變電站自動(dòng)化系統(tǒng)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用研究

張智翔，李陸伊

（國(guó)網(wǎng)陜西省電力有限公司漢中供電公司，陜西 漢中 723000）

1 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)

1.1 變電站自動(dòng)化的含義

變電站自動(dòng)化系統(tǒng)能夠自主采集變電站各方面數(shù)據(jù)信息，還可對(duì)其中各種設(shè)備實(shí)施遠(yuǎn)距離遙控操作。在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中，可做到調(diào)控一體化以及電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)等性能的整體使用。配電區(qū)域內(nèi)包含泵站、酒店以及水廠等部分敏感客戶(hù)，為此應(yīng)確保兩路電源來(lái)源于不同變電站，借助自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)（Automatic Transfer Switching，ATS）自行改變功能，加強(qiáng)對(duì)用戶(hù)供電的安全性及可靠性。

1.2 自動(dòng)化變電站的構(gòu)造

對(duì)自動(dòng)化變電站展開(kāi)整體把握，主要分成3個(gè)部分，分別是過(guò)程層、站控層以及間隔層。對(duì)于前者的核心組成因素就是自動(dòng)化部件以及部分設(shè)備，而部件中零件就是過(guò)程層關(guān)鍵因素，其部件功能是將電網(wǎng)中各種數(shù)據(jù)信息進(jìn)行歸納整理，隨后將其呈現(xiàn)于統(tǒng)一的操作平臺(tái)，便于相關(guān)工作者可以清楚了解到完整電網(wǎng)真實(shí)狀態(tài)[1]。

2 智能電網(wǎng)概述

智能電網(wǎng)優(yōu)勢(shì)較為突出，主要表現(xiàn)在以下7個(gè)方面：第一，能夠避免外界不良因素對(duì)其產(chǎn)生的影響，實(shí)現(xiàn)各方面能源的接入需求；第二，該電網(wǎng)將智能化技術(shù)和信息技術(shù)等優(yōu)勢(shì)集中，使電網(wǎng)設(shè)備使用效率大幅度提升，降低能源方面損耗，并且利用技術(shù)融合等方式對(duì)電網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)真實(shí)情況展開(kāi)全方位監(jiān)控，能夠及時(shí)察覺(jué)電網(wǎng)故障，第一時(shí)間實(shí)施自我診斷、決策及修復(fù)；第三，可對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行集成和共享，精準(zhǔn)呈現(xiàn)出電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)圖，為其做出正確決策提供支撐；第四，可強(qiáng)化電網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)成效，加強(qiáng)資產(chǎn)利用效率，降低成本投入；第五，在電網(wǎng)發(fā)生重大干擾問(wèn)題時(shí)，仍能夠?yàn)楸姸嘤脩?hù)供電，防止大范圍停電問(wèn)題發(fā)生；第六，具有較強(qiáng)兼容性，可滿(mǎn)足分布式電源、微電網(wǎng)的接入，并且可提供眾多用戶(hù)有效互動(dòng)；第七，加大清潔能源在終端能源消費(fèi)中所占比例，將自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用至智能電網(wǎng)構(gòu)建中，借助強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合模式，大幅度提升電網(wǎng)輸配工作質(zhì)量及效率，進(jìn)而使各流程工作進(jìn)行的越發(fā)順利且高效[2]。智能電網(wǎng)組成如圖1所示。

圖1 智能電網(wǎng)組成

3 在智能電網(wǎng)中應(yīng)用變電站系統(tǒng)的重要性

3.1 優(yōu)化電能質(zhì)量

在電網(wǎng)中應(yīng)用自動(dòng)化控制后，能夠有效降低人力方面的投入，不會(huì)對(duì)電能品質(zhì)產(chǎn)生不良影響，這主要是自動(dòng)化控制可做到無(wú)人化操作。通過(guò)此種控制方法，能夠?qū)ψ冸娬菊归_(kāi)隨時(shí)監(jiān)控，促使整個(gè)管控環(huán)節(jié)順利進(jìn)行，真正實(shí)現(xiàn)優(yōu)化電力調(diào)度功能的作用。此外，變電站中的各種電氣設(shè)備借助對(duì)自動(dòng)化控制的有效使用，可使其時(shí)刻保持在穩(wěn)定運(yùn)行及維護(hù)狀態(tài)，減低故障發(fā)生概率，使設(shè)備使用年限得以延長(zhǎng)[3]。

