數(shù)字化變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展

王愛

摘 要：近年來，新能源發(fā)電技術(shù)突飛猛進(jìn)地發(fā)展。但因為新能源豐富地區(qū)的地理位置和環(huán)境差異，能源很難集成發(fā)揮作用。新能源的發(fā)電電源和單位量不穩(wěn)定。因此要確保電力供需平衡、供應(yīng)穩(wěn)定，既要有安全的電力設(shè)備，也要有準(zhǔn)確的運營渠道。做這些都要有數(shù)字化的監(jiān)視、通信和管理體系來保證電網(wǎng)的自動化系統(tǒng)運營。因此，文章指出，數(shù)字化變電站是非常重要的一環(huán)，將數(shù)字化變電站的二次設(shè)備通過計算機實現(xiàn)資源共享的綜合系統(tǒng)化系統(tǒng)是構(gòu)建未來電網(wǎng)的重要階段。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化;變電站;自動化

0 引言

數(shù)字化變電站是將信息進(jìn)行收集、傳遞、辦理、輸出等全過程完整智能化。其中綜合自動化系統(tǒng)就是將變電站的二次設(shè)備經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通訊以及功能重組和協(xié)調(diào)、對自動操作、計量、經(jīng)營的一種綜合性自動化信息共享系統(tǒng)。因此我們看來，數(shù)字化的變電站使得設(shè)備更加簡單、高效、可靠，更易于運營和處理，很大程度上減少了變電站的建設(shè)和保護費用，也就是使得電網(wǎng)更加穩(wěn)定牢靠和安全可以被測定。

1 數(shù)字化變電站在新時代的發(fā)展

從最初的傳統(tǒng)變電站到現(xiàn)在的智能化變電站，當(dāng)前主要是進(jìn)行傳統(tǒng)變電站智能化和數(shù)字化改造工作，而這些智能化變電站卻并沒有經(jīng)歷實際工程建設(shè)和技術(shù)革新。很難把數(shù)字變電站與智能變電站的界限分明地區(qū)隔開來，因為本身二者都并沒有特別明確的定義，本質(zhì)上都是通過使用互聯(lián)網(wǎng)、信息技術(shù)來對變電站進(jìn)行相關(guān)的技術(shù)和改造，而這些信息技術(shù)對于變電站的應(yīng)用則是一個循序漸進(jìn)、逐步發(fā)展和完善的過程。

現(xiàn)在，普通變電站的數(shù)字化改造正在進(jìn)行中，智能電網(wǎng)的建設(shè)已經(jīng)成為一個不可阻擋的智能潮流。在這一浪潮中，有許多新的成果，新技術(shù)如雨后春筍般出現(xiàn)。但是，同時也出現(xiàn)了很多新難題。例如，作為初階設(shè)備智能化標(biāo)準(zhǔn)的專家診斷體系，還需要不斷研發(fā)，實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)診斷的智能數(shù)字化。另外，還沒有討論互感器的實際壽命，特別是內(nèi)置傳感器對主裝置本身的不可估量的影響、監(jiān)視量的分布以及傳感器的布局。不久的將來，強大、可靠、令人信任的數(shù)字電網(wǎng)必將成為推動經(jīng)濟社會發(fā)展的支柱。

國家電網(wǎng)公司數(shù)字化變電站的定義是，所謂數(shù)字化變電站，是指將變電站的一、二次設(shè)備作為數(shù)字化對象，以高速網(wǎng)絡(luò)通信平臺為基礎(chǔ)，將數(shù)字化信息標(biāo)準(zhǔn)化，實現(xiàn)站內(nèi)外的信息共享和相互操作，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)以文字?jǐn)?shù)據(jù)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)測量監(jiān)視、控制保護、信息管理等自動化功能的變電站。不僅僅是變電站的智能化，整個電網(wǎng)的智能化也是發(fā)展的趨勢。能源合作、大數(shù)據(jù)、AI、先進(jìn)的信息通信技術(shù)和電力網(wǎng)的融合發(fā)展不斷深化[1]。

