變電站直流系統(tǒng)智能操作系統(tǒng)的研究及應(yīng)用

摘要：隨著變電站建設(shè)規(guī)模加大，智能技術(shù)也逐步被引入變電站中?；诖耍槍?duì)變電站使用的直流智能系統(tǒng)展開探討，闡述直流系統(tǒng)與智能化的基本概念，對(duì)其在項(xiàng)目中的具體應(yīng)用進(jìn)行分析，最后總結(jié)其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，以期為相關(guān)工程提供參考。

關(guān)鍵詞：變電站;直流系統(tǒng);智能化

1? ? 直流系統(tǒng)

自動(dòng)化系統(tǒng)是調(diào)控變電站運(yùn)行的關(guān)鍵，為實(shí)現(xiàn)對(duì)操作信號(hào)的精確控制，需針對(duì)斷路器的分合采取可靠的保護(hù)措施[1]。若變電站內(nèi)部未形成足夠的沖擊電流，則要參考行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，采取科學(xué)的計(jì)算方法，對(duì)其做靈活調(diào)整。此外，還要保留足夠的容量，一旦出現(xiàn)異常狀況依然可以滿足變電站在短時(shí)間內(nèi)的運(yùn)行需求。

在直流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案中，可省去降壓硅鏈，增設(shè)微機(jī)型監(jiān)測(cè)裝置，而為了掌握蓄電池的容量情況，需適配特定檢測(cè)儀。變電站的運(yùn)行必須得到特定直流電源的支持，其與通信模塊的直流電源存在較大差異，二者不具備公用的條件，因此要獨(dú)立設(shè)置，形成一套滿足變電站運(yùn)行需求的直流系統(tǒng)。

2? ? 智能化概念

不同于人工操作方式的是，智能化的基本特點(diǎn)在于得到自動(dòng)化技術(shù)的支持，在程序的調(diào)度下自發(fā)執(zhí)行某些操作[2]。在常規(guī)變電站的基礎(chǔ)上引入智能系統(tǒng)，可以改變電網(wǎng)調(diào)度依賴人工的局面，相關(guān)事宜可借助網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)而實(shí)現(xiàn)。此外，通過智能化技術(shù)的引入，可以聯(lián)合各地區(qū)變電站，彼此間實(shí)現(xiàn)信息的高度共享，而智能系統(tǒng)還具備為信息傳輸保駕護(hù)航的能力，能避免信息丟失。通過智能系統(tǒng)的引入，在變電站工作效率大幅提升的同時(shí)，還緩解了對(duì)環(huán)境的污染問題。

3? ? 操作系統(tǒng)的研究及應(yīng)用

3.1? ? 蓄電池與絕緣監(jiān)察置應(yīng)用狀況

蓄電池被廣泛應(yīng)用于變電站中，2003年是我國變電站發(fā)展的重要節(jié)點(diǎn)，原本大量使用的堿性鎳鎘電泡被取代。盡管如此，現(xiàn)階段固定式鉛酸蓄電池依然被廣泛用于變電站。從研究資料來看，多數(shù)直流系統(tǒng)都使用到了絕緣監(jiān)察裝置，一系列的改造措施正在改變變電站工作系統(tǒng)不完善的情況。還有部分變電站在絕緣監(jiān)察裝置的應(yīng)用方式上較為特殊，由大量分立元件構(gòu)成。

3.2? ? 類型概況

電源系統(tǒng)人機(jī)交互是本次直流系統(tǒng)的主要功能，應(yīng)具備遠(yuǎn)程電源切換的能力，操作者可在變電站以外的區(qū)域進(jìn)行一鍵式操作，避免誤動(dòng)作、誤解讀等問題[3]。

根據(jù)變電站直流系統(tǒng)的使用需求，適配合適的設(shè)備，此項(xiàng)工作要高度注重各柜體結(jié)構(gòu)的特性，各廠家的設(shè)備型號(hào)、操作模式均存在一定的差別，因此在整個(gè)直流系統(tǒng)中應(yīng)形成配套。

