變電站綜合自動化技術(shù)探討

胡裕民

摘? ?要：電力事業(yè)的快速發(fā)展使得綜合自動化系統(tǒng)在變電站中得到了廣泛應(yīng)用，大幅促進(jìn)變電站自動化水平以及運(yùn)行管理水平的提升，為電力系統(tǒng)的創(chuàng)新進(jìn)步提供了巨大動力。本文簡單介紹變電站綜合自動化系統(tǒng)，研究相應(yīng)的自動化技術(shù)，并就技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：變電站? 綜合自動化技術(shù)? 系統(tǒng)? 發(fā)展

變電站作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，其在電力系統(tǒng)自動化發(fā)展進(jìn)程中扮演著重要角色。只有實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動化，才能有效推進(jìn)電力系統(tǒng)自動化發(fā)展進(jìn)程，促進(jìn)配網(wǎng)調(diào)度自動化，大幅提升電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量。變電站綜合自動化的實(shí)現(xiàn)需要利用大量關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建結(jié)構(gòu)合適的綜合自動化系統(tǒng)，基于完善系統(tǒng)與先進(jìn)技術(shù)保障自動化的有效實(shí)現(xiàn)。

1? 變電站綜合自動化系統(tǒng)

變電站綜合自動化系統(tǒng)是集自動化技術(shù)、電子技術(shù)、通信技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)于一體的綜合化系統(tǒng)，其能夠?qū)崿F(xiàn)變電站的自動化運(yùn)行管理、維護(hù)以及遠(yuǎn)距離監(jiān)測控制，同時(shí)基于數(shù)據(jù)共享促進(jìn)變電站一體化發(fā)展，全面提高變電站運(yùn)行管理水平。變電站綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括以下幾種。

1.1 集中式結(jié)構(gòu)

顧名思義，變電站綜合自動化系統(tǒng)集中式結(jié)構(gòu)能夠?qū)λ行畔⑦M(jìn)行集中處理，所有計(jì)算及處理工作都是由一個(gè)CPU完成。因此該結(jié)構(gòu)多用于規(guī)模較小的變電站，而且可以減少占地面積。該結(jié)構(gòu)除了難以實(shí)現(xiàn)對大量計(jì)算、處理工作的同時(shí)進(jìn)行外，還存在信號傳輸精度偏低且易受干擾、系統(tǒng)維護(hù)難度高、拓展性差等劣勢。

1.2 集中分布式結(jié)構(gòu)

集中分布式結(jié)構(gòu)是將變電站運(yùn)行管理的相關(guān)數(shù)據(jù)及處理進(jìn)行科學(xué)分類，并讓不同計(jì)算機(jī)完成不同功能，簡單來說就是利用多個(gè)CPU對多發(fā)性事件進(jìn)行同步處理，大幅提高處理效率。通常來說，該結(jié)構(gòu)多用于大規(guī)模的中、低變電站自動化系統(tǒng)中，如果用于高壓系統(tǒng)較易產(chǎn)生故障。該結(jié)構(gòu)的各個(gè)功能模塊與其他功能模塊都存在數(shù)據(jù)傳遞與通信路徑，因此在實(shí)際傳輸數(shù)據(jù)時(shí)系統(tǒng)能夠自動優(yōu)選最合適的渠道，有效規(guī)避數(shù)據(jù)傳輸困難的情況。而且集中分布式結(jié)構(gòu)的拓展性良好，維護(hù)簡單，即便系統(tǒng)局部發(fā)生故障，其他部分也能正常運(yùn)行并實(shí)現(xiàn)對應(yīng)功能。

1.3 分層分布式結(jié)構(gòu)

分層分布式結(jié)構(gòu)將變電站綜合自動化系統(tǒng)區(qū)分為2或3個(gè)層次，分別為變電站層、間隔層或者變電站層、間隔層、通信層。該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)在于測控單元和斷路器間隔較近，因此通信可以直接通過電纜實(shí)現(xiàn)，大幅保障了通信的安全性、穩(wěn)定性與可靠性。同時(shí)該結(jié)構(gòu)便于拓展，局部故障不會對整個(gè)系統(tǒng)的其他部分造成影響，是當(dāng)前適用性最普遍的結(jié)構(gòu)。

2? 變電站綜合自動化技術(shù)

2.1 數(shù)據(jù)采集與處理

變電站綜合自動化系統(tǒng)的運(yùn)行離不開數(shù)據(jù)，只有對所有相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)采集、整合與處理，才能充分保障變電站自動化運(yùn)行與維護(hù)。在實(shí)際運(yùn)行管理中，需要對進(jìn)線及饋線的電流、電壓、功率等進(jìn)行采集，同時(shí)也需要對母線電壓與電流數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，另外變壓器油溫、電容器室室溫等也是必不可少的重要數(shù)據(jù)，但凡缺少其中一樣數(shù)據(jù)，都會對變電站自動化運(yùn)行與管理造成巨大影響。在采集數(shù)據(jù)后，還需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，主要包括運(yùn)行參數(shù)統(tǒng)計(jì)、分析與計(jì)算等，從而通過數(shù)據(jù)準(zhǔn)確掌握變電站實(shí)際運(yùn)行情況，為自動化運(yùn)行管理的實(shí)現(xiàn)提供數(shù)據(jù)支撐。當(dāng)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時(shí)，變電站綜合自動化系統(tǒng)能夠進(jìn)行自動報(bào)警，從而保障變電站運(yùn)行安全。常見的設(shè)備越限報(bào)警包括開關(guān)變位報(bào)警、設(shè)備運(yùn)行越限報(bào)警、保護(hù)裝置動作報(bào)警等，而且在報(bào)警的過程中系統(tǒng)會自動記錄越限值以及起止時(shí)間，為相關(guān)人員分析問題和進(jìn)行處理提供可靠參考。

