研究變電站電力系統(tǒng)的自動(dòng)化智能控制技術(shù)

韋開恒

（明盛建設(shè)工程有限公司 廣西南寧市 530000）

如今，變電站正向智能方向快速發(fā)展，而對(duì)智能變電站而言，引入自動(dòng)化控制技術(shù)是關(guān)鍵所在，必須引起相關(guān)人員的高度重視。在實(shí)際情況中，需要根據(jù)變電站實(shí)際情況，結(jié)合未來發(fā)展要求，選擇適宜的自動(dòng)化控制結(jié)構(gòu)方式，以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的自動(dòng)化控制目標(biāo)。

1 智能變電站

智能變電站由兩部分組成，即信息平臺(tái)與智能高壓設(shè)備。其中，智能高壓設(shè)備有電子式互感器與智能變壓器等多種，對(duì)于智能變壓器，它和控制系統(tǒng)通過通信光纖直接相連，能實(shí)時(shí)采集變壓器運(yùn)行參數(shù)。如果運(yùn)行方式改變，則設(shè)備能以系統(tǒng)電壓和功率為依據(jù)確定是否對(duì)分接頭進(jìn)行調(diào)節(jié)；如果設(shè)備產(chǎn)生問題，則能立即發(fā)出預(yù)警，同時(shí)提供相應(yīng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)，以此在很大程度上減少運(yùn)行管理方面的成本，避免安全隱患的產(chǎn)生，保證設(shè)備運(yùn)行的安全性與可靠性。對(duì)于高壓開關(guān)設(shè)備，主要是指性能極高的控制與開關(guān)設(shè)備，并配備了執(zhí)行裝置、電子設(shè)備與傳感器，能實(shí)現(xiàn)診斷與監(jiān)測。對(duì)于電子式互感器，它主要指的是磁光玻璃與光纖傳感器，能克服老實(shí)互感器各方面缺陷。信息平臺(tái)主要有兩方面功能，第一方面為對(duì)信息進(jìn)行共享，即為管理系統(tǒng)不同上層應(yīng)用進(jìn)行信息采集，第二方面為使縱向信息實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，可為不同上層應(yīng)用提供可靠的信息支撐。所謂智能，實(shí)際上就是人性化，簡單來說就是使變電站做成有人調(diào)節(jié)那樣，如果低壓負(fù)荷量明顯增加，則變電站將送出負(fù)荷增加負(fù)荷量要求的電量，而如果低壓負(fù)荷量明顯減少，則變電站可以送出的實(shí)際電量將減少，以實(shí)現(xiàn)節(jié)省能源的目標(biāo)。

2 智能變電站自動(dòng)化控制主要作用

2.1 保證電能質(zhì)量

引入自動(dòng)化控制后，可減少對(duì)人力的投入，但并不會(huì)因?yàn)槿肆Φ臏p少而使電能質(zhì)量降低，這是因?yàn)樽詣?dòng)化控制可以實(shí)現(xiàn)無人化操作。借助自動(dòng)化控制，可以對(duì)變電站進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，整個(gè)控制過程十分流暢，可以有效提高電力調(diào)度性能[1]。另外，變電站當(dāng)中的不同電氣設(shè)備通過對(duì)自動(dòng)化控制的合理應(yīng)用，能處在良好的運(yùn)行和維護(hù)狀態(tài)，減少故障的產(chǎn)生，延長設(shè)備壽命?？梢?，引入自動(dòng)化控制后，可以有效提升供電能力，使電能質(zhì)量和供電服務(wù)水平得到大幅的提高。

2.2 保證安全性

自動(dòng)化控制實(shí)際上是由計(jì)算機(jī)來控制，在處理某些問題上具有良好的便捷性，進(jìn)而為系統(tǒng)運(yùn)行提供有效保證。在以往的變電站工作中，如果產(chǎn)生故障，將難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致故障不斷發(fā)展，對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行造成影響。而在引入了自動(dòng)化控制以后，細(xì)小的故障亦能及時(shí)被發(fā)現(xiàn)，制定有效保護(hù)對(duì)策，避免故障不斷發(fā)展，造成嚴(yán)重的破壞。另外，在自動(dòng)化控制持續(xù)作用下，如果系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生突發(fā)問題，可以快速報(bào)警，加快人員反應(yīng)速度，使系統(tǒng)始終處在安全穩(wěn)定的狀態(tài)[2]。

2.3 保證管理效率

完成對(duì)變電站的升級(jí)改造后，能有效提高系統(tǒng)控制自動(dòng)化水平，使所有操作都依靠計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)完成，包括數(shù)據(jù)監(jiān)測與記錄，保證數(shù)據(jù)真實(shí)性與精確度，減少人力物力實(shí)際投入。在變電站運(yùn)行過程中，管理人員僅需要對(duì)屏幕進(jìn)行觀察，即可掌握各類參數(shù)與關(guān)鍵性數(shù)據(jù)，同時(shí)在互聯(lián)網(wǎng)的支持下對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)施傳輸。調(diào)度人員在熟悉這些采集到的數(shù)據(jù)后，如果發(fā)現(xiàn)存在異常，應(yīng)立即報(bào)警并進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)與控制，保證程序運(yùn)行規(guī)范性，提高管理效率[3]。

2.4 減少成本費(fèi)用

因自動(dòng)化控制集合了計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)通信，所以可以從根本上消除信息孤島等問題，使資源得到互通共享，保證信息得到最大程度的應(yīng)用。另外，集成電路正得到廣泛應(yīng)用，通過對(duì)集成電路的合理應(yīng)用，能有效減少成本費(fèi)用，不斷提高性價(jià)比，進(jìn)而降低整個(gè)變電站的實(shí)際投資水平，為日后發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。