變電站數(shù)字化的發(fā)展有效緩解了大部分地區(qū)的供電壓力，確保了許多工程用電的需求，為全國經(jīng)濟發(fā)展提供了可靠的電力保障。

2 數(shù)字化電站綜合自動化運行管理系統(tǒng)的優(yōu)點

變電站的操作管理自動化系統(tǒng)中，電力生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)、狀態(tài)記錄都將得到有效地分析和處理。數(shù)字信息劃分、分流轉(zhuǎn)換自動處理、變電站運行發(fā)生故障時，應(yīng)立即進(jìn)行調(diào)查，并提供故障分析報表，指出出錯原因，提出相關(guān)的解決辦法。而自動化系統(tǒng)可以自動發(fā)出變電站臨時出錯的檢驗報告，這是它的一項強大功能。簡而言之，數(shù)字化變電站使設(shè)備更加簡約，安全性更高，更容易操作處理，在應(yīng)急處理和調(diào)查分析方面要更省時省力，有效地節(jié)省了人力財力，緊跟時代步伐[2]。

通過上述分析來看，創(chuàng)新型開關(guān)、傳感器及新型控制技術(shù)的使用，大規(guī)模削減了設(shè)備的使用，減少了變電站的占地面積，簡化了布線，提高了從下層到變電站整體的效率和可靠性。為此，文章總結(jié)了數(shù)字化變電站系統(tǒng)的優(yōu)點。

2.1 高性能

相同規(guī)模統(tǒng)一手段進(jìn)行操作處理，不用其他設(shè)備來運行轉(zhuǎn)換，這樣就變得高效，間接降低了人工操作難度和二次研發(fā)、維護難度，體現(xiàn)出強高的性能。

數(shù)字信號通過信號傳輸避免了電纜的電磁干擾，既減少了傳輸運轉(zhuǎn)時間，也使傳輸過程變得簡便。傳輸和處理過程中不會人工處理的失誤，提高了計量性能和準(zhǔn)確率。

2.2 高安全性

（1）光互感器的運行避免了油與sf6互感器的泄漏問題，大大減少了運行維護工作量，解決了漏油這一難題，提高了其安全性。

（2）光互感器的高壓低壓的相互運轉(zhuǎn)，電流互感器的二次診斷、電壓互感器的二次供應(yīng)又解決了人工和設(shè)施的問題，安全性又得到了提高。

（3）采用高安全性和高處理性的光纜，而不是舊式的電纜，有效避免了舊式電纜線松動、故障、短路的危險，提高了數(shù)字化變電站整體運行和人工操作的安全水平。

2.3 高可靠性

數(shù)字化設(shè)備具有自動檢測功能，數(shù)據(jù)沒達(dá)標(biāo)可以自行判定網(wǎng)絡(luò)障礙和互感器故障并發(fā)出提示，提高了運行的可靠性，減小人力，減輕相關(guān)人員工作量[3]。

2.4 高經(jīng)濟性

（1）采用光纜而不是舊式電纜，降低相關(guān)成本。另一方面，將省下來的費用投入數(shù)字科技化，增加數(shù)字化發(fā)電站設(shè)備數(shù)量，提升工作量，制造更大的經(jīng)濟成本。

（2）實現(xiàn)信息共享，兼容性高，容易增加功能和擴大規(guī)模，減少變電站投資成本。

（3）光互感器采用固體絕緣，無泄漏問題，降低了停止檢查成本。

（4）光纜和自動化的操作運行對環(huán)境影響較小，既節(jié)約了資源，又減少了相關(guān)環(huán)保費用。

3 數(shù)字變電站配置綜合自動化系統(tǒng)的緣故

小型的開閉所的話，僅僅幾條出線就不需要綜合自動化系統(tǒng)，但是需要手工操作。人員成本比綜合自動化系統(tǒng)的成本要高得多。

現(xiàn)在除了一部分工廠內(nèi)部用的小型變電站以沒有配備綜合自動化體系以外，大部分其他大的變電站基本上都會安裝有綜合自動化系統(tǒng)。因為它可以將所有的警告信息、事故信息集中展示在一臺電腦上，遠(yuǎn)處的遙控器分開關(guān)、管理電力負(fù)荷報告書、調(diào)查歷史記錄等。系統(tǒng)功能非常多，但其核心思想是集中監(jiān)視。

另外還有一個優(yōu)點是，根據(jù)綜合自動系統(tǒng)的遠(yuǎn)程部分，將多個變電站的設(shè)備信息集中在一起進(jìn)行管理，進(jìn)而釋放人力。此功能和保護設(shè)備的功能不同，同時也很重要。

