數(shù)字化變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展

孟令卿

摘要：自動化技術(shù)在數(shù)字化變電站中的應(yīng)用，為變電站的發(fā)展提供了動力，引領(lǐng)了變電站技術(shù)的變革。數(shù)字化變電站綜合自動化系統(tǒng)可以保證變電站持久穩(wěn)定運行，解放了勞動力，提高了輸配電效率。綜合自動化系統(tǒng)提高了數(shù)字化變電站運行性能和效率，使電網(wǎng)運行更加穩(wěn)定可靠，得益于自動化技術(shù)，電網(wǎng)在響應(yīng)調(diào)度操作時實時性更高，為提高電網(wǎng)整體質(zhì)量和推動電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。本文剖析了數(shù)字化變電站綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，探討了數(shù)字化變電站綜合自動化系統(tǒng)中應(yīng)用的主要技術(shù)。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化;變電站;自動化

1引言

自動化技術(shù)在變電站建設(shè)和運行中具有廣泛的應(yīng)用前景。我國城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造建設(shè)已經(jīng)全面推廣自動化技術(shù)與變電站相結(jié)合，自動化技術(shù)應(yīng)用到各種規(guī)模的變電站，顯著擴大了電網(wǎng)的適用地區(qū)，提高了偏僻區(qū)域的輸變電能力，改善了我國電網(wǎng)的供電質(zhì)量和供電能力。目前，智能開關(guān)、光電電流電壓互感器、一次運行設(shè)備在線狀態(tài)監(jiān)測、變電站運行培訓(xùn)仿真等技術(shù)逐漸成熟，計算機高速網(wǎng)絡(luò)也取得長足進步，眾多自動化技術(shù)被應(yīng)用于電網(wǎng)建設(shè)和運轉(zhuǎn)中，這對提高變電站自動化水平有積極的推動作用。

2數(shù)字化變電站綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

2.1過程層

過程層包含的是智能化程度最高的設(shè)備，也是二次設(shè)備與一次設(shè)備的接口。其主要作用是運行控制、執(zhí)行、驅(qū)動、狀態(tài)參數(shù)實時檢測和電氣設(shè)備電氣檢測。在過程層實現(xiàn)了抗干擾和抗飽和能力，為此采用光電式電壓互感器和光電式電流互感器，有效提高了裝置的性能。新型智能變壓器體積小，使用它可以減小整個裝置的體積，使其安裝布局更加靈活，便攜美觀，安裝方便。過程層執(zhí)行的設(shè)備狀態(tài)參數(shù)檢測包含機械特性、工作狀態(tài)、溫度、絕緣等方面。在線檢測為技術(shù)人員提供了便捷的獲取設(shè)備運行狀況的渠道，方便技術(shù)人員及時發(fā)現(xiàn)問題，進行檢修，保證了電網(wǎng)平穩(wěn)運行。過程層的運行控制、執(zhí)行和驅(qū)動功能包括斷路器的開斷、電抗器的投切和直流電源的放電控制。

2.2間隔層

間隔層的設(shè)備主要承擔(dān)數(shù)據(jù)信息統(tǒng)計匯總、操作鎖定、設(shè)備保護、其他控制、優(yōu)先級控制、網(wǎng)絡(luò)通信等功能。間隔層功能豐富，對設(shè)備的正常運行至關(guān)重要。間隔層中網(wǎng)絡(luò)通信與控制層協(xié)同工作，具體的數(shù)據(jù)組裝和處理操作由控制層進行，間隔層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的傳輸和轉(zhuǎn)發(fā)，兩者分工進行，既能保證信息的高效傳輸，又保證了信息處理的效率?？刂泼畹膬?yōu)先級對整個系統(tǒng)的運行效率和穩(wěn)定性有重要影響，間隔層賦予了不同命令各自的優(yōu)先級，從而有效地減少命令沖突，保證最佳的控制效率。

2.3站控層

站控層承擔(dān)著整個系統(tǒng)最核心的功能，主要包含數(shù)據(jù)庫操作，收發(fā)全站控制指令，監(jiān)控各部分運行，為管理人員提供在線培訓(xùn)等，相當(dāng)于整個自動化系統(tǒng)的指揮中心，其是否正常運行將直接影響變電站的運轉(zhuǎn)。站控層的全站操作閉鎖控制功能可為應(yīng)急處理提供保障，在出現(xiàn)非法操作和緊急情況時，可實現(xiàn)全站刀閘的緊急閉鎖功能。站控層的在線維護功能可以在變電站不停機的情況下對變電站的軟硬件進行維護，保證了正常供電的同時，消除了供電中的安全隱患。變電站長期不間斷運行可能導(dǎo)致部分功能模塊發(fā)生故障，臨時控制層實現(xiàn)了設(shè)備的在線維護和參數(shù)的及時修改，大大減少了設(shè)備的維護時間和成本。

