自動化技術在智能變電站自動化系統中的應用

朱益民

摘 要：在當前電力事業中，變電站的自動化系統研究備受關注。自動化技術的不斷研發與更新，提高了變電站的運行能力和智能效果，提升了電力系統的運行效率。從自動化技術在智能變電站中的應用意義出發，介紹自動化系統的結構特點和技術運用，為自動化技術的發展提供理論基礎。

關鍵詞：電力系統；智能變電站；自動化系統；自動化技術

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字化變電站，是在自動化技術上的延伸。變電站是智能電力系統中的關鍵構成部分，對電網結構與電力輸送都起著至關重要的作用。為了規范變電站的發展方向，國家電力公司逐步采用自動化技術與管理辦法，實現智能變電站的高效運行，促進國家電力事業科學、有序的發展。

1 自動化技術在智能變電站中的應用意義

智能變電站是由先進的智能化設備構成，以互聯網通信技術為依托，高效傳輸變電站的各項數據，實現數據的收集與測量，通過數據實現對變電站中故障的智能化分析，并給出解決意見。如果變電站發生故障，自動化系統會采取一定的措施“告知”工作人員，使工作人員能及時發現問題、解決問題。數字化變電站強調的是過程，而智能變電站強調的則是目的。與傳統的變電站相比，智能變電站中的自動化系統能夠對整個變電站實施全過程監控，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濟效益。因此，自動化系統在智能變電站中的有效運用，在推動我國電力系統與整個電網的發展中發揮著極其重要的作用。

2 智能變電站的特點

2.1 智能化的一次設備

一次設備被檢測的信息回路和被控制的操作驅動回路采用微處理器與光電技術設計，簡化了傳統變電站的控制回路結構。運用網絡信號傳輸取代傳統的導線連接，提高了變電站設備的通信質量，實現了變電站設備的智能化控制。

2.2 網絡化的二次設備

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備在變電站系統中發揮著極其重要的作用，這些裝置對變電站的每個環節都起一定的作用。自動化技術應用于智能變電站后，上述設備之間的連接全部采用先進的互聯網通信技術，二次設備不再出現常規功能裝置重復的I/O現場接口，通過網絡真正實現設備資源共享和數據共享。

2.3 運行管理系統自動化

在智能變電站運行過程中，運行管理系統起著非常重要的作用，比如電力運行數據的統計、數據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問題，系統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”工作人員協助進行故障檢修工作，將系統維持在正常的工作狀態。

2.4 網絡技術自動化

互聯網通信和信息技術是智能變電站的核心技術，維持著整個變電站系統的運行。在傳統變電站系統中，數據的采集、統計、整理和分析由1個CPU系統來完成，這種方法方便、快捷，但采集與分析數據的能力較差。在自動化技術運用于智能變電站后，整套系統采用多個CPU來操作，并采用相應的操作技術對CPU進行控制，使其分工協作，高效、高質量地維持變電站的運行。

3 智能變電站的自動化系統結構

自動化技術運用于變電站的過程中，隨著智能電器的發展和廣泛運用，特別是智能開關與光電技術設備的運用，使智能變電站在自動化技術領域又邁出了重要的一步。在現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的自動化設備，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備的重要部分。同時，常規的保護和測控裝置被先進的數字化傳感器與控制回路等一次設備取代，逐步提高變電站的智能化水平和運行質量。而在中、小型變電站中，設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柜中，實現變電站機電一體化。

自動化系統技術運用于智能變電站后，其結構在物理上分為智能化一次設備和網絡化二次設備，而在邏輯上則根據有關通信協議分為過程層、間隔層和站控層三個層次。

3.1 過程層

過程層是一次設備和二次設備的結合層，是設備實現智能化的關鍵部分。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，并在間隔層的相關設備處得到電能量的數據。智能變電站獲得的是數據量，與傳統方式相比，這種采集數據的方式具有較強的抗干擾力，而且還能在質量不變的情況下，使開關等裝置更加精致、緊湊。②檢測、收集設備狀態參數。通過對斷路器、變電器、電容器、電抗器等設備進行檢測，得到相應的數據，并通過相關設備進行分析，調整設備的狀態，使設備在正常狀態下高效運行。③操作、控制其他設備。智能變電站運行過程中的命令由間隔層等上層發出，經過程層進行控制，并對命令進行智能分析，判斷命令的真偽與合理性，進而控制執行行為的精度，實現智能化控制。

3.2 間隔層

間隔層也是變電站自動化系統中的重要組成部分，有以下幾種功能：①保護、控制一次設備的同時，對其他控制功能進行操作；②采集、匯總本過程的實時數據，并推進本過程的操作封鎖功能；③對統計計算、數據采集和控制命令的發出進行優先控制；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，站控層的主要任務有以下幾個：①及時更新變電站的數據庫，并按時登錄歷史數據庫；②按照既定的程序將收集到的數據信息傳輸到系統中心；③進行站內監控，實現人機互聯；④檢測過程層與間隔層的設備，并根據數據進行分析和檢修；⑤對智能變電站系統中出現的故障進行智能分析。

4 自動化技術在智能變電站系統發展中的難題

在上述變電站系統的三個層次中，自動化技術是由下而上逐步發展的。目前，智能開關、光電技術設備和檢測技術等自動化技術都已取得巨大的突破并投入使用，但自動化技術還存在著以下難題：①智能變電站的相關材料和設備技術更新；②相關專業之間缺乏合作，無法實現合力效應，無法協同進步；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。

5 結束語

自動化技術是智能變電站系統中非常重要的部分，在變電站未來發展中占據著無法取代的地位。當前，自動化技術在智能變電站中的應用主要表現在對設備的實時監控與檢修方面，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，相關工作人員一定要提高對自動化技術的重視程度，不斷采用先進的技術手段，逐步完善變電站的基礎設施與自動化系統。對變電站未來發展的智能化與自動化技術開展專項研討，為變電站的建設打好基礎，提高整個電力系統的運營能力。

參考文獻

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

〔編輯：劉曉芳〕