變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)研究

陳永澤

摘 要：當(dāng)前社會(huì)的發(fā)展已經(jīng)無(wú)法離開(kāi)電能，各種生產(chǎn)設(shè)備、管理設(shè)備以及計(jì)算機(jī)等均需要以電能作為基礎(chǔ)能源，因此我國(guó)的電網(wǎng)擴(kuò)建工程一直在不斷深化。電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大也使得傳統(tǒng)的變電站運(yùn)行技術(shù)無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代需求，必須引入自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行改造，保證變電站設(shè)備的工作效率。該文對(duì)變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行研究，首先介紹了當(dāng)前國(guó)內(nèi)變電站技術(shù)的發(fā)展情況，并闡述了其未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，以期能為相關(guān)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：變電站 自動(dòng)化技術(shù) 發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM762 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）07（c）-0017-02

變電站是電網(wǎng)運(yùn)輸當(dāng)中的重要環(huán)節(jié)，其起到了調(diào)整電壓的作用，從而使輸送的電壓能夠滿(mǎn)足用戶(hù)端的需求。變電站的各種設(shè)備均是以計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，利用信號(hào)的傳輸、處理、調(diào)控等方式實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度，同時(shí)將各種數(shù)據(jù)反映在屏幕上。但目前國(guó)內(nèi)綜合性自動(dòng)化技術(shù)在變電站控制設(shè)備中的應(yīng)用范圍較窄，使得人力消耗量較大，而且硬件和軟件均存在不同程度的缺陷，導(dǎo)致變電站自動(dòng)化改造工作面臨困難。

1 目前變電站綜合自動(dòng)化體系的相關(guān)技術(shù)

1.1 信息采集處理

自動(dòng)化管理體系的基礎(chǔ)就是信息的采集和處理，目前應(yīng)用的技術(shù)包括交流和直流兩種采樣技術(shù)，其均是對(duì)模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。采集的數(shù)據(jù)主要是變電站進(jìn)線(xiàn)端、輸出端的功率、電壓等，同時(shí)還需要對(duì)變壓設(shè)備溫度、母線(xiàn)內(nèi)電壓、電容補(bǔ)償信號(hào)等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。我國(guó)采用的是以光電隔離為基礎(chǔ)的周期性?huà)呙璨杉绞剑⑶疫€能夠獲得輸電中斷過(guò)程中的狀態(tài)數(shù)據(jù)，例如斷電閘刀狀態(tài)、隔離開(kāi)關(guān)狀態(tài)、警報(bào)狀態(tài)等[1]。脈沖量的采集也是數(shù)據(jù)采集技術(shù)的重要工作內(nèi)容，其能夠獲得輸電線(xiàn)路中脈沖信號(hào)的電能量，并對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、核算以及命令調(diào)整。

1.2 保護(hù)技術(shù)

變電站內(nèi)的自動(dòng)化設(shè)備本身也需要借助電能作為能源，因此其在變更和控制電壓的同時(shí)也需要對(duì)自身進(jìn)行保護(hù)。該技術(shù)下主要包括自動(dòng)開(kāi)關(guān)、投入技術(shù)，在設(shè)備接收到系統(tǒng)的信息之后，保護(hù)設(shè)備就能夠根據(jù)情況作出相應(yīng)的處理動(dòng)作，確定故障信息、保護(hù)類(lèi)型等，同時(shí)在保護(hù)之后對(duì)故障信息進(jìn)行修改。另外，為了更好地避免設(shè)備異常導(dǎo)致的開(kāi)關(guān)誤動(dòng)、不動(dòng)等情況，應(yīng)該另外設(shè)置人工跳合閘裝置。

1.3 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)

任何自動(dòng)化設(shè)備均必須包含數(shù)據(jù)庫(kù)，這一技術(shù)是存儲(chǔ)各類(lèi)數(shù)據(jù)的重要結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)主要包含了基本、歸檔、對(duì)象三種數(shù)據(jù)形式，基本數(shù)據(jù)指的是變電站內(nèi)更改前后電壓、電流、設(shè)備溫度、接頭位置、設(shè)備功率、運(yùn)行狀態(tài)等各種數(shù)據(jù)。對(duì)象數(shù)據(jù)則是指一次設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中各類(lèi)數(shù)據(jù)的集合，也是實(shí)際波動(dòng)數(shù)據(jù)，這類(lèi)數(shù)據(jù)能夠?yàn)樽詣?dòng)化操作提供參考標(biāo)準(zhǔn)，使得自動(dòng)化系統(tǒng)工作時(shí)更加快捷和準(zhǔn)確。歸檔數(shù)據(jù)就是指將基本和對(duì)象數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的整理，然后存儲(chǔ)在具體的文件夾內(nèi)，便于今后應(yīng)用時(shí)快速尋找[2]。

1.4 綜合自動(dòng)化技術(shù)結(jié)構(gòu)模式

當(dāng)下變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)結(jié)構(gòu)模式主要分為三種。其一是集中分布式，這一結(jié)構(gòu)模式下的自動(dòng)化設(shè)備內(nèi)擁有多個(gè)CPU處理器，使得自動(dòng)化設(shè)備能夠同時(shí)應(yīng)對(duì)多個(gè)操作指令，大大縮減了該技術(shù)的反應(yīng)時(shí)間，同時(shí)增加了工作效率。同時(shí)不同設(shè)備內(nèi)的各類(lèi)功能模塊可通過(guò)變電站內(nèi)局域網(wǎng)形成連接，以數(shù)據(jù)傳輸、采集和處理技術(shù)完成設(shè)備的操控[3]。如果其中一個(gè)功能模塊發(fā)生故障，并不會(huì)影響其他模塊的工作，為系統(tǒng)檢修提供了更多的時(shí)間。

