自動化技術(shù)在智能變電站自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用

朱益民

摘 要：在當(dāng)前電力事業(yè)中，變電站的自動化系統(tǒng)研究備受關(guān)注。自動化技術(shù)的不斷研發(fā)與更新，提高了變電站的運行能力和智能效果，提升了電力系統(tǒng)的運行效率。從自動化技術(shù)在智能變電站中的應(yīng)用意義出發(fā)，介紹自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)運用，為自動化技術(shù)的發(fā)展提供理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；智能變電站；自動化系統(tǒng)；自動化技術(shù)

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）07-0045-02

智能變電站是集信息的采集、處理和傳輸為一體的數(shù)字化變電站，是在自動化技術(shù)上的延伸。變電站是智能電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵構(gòu)成部分，對電網(wǎng)結(jié)構(gòu)與電力輸送都起著至關(guān)重要的作用。為了規(guī)范變電站的發(fā)展方向，國家電力公司逐步采用自動化技術(shù)與管理辦法，實現(xiàn)智能變電站的高效運行，促進國家電力事業(yè)科學(xué)、有序的發(fā)展。

1 自動化技術(shù)在智能變電站中的應(yīng)用意義

智能變電站是由先進的智能化設(shè)備構(gòu)成，以互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)為依托，高效傳輸變電站的各項數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的收集與測量，通過數(shù)據(jù)實現(xiàn)對變電站中故障的智能化分析，并給出解決意見。如果變電站發(fā)生故障，自動化系統(tǒng)會采取一定的措施“告知”工作人員，使工作人員能及時發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。數(shù)字化變電站強調(diào)的是過程，而智能變電站強調(diào)的則是目的。與傳統(tǒng)的變電站相比，智能變電站中的自動化系統(tǒng)能夠?qū)φ麄€變電站實施全過程監(jiān)控，減輕變電站的負荷，提升變電站的運行效率，進而提高電力公司的經(jīng)濟效益。因此，自動化系統(tǒng)在智能變電站中的有效運用，在推動我國電力系統(tǒng)與整個電網(wǎng)的發(fā)展中發(fā)揮著極其重要的作用。

2 智能變電站的特點

2.1 智能化的一次設(shè)備

一次設(shè)備被檢測的信息回路和被控制的操作驅(qū)動回路采用微處理器與光電技術(shù)設(shè)計，簡化了傳統(tǒng)變電站的控制回路結(jié)構(gòu)。運用網(wǎng)絡(luò)信號傳輸取代傳統(tǒng)的導(dǎo)線連接，提高了變電站設(shè)備的通信質(zhì)量，實現(xiàn)了變電站設(shè)備的智能化控制。

2.2 網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備

繼電保護、防誤閉鎖、測量控制、故障錄波、同期操作等裝置的二次設(shè)備在變電站系統(tǒng)中發(fā)揮著極其重要的作用，這些裝置對變電站的每個環(huán)節(jié)都起一定的作用。自動化技術(shù)應(yīng)用于智能變電站后，上述設(shè)備之間的連接全部采用先進的互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，二次設(shè)備不再出現(xiàn)常規(guī)功能裝置重復(fù)的I/O現(xiàn)場接口，通過網(wǎng)絡(luò)真正實現(xiàn)設(shè)備資源共享和數(shù)據(jù)共享。

2.3 運行管理系統(tǒng)自動化

在智能變電站運行過程中，運行管理系統(tǒng)起著非常重要的作用，比如電力運行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、數(shù)據(jù)的分層化操作和自動化的分流操作等。如果變電站在運行過程中出現(xiàn)問題，系統(tǒng)會及時進行故障分析，輸出分析報表，并指出故障源頭，進行自動檢修。如果變電站無法做到自動檢修，則會“通知”工作人員協(xié)助進行故障檢修工作，將系統(tǒng)維持在正常的工作狀態(tài)。

2.4 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)自動化

互聯(lián)網(wǎng)通信和信息技術(shù)是智能變電站的核心技術(shù)，維持著整個變電站系統(tǒng)的運行。在傳統(tǒng)變電站系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的采集、統(tǒng)計、整理和分析由1個CPU系統(tǒng)來完成，這種方法方便、快捷，但采集與分析數(shù)據(jù)的能力較差。在自動化技術(shù)運用于智能變電站后，整套系統(tǒng)采用多個CPU來操作，并采用相應(yīng)的操作技術(shù)對CPU進行控制，使其分工協(xié)作，高效、高質(zhì)量地維持變電站的運行。