2.2 微機(jī)保護(hù)和操作閉鎖

變電站綜合自動化系統(tǒng)包含大量設(shè)備與線路，規(guī)模巨大，系統(tǒng)復(fù)雜，設(shè)備類型多樣，較易出現(xiàn)各種問題，需要加強(qiáng)保護(hù)。微機(jī)作為綜合自動化系統(tǒng)的核心部分，更要加強(qiáng)對其的有效保護(hù)。在對微機(jī)進(jìn)行保護(hù)時(shí)通常需要對線路、變壓器、母線、電容器、備用電源自動投入及自動重合閘等進(jìn)行保護(hù)，一旦發(fā)現(xiàn)其中某些部件存在動作故障，只需要通過操作終端正確選擇對應(yīng)的保護(hù)類型與定值就能就能實(shí)現(xiàn)快速而有效地修改。操作人員還可以直接在CRT屏幕上操作斷路器與隔離開關(guān)，遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)對電容器組的投切管理，確保電容器穩(wěn)定運(yùn)行，保護(hù)計(jì)算機(jī)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。另外為了規(guī)避計(jì)算機(jī)故障時(shí)不能操作被控設(shè)備的問題，必須在設(shè)備操控中保留人工操作手段，進(jìn)一步強(qiáng)化風(fēng)險(xiǎn)防控能力。而且為了減少人為原因的系統(tǒng)問題，還需要加強(qiáng)權(quán)限管理，操作閉鎖正是實(shí)現(xiàn)權(quán)限管理的重要技術(shù)手段，只有輸入正確授權(quán)口令后才能解除閉鎖。

2.3 人機(jī)聯(lián)系

綜合自動化系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)主控室以及遠(yuǎn)程控制，這就需要用到人機(jī)聯(lián)系技術(shù)。當(dāng)變電站有工作人員值班時(shí)，工作人員在主控室進(jìn)行人機(jī)聯(lián)系與操作;當(dāng)變電站無人值班時(shí)，相關(guān)人員則需要通過遠(yuǎn)程控制中心進(jìn)行人機(jī)聯(lián)系與操作。人機(jī)聯(lián)系功能能夠讓工作人員直接通過CRT屏幕完成報(bào)警界限設(shè)置、信號復(fù)歸、數(shù)據(jù)打印等操作。

3? 電站綜合自動化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

3.1 發(fā)展現(xiàn)狀

當(dāng)前我國220kV以上高壓變電站基本上都應(yīng)用了綜合自動化技術(shù)，全面提高了變電站運(yùn)行管理水平，為變電站的安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。隨著現(xiàn)代技術(shù)的不斷進(jìn)步，變電站綜合自動化技術(shù)的智能化程度必然會越來越高。當(dāng)前變電站綜合自動化系統(tǒng)基本上采取現(xiàn)場總線型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行通信。由于傳統(tǒng)串行通信結(jié)構(gòu)的通信距離較短，難以完全滿足變電站運(yùn)行實(shí)際需求，而且在變電站高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下，該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的通信質(zhì)量還會受到一定影響，故而現(xiàn)場總線型結(jié)構(gòu)適用性更佳。現(xiàn)場總線型結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)信道共享，能夠以更少的成本實(shí)現(xiàn)更為高效的通信。另外變電站綜合自動化系統(tǒng)通常采用雙網(wǎng)絡(luò)保障單元功能實(shí)現(xiàn)，將監(jiān)控單元與其他單元分隔開來，充分保障了系統(tǒng)高效運(yùn)行。

3.2 發(fā)展趨勢

隨著綜合自動化技術(shù)的不斷創(chuàng)新與進(jìn)步，其能夠以更加先進(jìn)、智能化、人性化的方式支持變電站運(yùn)行管理。首先是數(shù)據(jù)采集與處理將逐步實(shí)現(xiàn)同步化。當(dāng)前變電站對數(shù)據(jù)的自動化采集與處理是分開進(jìn)行的，這在一定程度上影響了數(shù)據(jù)利用的效率，無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測。而在數(shù)據(jù)采集與處理同步后，數(shù)據(jù)的處理與利用效率將得到顯著提升，實(shí)時(shí)監(jiān)測的滯后性將被大幅削弱，從而更加可靠地保障變電站運(yùn)行質(zhì)量與效率。數(shù)據(jù)采集與處理的同步需要用到智能控制開關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)對海量不同類型數(shù)據(jù)的同時(shí)處理。其次是人際操作界面規(guī)范化與人性化。人機(jī)操作界面越規(guī)范和人性化，能夠幫助維護(hù)人員以統(tǒng)一的方法對變電站設(shè)備故障進(jìn)行檢修與處理，大幅縮短檢修時(shí)間，保障檢修質(zhì)量，降低維修成本。最后是監(jiān)控保護(hù)技術(shù)智能化發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，變電站監(jiān)控保護(hù)技術(shù)將逐漸實(shí)現(xiàn)一體化，同時(shí)智能程度也將大幅提升，按照單元對系統(tǒng)進(jìn)行整體、局部監(jiān)控和保護(hù)。

4? 結(jié)語

變電站綜合自動化技術(shù)是推動變電站運(yùn)行管理自動化、智能化發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，同時(shí)也是促進(jìn)現(xiàn)代智能電網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。只有加大綜合自動化系統(tǒng)及技術(shù)的研發(fā)力度，重視技術(shù)創(chuàng)新與進(jìn)步，加強(qiáng)技術(shù)優(yōu)化與應(yīng)用，利用先進(jìn)技術(shù)構(gòu)建更為科學(xué)與先進(jìn)的變電站綜合自動化系統(tǒng)，才能為我國電力事業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展提供可靠支持。

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