變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)探討

劉曉玲 李勇

1自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、微計(jì)算機(jī)技術(shù)、集成電路技術(shù)、通信技術(shù)與變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展是密不可分。從變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展過程來看，其主要結(jié)構(gòu)分為以下三個(gè)。

1.1集中式

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的集中式結(jié)構(gòu)主要是脈沖量、模擬量及開關(guān)量的信息進(jìn)行計(jì)算和處理，從而來完成微機(jī)自動(dòng)控制、監(jiān)控及保護(hù)功能。集中式結(jié)構(gòu)不是運(yùn)用一臺(tái)計(jì)算機(jī)就可以完成全部的監(jiān)控和保護(hù)功能，而是運(yùn)用多數(shù)集中式結(jié)構(gòu)的保護(hù)，通信或監(jiān)控功能來完成不同的計(jì)算機(jī)，只不過每一計(jì)算機(jī)擔(dān)任的工作不同罷了。這種結(jié)構(gòu)具有占地面積比較少，造價(jià)比較低，結(jié)構(gòu)緊湊。此結(jié)構(gòu)對(duì)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的監(jiān)控的性能要求相當(dāng)高，由于系統(tǒng)處理是有一定限度，尤其在擴(kuò)展性或開放性等方面應(yīng)用比較差，容易受外界的干擾。

1.2分布式

變電站自動(dòng)化系統(tǒng)交由主中央處理器及從中央處理器多臺(tái)計(jì)算機(jī)來完成，這主要是分布式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。自動(dòng)化分布式結(jié)構(gòu)有利于系統(tǒng)的維護(hù)及擴(kuò)展，如果發(fā)生故障時(shí)不會(huì)影響其他的工作運(yùn)行。

1.3分層式

分層式結(jié)構(gòu)是將變電展從上至下分為間隔層、站控層、通信層等，且將回路的數(shù)據(jù)監(jiān)控、采集及保護(hù)組合在一起然后安裝在開關(guān)柜上。它比集中式結(jié)構(gòu)具有以下三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：(1)變電站內(nèi)二次設(shè)備需要的電纜減少，不僅節(jié)約了投資，且也給維護(hù)人員帶來方便；(2)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的開放性和擴(kuò)展性比較高，在其得到廣泛應(yīng)用，(3)變電站的可靠性比較高，每一部分的設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，只會(huì)影響到局部的運(yùn)行，如果將故障進(jìn)行分散，變電站的網(wǎng)絡(luò)及系統(tǒng)出現(xiàn)故障只會(huì)影響到監(jiān)控部分，并且可以使設(shè)備的控制保護(hù)功能不受影響，使電路正常運(yùn)行，在此段級(jí)的每一個(gè)單元損壞，都不會(huì)使通信中斷，也可以長(zhǎng)期地在變電站的通信網(wǎng)絡(luò)上獨(dú)占。

2變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能

2.1微機(jī)保護(hù)功能

微機(jī)保護(hù)功能是對(duì)變電站的設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，其包括母線保護(hù)、備用源自投、變壓器保護(hù)、自動(dòng)重合閘、線路保護(hù)等，如果各種保護(hù)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)及時(shí)發(fā)送故障信息，工作人員要合理地選擇保護(hù)定制和類型，能夠及時(shí)采取措施。

2.2對(duì)數(shù)據(jù)采集及處理

數(shù)據(jù)采集和處理主要由三部分組成。

(1)狀態(tài)量采集，(2)模擬量采集，(3)脈沖量。狀態(tài)量采集有隔離開關(guān)狀態(tài)、保護(hù)動(dòng)作信號(hào)、刀閘和開關(guān)位置，變壓器分接頭型號(hào)、事故跳閘信號(hào)，變電站設(shè)備投／切信號(hào)等組成。大多數(shù)信號(hào)采用輸入系統(tǒng)方式是光電隔離且可以用通信方式獲得。模擬量采集組要有電流、有功電能量、線路電壓，有功功率、功率因數(shù)、頻率、無功功率、無功電能量、相位、溫度等組成。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的脈沖電度表的輸出脈沖是脈沖量，脈沖量主要采用光電隔離方式且變電站自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行連接，用計(jì)數(shù)器可以統(tǒng)計(jì)它內(nèi)部的脈沖個(gè)數(shù)，便于實(shí)現(xiàn)電能的測(cè)量。