從部分設(shè)備廠家來看，所提供的直流系統(tǒng)并未增設(shè)隔離開關(guān)，取而代之的是采集熔斷器等形式，當(dāng)充電機(jī)獲得直流電源后，整個(gè)柜體結(jié)構(gòu)均通上了DC110 V/DC220 V直流電，一旦運(yùn)行中某結(jié)構(gòu)出現(xiàn)異常，檢修人員的工作量與工作難度都有所提升，且由于熔斷器的特殊性，檢修工作伴隨大量的帶電操作行為，稍有不當(dāng)將引發(fā)安全事故。若在直流系統(tǒng)的特定區(qū)域安裝隔離開關(guān)，如蓄電池、充電機(jī)等處，此時(shí)僅通過隔離開關(guān)便可實(shí)現(xiàn)對(duì)直流系統(tǒng)的控制，自動(dòng)化操作水平得到提升。

從各類新、老設(shè)備直流系統(tǒng)的基本特性入手，對(duì)其展開優(yōu)化設(shè)計(jì)，主要目的在于：提升直流系統(tǒng)的自動(dòng)化水平;除本地操作外，還衍生出了遠(yuǎn)程控制功能，達(dá)到精簡操作流程的效果;一旦直流系統(tǒng)出現(xiàn)意外，檢修工作可在安全環(huán)境下完成，避免因步驟繁多而產(chǎn)生誤操作等行為，最大程度降低風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)此，給出該構(gòu)想的邏輯圖，具體內(nèi)容如圖1所示。

3.3? ? 技術(shù)特點(diǎn)

（1）引入廠家拓?fù)鋱D，基于此方式反映各開關(guān)狀態(tài)，將實(shí)際情況通過觸摸屏呈現(xiàn)。

（2）引入顯示拓?fù)鋱D后，能夠?yàn)椴僮髡咧庇^呈現(xiàn)遙測(cè)量。

（3）提供一鍵化控制功能，可實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)各細(xì)分部分的控制，典型的控制對(duì)象有直流獨(dú)立運(yùn)行、蓄電池充電模式等。

（4）模擬化分析，匯總操作步驟并通過顯示屏直觀呈現(xiàn)出來，以用戶要求為基本出發(fā)點(diǎn)，達(dá)到一鍵操作的效果。

（5）經(jīng)模擬化分析且確認(rèn)各項(xiàng)流程無誤后，系統(tǒng)執(zhí)行該流程，其在運(yùn)行過程中還具備自動(dòng)化采集數(shù)據(jù)的功能，如直流量、交流量等，將檢測(cè)信息與標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)比分析，評(píng)定系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。

（6）系統(tǒng)具有優(yōu)良的兼容性，從配置上來看，主監(jiān)控機(jī)選擇的是通用接口，具備同時(shí)接入多個(gè)采集模塊的條件，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)能夠及時(shí)傳遞至后臺(tái)，為技術(shù)人員的分析提供依據(jù)。

（7）系統(tǒng)時(shí)間具有可調(diào)性。

（8）具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)記錄能力，如各項(xiàng)操作的發(fā)生時(shí)間、開關(guān)狀態(tài)等數(shù)據(jù)均可得到完整的記錄。

4? ? 優(yōu)勢(shì)概述

在傳統(tǒng)變電站的基礎(chǔ)上接入智能系統(tǒng)后，可實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的自動(dòng)化采集與傳輸，實(shí)時(shí)掌握電網(wǎng)工作狀況，根據(jù)使用需求以自動(dòng)化的方式調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，如內(nèi)部電壓等，確保電網(wǎng)處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。因此，智能系統(tǒng)的引入能夠?yàn)樽冸娬镜倪\(yùn)行提供更充足的技術(shù)支持，其具備如下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：

（1）精確性高。先進(jìn)的光電變壓器被廣泛應(yīng)用于智能變電站中，運(yùn)行穩(wěn)定性有所提升，敏感性更高，在各類高性能電子元器件的共同作用下，可提供保護(hù)與監(jiān)測(cè)功能，準(zhǔn)確捕捉變電站運(yùn)行信息。