首先，這種綜合處理自動化系統(tǒng)英文名叫SCADA，它的用途很廣，實際上這一套系統(tǒng)應(yīng)用涉及的行業(yè)和領(lǐng)域非常大，只要有變電所的地方都會有它的存在。機能、機械、線纜、物流等，不過一般習(xí)慣性的在前邊加一個P，也就變成PSCADA，稱為變電所綜合自動化系統(tǒng)。

最主要的作用還是統(tǒng)一監(jiān)控，統(tǒng)一管理，方便監(jiān)管巡視人員的日常工作。同樣的，變電所出現(xiàn)電力故障時，如果各設(shè)備統(tǒng)一接入PSCADA，故障很容易定位某個設(shè)備，否則，就會過于麻煩。

引起電網(wǎng)故障和異常運行的因素非常復(fù)雜，而且這一階段非常迅速，不能及時判斷或處理時，不僅威脅到人身和設(shè)備的安全，還會損壞電網(wǎng)，造成長時間停電，給國民經(jīng)濟造成嚴(yán)重?fù)p失。為此，必須加強調(diào)度自動化手段，加強安全性和可靠性，提供事故處理對策和相應(yīng)的監(jiān)控手段，及時處理不可避免的事故，避免或減少類似事故造成的重大損失。

眾所周知，地鐵的運轉(zhuǎn)行為主體通常都會聯(lián)想到是列車和乘客，也就是意味著所有的設(shè)備、地鐵工作人員核心服務(wù)目標(biāo)都是“運輸”。所以，電力這個版塊也是在其中充當(dāng)了一定的作用。

負(fù)責(zé)地鐵調(diào)度的中心工作人員們?yōu)榱吮Ｕ稀斑\輸”的順暢，需要及時地掌握全系統(tǒng)內(nèi)的電力供應(yīng)狀態(tài)。而地鐵調(diào)度大廳本身就是一個集中監(jiān)控場所，如何將分布在全線各處的電力設(shè)備的狀態(tài)納入這一集中監(jiān)控中，實際上就是一個將PSCADA納入綜合監(jiān)控系統(tǒng)ISCS中的接口行為。

在這一行為里，PSCADA是不可或缺的，它不僅僅是服務(wù)于電力專業(yè)的工作人員，更服務(wù)于中心的那些“全局掌控者”，這也是為什么要配備自動化系統(tǒng)的原因。

4 結(jié)語

自動化設(shè)備的主要目的是集中監(jiān)視現(xiàn)場設(shè)備的運行情況，減少設(shè)備維護的人工費。自動化變電站整套體系已經(jīng)成為我國電力系統(tǒng)的構(gòu)成環(huán)節(jié)，為整個電力系統(tǒng)的運行提供安全保障。變電站自動化系統(tǒng)本身具有較好的監(jiān)測控制和協(xié)調(diào)運行特點，能高效運行電網(wǎng)，并且降低了人力物力，減少了成本，同時大大滿足用戶的基本電力需求。近年來，國家努力抑制和減少因變電站事故造成的不良影響，是變電站自動化系統(tǒng)發(fā)展的重要方向之一，為了有效防止事故發(fā)生，各部門需要不斷加強對變電站運行原理、理論知識，并且相關(guān)結(jié)構(gòu)的相關(guān)人員的認(rèn)識和學(xué)習(xí)有必要制定更完善的改進(jìn)方案，提高設(shè)備、自動化變電站系統(tǒng)處理安全性，加快改造和發(fā)展，構(gòu)建未來新電網(wǎng)。由此可見，變電站自動化綜合技術(shù)被大力推廣應(yīng)用，并成為我國電力系統(tǒng)技術(shù)改造和進(jìn)步的重點之一。

[參考文獻(xiàn)]

[1]朱慶洋.富村變電站綜合自動化系統(tǒng)改造方案設(shè)計及效益分析[D].北京：華北電力大學(xué)，2016.

[2]蔣昌義.數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)發(fā)展中的主要問題探討[J].科學(xué)中國人，2015（33）：21.

[3]魏明杰.數(shù)字化變電站綜合自動化系統(tǒng)的問題分析及處理建議[J].中小企業(yè)管理與科技，2015（5）：214-215.

（編輯 傅金睿）