其二是集中式，這種結(jié)構(gòu)模式與集中分布式最大的不同就在于其以單一CPU作為處理模塊，不論數(shù)據(jù)的采集，還是處理、傳輸?shù)染蓡我挥?jì)算機(jī)來(lái)完成，并且需要部分人工操作才能夠滿(mǎn)足多任務(wù)工作的開(kāi)展。因此這一結(jié)構(gòu)模式通常應(yīng)用在規(guī)模較小的低壓變電站內(nèi)，目的在于節(jié)約自動(dòng)化技術(shù)構(gòu)建成本。

其三是分散分布式，這一結(jié)構(gòu)模式是在集中分布式基礎(chǔ)上演變而來(lái)，在實(shí)際構(gòu)建時(shí)需要將變電站內(nèi)的設(shè)備分為多個(gè)層次。最常用的就是兩層和三層結(jié)構(gòu)，其中兩層結(jié)構(gòu)模式包括變電站主體層和間隔層，而三層結(jié)構(gòu)模式則在此基礎(chǔ)上增加了通信層。自動(dòng)化技術(shù)當(dāng)中的所有參與測(cè)量、監(jiān)控的設(shè)備均安裝于間隔層內(nèi)，并且各技術(shù)單元以局域網(wǎng)光纜進(jìn)行連接，降低了外部接線(xiàn)所要面對(duì)的電磁波干擾問(wèn)題，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。該結(jié)構(gòu)模式繼承了集中分布式獨(dú)立的有點(diǎn)，使得自動(dòng)化技術(shù)內(nèi)單一功能模塊的故障難以對(duì)整體構(gòu)成影響，同時(shí)分散分布式結(jié)構(gòu)還具有可擴(kuò)展性特點(diǎn)，能夠不斷地將新型技術(shù)加入到該結(jié)構(gòu)模式當(dāng)中，不會(huì)因?yàn)閱我稽c(diǎn)技術(shù)改進(jìn)造成主控制中心的問(wèn)題[4]。

2 未來(lái)變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

2.1 數(shù)據(jù)采集和處理的同步性

現(xiàn)代國(guó)內(nèi)外變電站內(nèi)應(yīng)用的數(shù)據(jù)采集和處理設(shè)備是完全獨(dú)立的，在完成數(shù)據(jù)采集后，需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆绞綄⑵浒l(fā)往處理設(shè)備內(nèi)，這就導(dǎo)致了處理時(shí)間滯后的問(wèn)題，影響自動(dòng)化操作的即時(shí)性。因此，在未來(lái)變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展時(shí)，必須將數(shù)據(jù)的采集、處理以及傳輸完全融入到單一設(shè)備內(nèi)，使得數(shù)據(jù)的采集和處理能夠同步開(kāi)展，節(jié)約整體數(shù)據(jù)判斷的時(shí)間。同時(shí)，還應(yīng)該研發(fā)數(shù)據(jù)智能分流技術(shù)，該技術(shù)相當(dāng)于數(shù)據(jù)處理的開(kāi)關(guān)或分流器，能夠?qū)⒉煌瑢傩缘臄?shù)據(jù)發(fā)往不同的處理器或設(shè)備進(jìn)行分析，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)具有針對(duì)性的自動(dòng)化分析。

2.2 操作界面的規(guī)劃發(fā)展

當(dāng)前國(guó)內(nèi)各地區(qū)、各級(jí)變電站的工作存在一定的差異，使得自動(dòng)化設(shè)備在早期研發(fā)過(guò)程中需要根據(jù)實(shí)際工作情況來(lái)設(shè)計(jì)，這也就造成了大多數(shù)變電站自動(dòng)控制系統(tǒng)的界面無(wú)法統(tǒng)一，雖然可以具有針對(duì)性地提升操控效率，但是并不利于該技術(shù)系統(tǒng)的統(tǒng)一修理。如果運(yùn)行時(shí)某一變電站發(fā)生故障，則需要根據(jù)變電站的情況制定維修方案，大大提升了維修成本和工作量。因此，國(guó)內(nèi)應(yīng)該開(kāi)展綜合自動(dòng)化技術(shù)操作界面的標(biāo)準(zhǔn)化改革，按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)操作界面的功能項(xiàng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且結(jié)合當(dāng)前我國(guó)變電站的實(shí)際工作情況，設(shè)置多重子操作功能的界面設(shè)計(jì)方式，由此在維修的過(guò)程中可以根據(jù)故障情況采取統(tǒng)一的維修方式，節(jié)省了維護(hù)成本[5]。

2.3 在線(xiàn)監(jiān)控和維護(hù)技術(shù)

現(xiàn)在控制技術(shù)已經(jīng)成為了當(dāng)前各類(lèi)自動(dòng)化技術(shù)的核心，變電站內(nèi)涉及的自動(dòng)化設(shè)備數(shù)量較多，單純依靠傳統(tǒng)的自動(dòng)化系統(tǒng)很難實(shí)現(xiàn)全面的在線(xiàn)操作，仍有部分需要實(shí)地手動(dòng)控制。隨著現(xiàn)代智能網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，可以借助其優(yōu)勢(shì)技術(shù)，對(duì)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行高速傳輸，并且避免電磁波的干擾，從而真正實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)控和維護(hù)工作。

3 結(jié)語(yǔ)

變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)主要包括信息采集、設(shè)備保護(hù)以及數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)技術(shù)，并且還擁有三種不同的結(jié)構(gòu)模式，在未來(lái)該技術(shù)發(fā)展時(shí)必然會(huì)向著數(shù)據(jù)同步采集處理、在線(xiàn)監(jiān)控以及統(tǒng)一操作的方向。

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