3.2 提高電網(wǎng)安全性、穩(wěn)定性

自動(dòng)化控制主要通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，在解決部分故障時(shí)有著一定便捷性，以此為系統(tǒng)正常工作提供充分保障。在過(guò)去變電站運(yùn)行過(guò)程中，一旦發(fā)生故障，就無(wú)法第一時(shí)間將其找出，致使問(wèn)題蔓延開(kāi)來(lái)，從而對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)形成不良影響。但是，應(yīng)用自動(dòng)化控制后，細(xì)微故障也可及時(shí)察覺(jué)，從而提出行之有效保護(hù)措施，以免問(wèn)題惡化，形成重大財(cái)產(chǎn)損失。此外，在自動(dòng)化控制不斷作用下，系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)突發(fā)事件，能夠及時(shí)發(fā)出警報(bào)，提高相關(guān)工作者反應(yīng)速度，進(jìn)一步使系統(tǒng)時(shí)刻保持在安全和穩(wěn)定狀態(tài)[4]。

4 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

4.1 優(yōu)化基礎(chǔ)服務(wù)質(zhì)量

在智能電網(wǎng)中使用變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)如下：一是能夠?qū)ΡO(jiān)測(cè)范疇內(nèi)企業(yè)用電、家庭用電以及商業(yè)用電等負(fù)荷類(lèi)型用電總量、負(fù)荷、電流、電壓及功率因數(shù)等用電數(shù)據(jù)信息進(jìn)行精準(zhǔn)呈現(xiàn)及查詢(xún)；二是給出企業(yè)用戶(hù)名稱(chēng)、類(lèi)別、配變名稱(chēng)、接入配電容量、接入時(shí)間以及生產(chǎn)安排情況等基本數(shù)據(jù)信息；三是得出變電站系統(tǒng)用電情況的研究結(jié)果，同時(shí)對(duì)變電站設(shè)備狀態(tài)及維修養(yǎng)護(hù)實(shí)施系統(tǒng)管控，讓用戶(hù)可以第一時(shí)間了解變電站真實(shí)運(yùn)行狀態(tài)[5]。

4.2 加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)安全防護(hù)工作

變電站電氣自動(dòng)化運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)平穩(wěn)且良好運(yùn)行，對(duì)強(qiáng)化自動(dòng)化控制效率及確保變電站正常工作有著極為重要的影響，在具體發(fā)展歷程中加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的安全防護(hù)工作，已逐漸演變?yōu)樽冸娬倦姎庾詣?dòng)化運(yùn)轉(zhuǎn)管理工作主要因素。網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的安全防護(hù)作業(yè)中，無(wú)論是管理方還是設(shè)計(jì)方都需要從防雷接電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安全防護(hù)軟件安裝使用、操作工作者等級(jí)權(quán)限制定等角度入手，整體落實(shí)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的安全防護(hù)工作，以此保證變電站電氣自動(dòng)化及電力有序運(yùn)轉(zhuǎn)[6]。

4.3 變電站綜合自動(dòng)化保護(hù)

變電站綜合自動(dòng)化體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。該系統(tǒng)屬于一種將變電站當(dāng)成管理對(duì)象，將優(yōu)化管理能力作為目標(biāo)，整體借助微機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)等各種高新技術(shù)的自動(dòng)化管控系統(tǒng)，能夠完成變電站中全部設(shè)備各種物理量的及時(shí)收集、保存及研究工作，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的遠(yuǎn)距離監(jiān)控及管理。通過(guò)不斷完善，該系統(tǒng)已有大幅度提升，逐步成為現(xiàn)階段電網(wǎng)和高新技術(shù)融合應(yīng)用的代表性案例[7]。