3 智能變電站的自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

自動化技術(shù)運用于變電站的過程中，隨著智能電器的發(fā)展和廣泛運用，特別是智能開關(guān)與光電技術(shù)設(shè)備的運用，使智能變電站在自動化技術(shù)領(lǐng)域又邁出了重要的一步。在現(xiàn)如今的高壓和超高壓變電站中，測控、保護、故障錄波和其他相關(guān)的自動化設(shè)備，比如控制回路、A/D變換器和電光器件等都被分裂出來成為智能化一次設(shè)備的重要部分。同時，常規(guī)的保護和測控裝置被先進的數(shù)字化傳感器與控制回路等一次設(shè)備取代，逐步提高變電站的智能化水平和運行質(zhì)量。而在中、小型變電站中，設(shè)計了小型化的保護裝置和控制裝置，并將其投入使用，使變電站各裝置的安裝不斷緊湊。逐步將裝置安裝在開關(guān)柜中，實現(xiàn)變電站機電一體化。

自動化系統(tǒng)技術(shù)運用于智能變電站后，其結(jié)構(gòu)在物理上分為智能化一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備，而在邏輯上則根據(jù)有關(guān)通信協(xié)議分為過程層、間隔層和站控層三個層次。

3.1 過程層

過程層是一次設(shè)備和二次設(shè)備的結(jié)合層，是設(shè)備實現(xiàn)智能化的關(guān)鍵部分。過程層主要有以下三個功能：①檢測電力運行過程中的電氣量，即檢測電力運行過程中的電壓、電流和諧波分量，并在間隔層的相關(guān)設(shè)備處得到電能量的數(shù)據(jù)。智能變電站獲得的是數(shù)據(jù)量，與傳統(tǒng)方式相比，這種采集數(shù)據(jù)的方式具有較強的抗干擾力，而且還能在質(zhì)量不變的情況下，使開關(guān)等裝置更加精致、緊湊。②檢測、收集設(shè)備狀態(tài)參數(shù)。通過對斷路器、變電器、電容器、電抗器等設(shè)備進行檢測，得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并通過相關(guān)設(shè)備進行分析，調(diào)整設(shè)備的狀態(tài)，使設(shè)備在正常狀態(tài)下高效運行。③操作、控制其他設(shè)備。智能變電站運行過程中的命令由間隔層等上層發(fā)出，經(jīng)過程層進行控制，并對命令進行智能分析，判斷命令的真?zhèn)闻c合理性，進而控制執(zhí)行行為的精度，實現(xiàn)智能化控制。

3.2 間隔層

間隔層也是變電站自動化系統(tǒng)中的重要組成部分，有以下幾種功能：①保護、控制一次設(shè)備的同時，對其他控制功能進行操作；②采集、匯總本過程的實時數(shù)據(jù)，并推進本過程的操作封鎖功能；③對統(tǒng)計計算、數(shù)據(jù)采集和控制命令的發(fā)出進行優(yōu)先控制；④連接過程層和站控層的信息傳輸，保證變電站系統(tǒng)運行的自動化與智能化。

3.3 站控層

在智能變電站中心，站控層的主要任務(wù)有以下幾個：①及時更新變電站的數(shù)據(jù)庫，并按時登錄歷史數(shù)據(jù)庫；②按照既定的程序?qū)⑹占降臄?shù)據(jù)信息傳輸?shù)较到y(tǒng)中心；③進行站內(nèi)監(jiān)控，實現(xiàn)人機互聯(lián)；④檢測過程層與間隔層的設(shè)備，并根據(jù)數(shù)據(jù)進行分析和檢修；⑤對智能變電站系統(tǒng)中出現(xiàn)的故障進行智能分析。

4 自動化技術(shù)在智能變電站系統(tǒng)發(fā)展中的難題

在上述變電站系統(tǒng)的三個層次中，自動化技術(shù)是由下而上逐步發(fā)展的。目前，智能開關(guān)、光電技術(shù)設(shè)備和檢測技術(shù)等自動化技術(shù)都已取得巨大的突破并投入使用，但自動化技術(shù)還存在著以下難題：①智能變電站的相關(guān)材料和設(shè)備技術(shù)更新；②相關(guān)專業(yè)之間缺乏合作，無法實現(xiàn)合力效應(yīng)，無法協(xié)同進步；③檢測方法和制訂標準存在困難，尤其是變電站的電磁干擾和兼容技術(shù)。

5 結(jié)束語

自動化技術(shù)是智能變電站系統(tǒng)中非常重要的部分，在變電站未來發(fā)展中占據(jù)著無法取代的地位。當(dāng)前，自動化技術(shù)在智能變電站中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在對設(shè)備的實時監(jiān)控與檢修方面，這些控制和操作對變電站的正常運行有著極其重要的意義。因此，相關(guān)工作人員一定要提高對自動化技術(shù)的重視程度，不斷采用先進的技術(shù)手段，逐步完善變電站的基礎(chǔ)設(shè)施與自動化系統(tǒng)。對變電站未來發(fā)展的智能化與自動化技術(shù)開展專項研討，為變電站的建設(shè)打好基礎(chǔ)，提高整個電力系統(tǒng)的運營能力。

參考文獻

[1]宋彥哲.智能變電站自動化技術(shù)應(yīng)用探討[J].機電信息，2013，12（12）：75-76.

〔編輯：劉曉芳〕