2.3變電站系統(tǒng)的事故記錄及故障錄波測(cè)距

事件記錄包括兩種記錄。

(1)開關(guān)跳和記錄；(2)保護(hù)動(dòng)作序列記錄。且故障錄波有分散型和集中式來實(shí)現(xiàn)，分散型的鍘距和記錄計(jì)算是由微機(jī)保護(hù)裝置來完成，然后把測(cè)距結(jié)果和數(shù)字化的波型送到監(jiān)控系統(tǒng)，再有監(jiān)控系統(tǒng)分析及存儲(chǔ)。集中式配置專用的故障錄渡器且可以和監(jiān)控系統(tǒng)通信。

2.4變電站的控制功能

變電站的控制功能主要對(duì)：有載調(diào)壓開關(guān)、變電所各級(jí)電壓等級(jí)斷路器、消弧線圈、變中性點(diǎn)閘刀等控制，變電站的控制功能采用的是遠(yuǎn)方及就地控制。且變電所控制室的后臺(tái)機(jī)鍵盤操作的控制室應(yīng)用控制的方式，控制方式也可控制監(jiān)控中心。根據(jù)變電站投切電容器的調(diào)節(jié)變壓器開關(guān)或斷路器，是微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電壓無功自動(dòng)控制與調(diào)節(jié)。

3變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用

變電站數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用使設(shè)備分散布置的遠(yuǎn)程終端設(shè)備也迅速發(fā)展起來了，給變電站自動(dòng)化系統(tǒng)提供了有力的優(yōu)化功能。比如可以從TA、TV上交流采樣且通過數(shù)字信號(hào)處理各相電壓電流的波形進(jìn)行連接，這就是電參數(shù)測(cè)量，然后再進(jìn)一步計(jì)算就可以得出零序負(fù)序參數(shù)等值或諧波有效值，將得出這些值和相關(guān)I／0觸點(diǎn)集成在模塊中。因此，設(shè)備分散布置的遠(yuǎn)程終端設(shè)備模塊稱為測(cè)量控制單元。并且通過數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)不但能完成各種測(cè)量單元的保護(hù)功能，還能和測(cè)距錄波、小電流接地系統(tǒng)單相接地選線、重合閘等相關(guān)功能集合一起。這種技術(shù)的應(yīng)用逐漸提高了自動(dòng)化系統(tǒng)的通信容量。主要用于短距離及遠(yuǎn)距離大容量信息的傳輸就是通信光纖。通信光纖衰減小、頻帶寬、信道多等特點(diǎn)，它有除了有以上三個(gè)特點(diǎn)外，且還有不受各端間地位差、電磁干擾、太分量、浪涌等影響，它適合變電較強(qiáng)電磁干擾的環(huán)境也是綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的通信信道目。

4變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展

對(duì)變電站監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展。由于人工智能在故障診斷及遙視系統(tǒng)發(fā)展的不完善，所以變電站監(jiān)控系統(tǒng)要在這兩方面發(fā)展。

(1)人工智能技術(shù)的發(fā)展?，F(xiàn)今人工智能不斷地發(fā)展且對(duì)診斷智能或自動(dòng)化的要求也越高了。相關(guān)工作人員根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有自學(xué)能力、聯(lián)想能力及并行計(jì)算機(jī)能力。并且適用于模式識(shí)別機(jī)故障分類，把它作為研究的重點(diǎn)且發(fā)展也比較快。從發(fā)展形勢(shì)來看，人工智能技術(shù)在進(jìn)行故障診斷時(shí)的發(fā)展方向有以下幾點(diǎn)。

①神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，②診斷理論和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)緊密結(jié)合，③神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷系統(tǒng)要與知識(shí)的專家系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合，④人工智能診斷系統(tǒng)的微型化；⑤信號(hào)處理與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合。

(2)能夠使對(duì)主站電氣設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境監(jiān)控，可以保證“無人值班”變電站的安全運(yùn)行，主要是遙視系統(tǒng)將變電站內(nèi)采用的攝像機(jī)拍攝的視頻圖象進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸?shù)街髡荆{(diào)度中心。并且遙視系統(tǒng)的視頻圖像監(jiān)控的本質(zhì)是還屬于圖像獲取系統(tǒng)，遙視系統(tǒng)的圖像信息的理解和分析是運(yùn)用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，并且計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)也可以實(shí)現(xiàn)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)圖像信息的智能處理。

總之，變電站綜合自動(dòng)化采用先進(jìn)的技術(shù)，不僅僅可以避免、減少誤操作、縮短事故處理時(shí)間、達(dá)到減員增效、提高供電的可靠性等，還有利地提高自動(dòng)化系統(tǒng)的水平。