ο蟆钡脑O(shè)計(jì)方法。

三、變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)

變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的組成包括有采集與監(jiān)控軟件、管理軟件和網(wǎng)絡(luò)通訊軟，3個(gè)部分。

1.采集與監(jiān)控軟件。采集與監(jiān)控軟件的功能性在于承擔(dān)著設(shè)備的溫度、電壓、氣壓、功率等等信號(hào)數(shù)據(jù)采集工作，對(duì)于數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，通過(guò)分析判斷事故，整理打表、控制輸出。其監(jiān)控的功能主要體現(xiàn)在做好變電站設(shè)備運(yùn)行的各個(gè)環(huán)節(jié)的監(jiān)控工作，不但要堅(jiān)實(shí)運(yùn)行的安全可靠性，還要對(duì)于運(yùn)行狀態(tài)做好記錄。

2.管理軟件。管理軟件的控制主要是由管理人員來(lái)操作的，其工作任務(wù)就是將信息數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，根據(jù)所顯示信息來(lái)調(diào)整設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，以及承擔(dān)著故障處理工作。管理軟件所獲取的信息是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊裝置來(lái)完成的，對(duì)于所接受到的信息進(jìn)行處理之后，將相應(yīng)的命令傳輸給工控機(jī)。

3.網(wǎng)絡(luò)通訊軟件。網(wǎng)絡(luò)通訊軟件承擔(dān)著監(jiān)控管理層與單元之間，以及各個(gè)單元之間的通信工作。在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)通訊是基礎(chǔ)，除了承擔(dān)著信息的傳輸任務(wù)之外，還調(diào)度中心與管理層之間所建立起來(lái)的遠(yuǎn)程聯(lián)系，也需要網(wǎng)絡(luò)通訊來(lái)完成，而且還強(qiáng)化了監(jiān)控作用。

四、變電站自動(dòng)化技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

1.構(gòu)成全分散式網(wǎng)絡(luò)型結(jié)構(gòu)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。將原本按照分散考慮的變電站設(shè)備進(jìn)行模塊化管理。充分地利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將多個(gè)電氣單元以及間隔單元的管理通過(guò)一個(gè)模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。建立分層分散式的自動(dòng)化系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)在于可以突破由于地域分散而產(chǎn)生不利管理，運(yùn)用光纖通信技術(shù)實(shí)施網(wǎng)絡(luò)化管理，就可以將分散的集成功能模塊、主變電器的保護(hù)裝置以及高壓線路的保護(hù)裝置相互之間連接起來(lái)，一種全分散式的網(wǎng)絡(luò)型機(jī)構(gòu)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)形成了。

2.開(kāi)發(fā)通用的數(shù)字化設(shè)備管理平臺(tái)。目前變電站自動(dòng)化技術(shù)在設(shè)備的使用和維護(hù)上，普遍具有專(zhuān)一性，各自廠家之間都有各自的維護(hù)操作方式，接口更是無(wú)法通用。隨著變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，利用網(wǎng)絡(luò)將多功能數(shù)字平臺(tái)，軟件和硬件平臺(tái)為國(guó)家統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，并且能夠適應(yīng)多樣化需求。為了適應(yīng)自動(dòng)化控制，并能夠有效維護(hù)，變電站自動(dòng)化將被設(shè)計(jì)為開(kāi)放性的。保護(hù)功能上經(jīng)過(guò)優(yōu)化后被綜合在一起，以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化多功能保護(hù)，從而專(zhuān)用設(shè)備發(fā)展為通用管理設(shè)備。

3.計(jì)算機(jī)控制發(fā)展為網(wǎng)絡(luò)智能控制。隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，變電站的電氣設(shè)備在集成化的過(guò)程中，逐漸地形成了控制智能化和保護(hù)整體化。斷路器裝置和變電系統(tǒng)的各種保護(hù)裝置在智能化技術(shù)高度發(fā)展的今天，逐漸地提高其應(yīng)用效率。比如，為了提高設(shè)備的空間使用率，可以對(duì)于各個(gè)連接設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化、協(xié)調(diào)，使設(shè)備的各項(xiàng)使用功能更具有靈活性。另外，還要將數(shù)據(jù)的不一致性對(duì)大程度地消除，并提高數(shù)據(jù)采集以及控制的質(zhì)量，增強(qiáng)變電系統(tǒng)的抗風(fēng)險(xiǎn)性。

五、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，國(guó)家電網(wǎng)對(duì)于變電站安全運(yùn)行的可靠性要求也越來(lái)越高，采用綜合自動(dòng)化系統(tǒng)不但能夠提高電能服務(wù)質(zhì)量，而且能夠降低運(yùn)行成本，成為了電力系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展的主要趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

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