變電站自動(dòng)化技術(shù)的未來發(fā)展探討

周凱明

摘 要：在21世紀(jì)，國(guó)民生產(chǎn)生活均離不開電力資源的輔助，電力資源在國(guó)民生產(chǎn)、生活中發(fā)揮著不可替代的作用，必須大力加強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)工程。因此，促進(jìn)變電站自動(dòng)化技術(shù)的良好發(fā)展，提升變電站安全管理效率，必須恪守變電站自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則，引入各種先進(jìn)的技術(shù)因素，不斷完善變電站自動(dòng)化系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：變電站;自動(dòng)化;發(fā)展

引言

目前，變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)已日臻成熟。首先，和傳統(tǒng)變電站管理系統(tǒng)相比，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)頗具先進(jìn)陛與高效性，能夠借助本地計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)多個(gè)信號(hào)的替換，并使用新的基于微機(jī)的新二次設(shè)備進(jìn)行替換。其次，變電站與電纜的連接有效推進(jìn)了變電站的自動(dòng)化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了變電站無人值守管理與無人值守運(yùn)行，大幅度縮小了變電站占地面積，降低了變電站設(shè)計(jì)與維護(hù)管理成本，有效提升了變電站運(yùn)行管理的安全性與可靠性。再次，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)兼具功能集成化、運(yùn)行監(jiān)管屏幕化、結(jié)構(gòu)分布微機(jī)化以及運(yùn)行管理信息化等特征，充分發(fā)揮該系統(tǒng)的作用不僅可以確保變電站管理工作的穩(wěn)定性與安全性，而且有助于提升變電站運(yùn)行的技術(shù)水平和管理質(zhì)量。

1 變電站自動(dòng)化技術(shù)概述

1.1自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)的功能以及相應(yīng)要求

變電站在電力資源分配利用過程中有著不可忽視的作用，根據(jù)所處理運(yùn)行的電壓等級(jí)以及標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)設(shè)備，變電站基于數(shù)字化的自動(dòng)化系統(tǒng)有不同的作用。首先，自動(dòng)化系統(tǒng)是整個(gè)變電站的控制系統(tǒng)，主要是相關(guān)工作人員用來對(duì)整個(gè)變電站運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀的監(jiān)視和控制，對(duì)出現(xiàn)故障的系統(tǒng)信息進(jìn)行記錄，對(duì)一些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量、記錄。其次，對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的保護(hù)作用也是很重要的一方面，其中對(duì)線路保護(hù)的自動(dòng)開合閘，對(duì)輸電母線的保護(hù)性措施，以及對(duì)最重要的變壓器的電壓保護(hù)。此外，在對(duì)系統(tǒng)正常進(jìn)行的支持方面，主要表現(xiàn)在設(shè)備維修、設(shè)備處于非正常狀態(tài)的恢復(fù)性、故障自動(dòng)恢復(fù)性。

1.2變電站自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

目前在我國(guó)變電站綜合性的自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)由過去主要用于電力系統(tǒng)主干網(wǎng)、城市集中供電網(wǎng)絡(luò)以及農(nóng)村地區(qū)的供電網(wǎng)絡(luò)，逐漸擴(kuò)展到企業(yè)中的供電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中。對(duì)于運(yùn)營(yíng)的電壓等級(jí)由最初的35～110kV低壓變電站逐漸發(fā)展為現(xiàn)階段的220～500kV中高壓變電站，在低壓運(yùn)營(yíng)階層主要有10V甚至低至0.4kV的配電網(wǎng)絡(luò)，這些電壓等級(jí)可以涵蓋到所有的變電網(wǎng)絡(luò)，變電站的自動(dòng)化技術(shù)涉及自動(dòng)控制技術(shù)、遠(yuǎn)程控制技術(shù)、繼電保護(hù)措施、信息測(cè)量檢測(cè)統(tǒng)計(jì)等方面，雖然在現(xiàn)階段對(duì)于變電站的自動(dòng)化技術(shù)有了長(zhǎng)足、快速的發(fā)展，但在某些方面還有所欠缺。

2 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)