5 強(qiáng)化智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)工程運(yùn)行成效的方法

5.1 完善變電站系統(tǒng)框架構(gòu)造

在智能變電站構(gòu)造模式中，要實(shí)施變電站系統(tǒng)化框架構(gòu)造，讓智能變電站性能及結(jié)構(gòu)更加健全，進(jìn)一步落實(shí)好各種設(shè)備的有效融合。智能變電站進(jìn)行設(shè)備組件構(gòu)造，以此保障變電站整體和部分設(shè)備間性能保持在良好狀態(tài)，促使其智能檢測(cè)與控制等功能越發(fā)完善。變電站系統(tǒng)框架構(gòu)造過(guò)程中，針對(duì)智能設(shè)備需求實(shí)施板塊化設(shè)計(jì)模式和分散控制模式，從而確保其在系統(tǒng)化構(gòu)造模式中能夠?qū)Ω鞣N設(shè)備單獨(dú)工作和協(xié)調(diào)運(yùn)行，并且推動(dòng)了變電站硬件系統(tǒng)功能的提升。在軟件框架構(gòu)建中，借助構(gòu)件技術(shù)使軟件需求與智能變電站真實(shí)情況相吻合，還可以實(shí)施合理化組裝，進(jìn)而達(dá)到智能變電站性能的重新組合，借此保障其各種性能的完備[8]。

5.2 整體展現(xiàn)出自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)管控優(yōu)勢(shì)

智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)在實(shí)際建設(shè)環(huán)節(jié)中，必須要具備較強(qiáng)技術(shù)管理，該管理是所有流程的核心構(gòu)成因素，需要擁有相應(yīng)技術(shù)的管理能力，充分展現(xiàn)管理技術(shù)優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步提升工作效率。如何呈現(xiàn)管理技術(shù)優(yōu)勢(shì)，是當(dāng)前工作人員需要重點(diǎn)思考的問(wèn)題。為實(shí)現(xiàn)智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)無(wú)須工作者值守的特點(diǎn)，可借助遠(yuǎn)距離監(jiān)控與檢測(cè)技術(shù)，落實(shí)自動(dòng)調(diào)度，確保該系統(tǒng)時(shí)刻保持在正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。在此系統(tǒng)建設(shè)進(jìn)行環(huán)節(jié)中，變電站可通過(guò)電網(wǎng)分布式方法解決信息數(shù)據(jù)分布引起的調(diào)度應(yīng)用性能不足的問(wèn)題，同時(shí)強(qiáng)化其布局及管控功能。該系統(tǒng)的建設(shè)，充分實(shí)現(xiàn)了智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中主站和從站應(yīng)用間的優(yōu)劣互補(bǔ)。在該系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)期間，運(yùn)行管理系統(tǒng)在其中發(fā)揮著尤為關(guān)鍵作用，對(duì)電力運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)中信息的整理、分析操作等都有著明顯助力[9]。

5.3 促使智能變電站設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化

為逐步推進(jìn)智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)工作，我國(guó)電力公司積極購(gòu)買(mǎi)并融入各種高新設(shè)備及技術(shù)，促使網(wǎng)絡(luò)通信逐步取代了過(guò)去的電信號(hào)傳送，并利用結(jié)構(gòu)化控制圖表文檔（Structured Control Chart Document，SCD）文件代替二次設(shè)備連接。為有效優(yōu)化系統(tǒng)建設(shè)實(shí)施和運(yùn)行維護(hù)成效，我國(guó)電網(wǎng)公司借助自動(dòng)化設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化工作，對(duì)設(shè)備各方面展開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)改良，其中主要涉及對(duì)設(shè)備功能、配置和運(yùn)行模式的標(biāo)準(zhǔn)改良，通過(guò)相應(yīng)工作者專(zhuān)業(yè)能力標(biāo)準(zhǔn)化和通信接口標(biāo)準(zhǔn)化等方法，推動(dòng)工作效率大幅度提高，有效降低潛在風(fēng)險(xiǎn)，強(qiáng)化智能變電站自動(dòng)化能力[10]。

6 結(jié) 論

在經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展的當(dāng)今社會(huì)，不但要重視經(jīng)濟(jì)建設(shè)，還要注重低碳環(huán)保建設(shè)理念。在電網(wǎng)系統(tǒng)中，創(chuàng)設(shè)智能變電站是推動(dòng)電網(wǎng)系統(tǒng)貫徹落實(shí)節(jié)能、環(huán)保和穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素，同時(shí)確保國(guó)家電網(wǎng)系統(tǒng)朝著可持續(xù)發(fā)展方向前進(jìn)的基礎(chǔ)。此外，變電站作為該系統(tǒng)的核心構(gòu)成因素，自動(dòng)化變電站的主要技術(shù)和構(gòu)建模式的優(yōu)化均可對(duì)該系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行給予強(qiáng)有力技術(shù)支撐。