3數(shù)字化變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展

3.1光電量測技術(shù)

為了實現(xiàn)光電量測技術(shù)，需要的裝置主要有互感器、交換器、信息處理設(shè)備和連接光纜等。根據(jù)轉(zhuǎn)換器的工作原理，可將其分為半常規(guī)變換器和電——光變換器。前者主要由電阻和分壓器實現(xiàn)變壓功能，電流變換主要由帶鐵芯的微型電流互感器實現(xiàn)。后者的電壓轉(zhuǎn)換主要依靠逆壓電效應(yīng)，電流轉(zhuǎn)換主要依靠法拉第效應(yīng)。光電量測技術(shù)主要包括電流和電壓采樣用的電流轉(zhuǎn)換器和電壓轉(zhuǎn)換器、光電接口裝置以及連接各器件的光纜。

3.2系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)

變電站自動化技術(shù)中無時無刻不在進行著頻繁的數(shù)據(jù)傳遞，這是靠網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)實現(xiàn)的，它可以有效保證數(shù)據(jù)傳遞的實時性和準(zhǔn)確性。目前，數(shù)字變電站中常用的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)包括交換式以太網(wǎng)技術(shù)、IEEE 802.1P排隊特性、虛擬化局域網(wǎng)和快速生成樹協(xié)議。為了變電站網(wǎng)絡(luò)通信傳輸數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一，設(shè)計高效，維護便捷，其網(wǎng)絡(luò)通信采用了抽象通信服務(wù)接口，即將各部分功能模塊可以分開設(shè)計，具體設(shè)計細(xì)節(jié)外部不可見，僅提供統(tǒng)一的和外界進行數(shù)據(jù)交換的接口，這有利于功能間的開發(fā)和維護，也利于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的拓展。在實際的技術(shù)應(yīng)用中，引入抽象通信服務(wù)接口網(wǎng)關(guān)設(shè)備即可方便地管理設(shè)備的接入。

3.3系統(tǒng)中智能電子設(shè)備的互操作技術(shù)

互操作技術(shù)可以方便不同數(shù)據(jù)格式的設(shè)備之間進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，為設(shè)備之間的協(xié)作提供保障。智能電子設(shè)備的互操作技術(shù)為設(shè)計異構(gòu)、數(shù)據(jù)格式不一致的產(chǎn)品之間的信息傳輸，功能集成，集中管理提供了有力的支持。該技術(shù)與光纖通信、二次系統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合，提高了變電站建設(shè)、監(jiān)控、維護的便利性，降低了變電站運行成本。

3.4系統(tǒng)中的信息同步技術(shù)

數(shù)字化變電站在工作中需要自動對電氣數(shù)據(jù)進行采集，因此需要保證各設(shè)備時間的同步，一方面是保證各設(shè)備工作的先后順序不紊亂，另一方面保證設(shè)備自身按既定時間節(jié)點進行作業(yè)。在通信服務(wù)器中安裝有全球定位系統(tǒng)接收設(shè)備，為采集數(shù)據(jù)的光電變壓器提供時間同步服務(wù)，此外，還可采用網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議建立一個間隔總線，實現(xiàn)系統(tǒng)中設(shè)備的采樣同步。

3.5集成與智能的開關(guān)設(shè)備

在變電站的實際設(shè)計和施工中，需要將一次設(shè)備和二次設(shè)備相結(jié)合。與傳統(tǒng)互感器相比，光電量測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，易于集成，為優(yōu)化結(jié)構(gòu)布局和集成開關(guān)設(shè)備創(chuàng)造了有利條件。光電量測系統(tǒng)可實現(xiàn)變壓器、斷路器等高壓設(shè)備的集成技術(shù)。

4結(jié)束語

數(shù)字化變電站綜合自動化系統(tǒng)為電網(wǎng)高效、穩(wěn)定運行，擴大應(yīng)用范圍提供了基礎(chǔ)保障。由于其在改善電網(wǎng)質(zhì)量方面的巨大潛力，已被廣泛應(yīng)用于各種規(guī)模的電網(wǎng)中。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化變電站的綜合自動化技術(shù)將不斷發(fā)展，并越來越適應(yīng)當(dāng)前的電力市場。

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