（2）自動(dòng)化水平高。智能的突出特點(diǎn)在于自動(dòng)化，省去了人工看護(hù)的繁瑣環(huán)節(jié)，系統(tǒng)以電網(wǎng)運(yùn)行狀況為準(zhǔn)做出靈活的調(diào)整。從自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行模式來看，采取的是與檢測(cè)系統(tǒng)協(xié)同工作的方式，通過監(jiān)測(cè)裝置的作用可獲得實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，隨即傳導(dǎo)至終端設(shè)備，根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)分析電網(wǎng)運(yùn)行狀況，生成結(jié)果后給出調(diào)節(jié)指令，電網(wǎng)系統(tǒng)獲得指令后，將進(jìn)入自定調(diào)節(jié)階段，以確保系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。自數(shù)據(jù)采集開始直至最終的調(diào)節(jié)工作，整個(gè)環(huán)節(jié)都無需人員的參與。

（3）電網(wǎng)穩(wěn)定性好。在社會(huì)不斷發(fā)展的背景下，對(duì)電能的需求量逐步提升，為給用戶提供高品質(zhì)的電力服務(wù)，擴(kuò)容成為主要途徑。此時(shí)，由于電網(wǎng)運(yùn)行規(guī)模的擴(kuò)大，對(duì)電能傳輸穩(wěn)定性提出更高要求，增設(shè)的大量電力元件在工作中會(huì)發(fā)出諧波，在其作用下電能傳輸穩(wěn)定性有所下降。而通過智能系統(tǒng)的運(yùn)用，則有效消除了諧波的影響，電能傳輸品質(zhì)得到保障。

（4）通信質(zhì)量提升。通過智能系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，信息流通效率提高，解決了傳統(tǒng)方式下信息傳輸滯后的問題。智能系統(tǒng)能夠?qū)﹄娏鬏敔顩r做出準(zhǔn)確的判斷，根據(jù)分析結(jié)果選擇通信通道，各模塊的交流水平得到提升，可更為準(zhǔn)確地傳輸信息，外界電磁波干擾得到有效控制。

（5）實(shí)時(shí)監(jiān)控。智能變電站具備強(qiáng)大的監(jiān)控功能，可實(shí)時(shí)獲取主電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)并及時(shí)傳輸至終端，若存在異常之處，則會(huì)給出調(diào)節(jié)指令，促使電網(wǎng)做出自動(dòng)化調(diào)節(jié)行為，而檢修信息也將被完整記錄。

（6）兼容性好?，F(xiàn)階段，如太陽能發(fā)電等領(lǐng)域技術(shù)不斷成熟，分布式能源不斷被接入大電網(wǎng)中，各類型發(fā)電方式的特點(diǎn)有所不同，電網(wǎng)具備較強(qiáng)的兼容性尤為關(guān)鍵。智能系統(tǒng)的出現(xiàn)，從根本上解決了這一問題，如電廠和用戶等主體具有相協(xié)調(diào)的關(guān)系，電網(wǎng)可維持穩(wěn)定工作狀態(tài)。

5? ? 結(jié)語

本文圍繞變電站智能化展開研究，提出直流智能操作人機(jī)交互系統(tǒng)，梳理了智能電網(wǎng)的基本特點(diǎn)，明確了其在變電站乃至整個(gè)電網(wǎng)中的應(yīng)用效果。在傳感器、通信等多個(gè)領(lǐng)域先進(jìn)技術(shù)的支持下，應(yīng)用直流智能操作人機(jī)交互系統(tǒng)，人工操作量減少，系統(tǒng)高效運(yùn)行，為電力事業(yè)提供了可靠的技術(shù)支持。

[參考文獻(xiàn)]

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收稿日期：2020-03-02

作者簡介：榮新智（1973—），男，河南商丘人，工程師，從事變電設(shè)備檢修維護(hù)工作。