2.5 降低工作強(qiáng)度

在以往的工作過程中，變電站電力調(diào)度人員必須完成數(shù)據(jù)監(jiān)測，實(shí)際工作量很大，容易產(chǎn)生錯(cuò)誤，而在引入自動(dòng)化控制之后，可依靠計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)測，使資源共享率得到大幅提高。另外，在實(shí)際工作中，相關(guān)工作人員僅需要對(duì)部分樞紐設(shè)備進(jìn)行掌握與控制，同時(shí)實(shí)行淪落值班，以此極大的減少勞動(dòng)強(qiáng)度，減少人為錯(cuò)誤的產(chǎn)生[4]。

3 智能變電站自動(dòng)化控制方式

目前的智能變電站自動(dòng)化控制主要有集中式、分布式和分布分散式三種結(jié)構(gòu)方式。

3.1 集中式

這是最常見的結(jié)構(gòu)方式，在很多領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。利用計(jì)算機(jī)具有的各項(xiàng)功能，擴(kuò)展I/O接口，然后利用這一接口采集準(zhǔn)確的信息，以模擬量為例，在采集完畢后，需進(jìn)行處理，再利用計(jì)算機(jī)來監(jiān)控與保護(hù)。需要注意的是，這種結(jié)構(gòu)方式并非依靠其中一臺(tái)計(jì)算機(jī)來完成，而是由多個(gè)計(jì)算機(jī)進(jìn)行共同完成的，不同計(jì)算機(jī)承擔(dān)不同任務(wù)。以監(jiān)控計(jì)算機(jī)為例，它主要負(fù)責(zé)信息監(jiān)控，并對(duì)電流斷路器實(shí)施應(yīng)急處理[5]。

3.2 分布式

相較于上述集中式，該結(jié)構(gòu)方式特點(diǎn)為自身功能更加擴(kuò)展，利用更多計(jì)算機(jī)，同時(shí)將功能分配至不同計(jì)算機(jī)，使不同計(jì)算機(jī)獨(dú)立完成不同工作，然后由終端系統(tǒng)對(duì)不同計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，數(shù)據(jù)匯總不會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)實(shí)際運(yùn)行造成干擾，通過對(duì)這一結(jié)構(gòu)方式的應(yīng)用，能對(duì)同一時(shí)段不同數(shù)據(jù)進(jìn)行同時(shí)處理，具有很高的數(shù)據(jù)處理效率，這種情況下，即便短時(shí)間內(nèi)涌入大量數(shù)據(jù)，也不會(huì)產(chǎn)生宕機(jī)等問題，同時(shí)，如果其中一個(gè)模塊產(chǎn)生問題，也不會(huì)對(duì)另外的模塊造成影響，以此保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。由于該結(jié)構(gòu)方式具有以上優(yōu)勢特點(diǎn)，所以主要應(yīng)用在維護(hù)等級(jí)相對(duì)加高的智能變電站當(dāng)中，但要注意，變電站的電壓等級(jí)不能太高，否則將失去適用性，產(chǎn)生一系列新的問題。

3.3 分布分散式

從邏輯角度講，該結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可以將整個(gè)變電站的自動(dòng)化控制分成兩層，分別為變電站層，也可稱之為站級(jí)測控單元，和間隔層，也可稱之為間隔單元。部分情況下，也可分成三層，分別為變電站、通信與間隔層。這一系統(tǒng)最大的特點(diǎn)在于設(shè)計(jì)是按照元件及斷路器具體間隔來進(jìn)行的。將變電站一個(gè)斷路器間隔所需要的全部數(shù)據(jù)采集、保護(hù)和控制等功能集中由一個(gè)或幾個(gè)智能化的測控單元完成。對(duì)于測控單元，能直接安裝于斷路器柜，也可安裝于斷路器間隔周圍，互相依靠光纜來通信。該系統(tǒng)的引入象征著變電站正向自動(dòng)化方向快速發(fā)展，能有效減少電纜的使用，避免采用電纜進(jìn)行信息傳送時(shí)產(chǎn)生電磁干擾，保證運(yùn)行可靠性、維護(hù)便利性與可擴(kuò)展性，絕大部分現(xiàn)場工作都能在廠家進(jìn)行。該結(jié)構(gòu)方式主要具有以下優(yōu)勢特點(diǎn)：①提高系統(tǒng)適用性；②間隔單元直接安裝于變電站間隔；③軟件控制功能更加強(qiáng)大；其四，使變電站二次配置更加簡單，能有效減小控制室面積；其五，使變電站不同二次設(shè)備之間更容易的互聯(lián)，減少電纜的使用；最后，結(jié)構(gòu)具有很高的可靠性，且組態(tài)十分靈活，能為檢修提供便利[6]。

4 結(jié)束語

綜上所述，在當(dāng)前的智能變電站當(dāng)中，已經(jīng)廣泛普及了自動(dòng)化控制，通過自動(dòng)化控制的引入，能有效減小系統(tǒng)運(yùn)行故障發(fā)生率，保證系統(tǒng)運(yùn)行安全性與穩(wěn)定性，并減少成本，降低工作強(qiáng)度，這對(duì)電力行業(yè)未來發(fā)展有著十分重要的作用和意義?；诖?，相關(guān)部門與企業(yè)應(yīng)正確認(rèn)識(shí)這一技術(shù)具有的特點(diǎn)優(yōu)勢，同時(shí)不斷加強(qiáng)開發(fā)與研究，促使技術(shù)日益完善，為電力事業(yè)未來發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)，提供可靠的技術(shù)支撐。