（1）信息采集處理技術(shù)。實(shí)現(xiàn)信息自動(dòng)化采集與處理是變電站自動(dòng)化管理系統(tǒng)的核心基礎(chǔ)，構(gòu)建完善的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)，必須充分引入信息采集處理技術(shù)，正確采集模擬數(shù)據(jù)、電壓數(shù)據(jù)和變電站進(jìn)線端與輸出端的功率，準(zhǔn)確獲取脈沖量，做好電能統(tǒng)計(jì)與調(diào)整工作。（2）自我保護(hù)技術(shù)。自我保護(hù)技術(shù)是確保變電站自動(dòng)化系統(tǒng)安全運(yùn)行的支撐技術(shù)體系，構(gòu)建變電站自動(dòng)化系統(tǒng)，必須充分運(yùn)用自我保護(hù)技術(shù)，做好電能調(diào)度變更與控制電壓的保護(hù)工作。變電站自動(dòng)化系統(tǒng)自我保護(hù)技術(shù)通常被應(yīng)用于自動(dòng)開關(guān)與設(shè)備接收完系統(tǒng)信息之后，與此同時(shí)，自我保護(hù)技術(shù)能夠輔助變電站自動(dòng)化系統(tǒng)準(zhǔn)確定位故障發(fā)生位置與類型，并及時(shí)做好修復(fù)工作。（3）數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)。變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中所運(yùn)用的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理工作所發(fā)揮的作用至關(guān)重要，簡(jiǎn)而言之，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)不僅能做好數(shù)據(jù)資源的歸檔與整理工作，而且能夠?qū)崿F(xiàn)電流、電壓與溫度等相關(guān)數(shù)據(jù)信息的有效存儲(chǔ)。目前，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)所包含的數(shù)據(jù)主要包括三種類型，分別是基本數(shù)據(jù)、對(duì)象數(shù)據(jù)、歸檔數(shù)據(jù)，相對(duì)而言，更改前與更改后的電流、電壓及其運(yùn)行狀態(tài)等相關(guān)數(shù)據(jù)均為基本數(shù)據(jù)，設(shè)備運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的各項(xiàng)數(shù)據(jù)結(jié)合成果則稱作對(duì)象數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)基本數(shù)據(jù)與對(duì)象數(shù)據(jù)的統(tǒng)一整理所整合的數(shù)據(jù)屬于歸檔數(shù)據(jù)。

3 自動(dòng)化變電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

3.1智能化的一次設(shè)備

變電站的自動(dòng)化進(jìn)程中，主要由智能化的一次設(shè)備包括電子式互感器、智能斷路器、集成型電子開關(guān)設(shè)備以及智能電子裝置，與網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備以IEC61850標(biāo)準(zhǔn)為通信規(guī)范，對(duì)自動(dòng)化的變電站信息進(jìn)行共享化處理。電子式互感器在變電站自動(dòng)化進(jìn)程中，可使得集成化處理和控制保護(hù)措施的數(shù)字化得以實(shí)現(xiàn)。由于變電站的繼電保護(hù)和數(shù)據(jù)測(cè)量控制中電子式互感器有寬闊的頻率范圍，可以實(shí)現(xiàn)電力數(shù)據(jù)的集成共享。在電力網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問題時(shí)，通常會(huì)有瞬時(shí)的波形變化，電子式互感器對(duì)信號(hào)的變化比較敏感，有足夠的響應(yīng)速度。對(duì)于電力系統(tǒng)而言抵抗外界干擾的特性是很重要的，電子式互感器的絕緣特性使得原先只能集中安置的高壓線路保護(hù)裝置及變壓器的保護(hù)裝置，現(xiàn)在可以分散性安裝在合適的地點(diǎn)。利用光纖技術(shù)以及局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使得各種PRO SCADA接口集成聯(lián)系起來，組成一個(gè)優(yōu)化的分散式數(shù)字化系統(tǒng)。

3.2網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備

在數(shù)字化的變電站內(nèi)，不僅僅擁有傳統(tǒng)意義上的數(shù)字化設(shè)備，而且還具備網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備。主要特點(diǎn)表現(xiàn)在對(duì)控制中心總站采取光纖網(wǎng)絡(luò)通信，區(qū)別于傳統(tǒng)的變電站采用的電纜傳輸。自動(dòng)化變電站內(nèi)網(wǎng)絡(luò)化的二次系統(tǒng)還采用以太網(wǎng)為信息結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，用來進(jìn)行站內(nèi)繼電保護(hù)裝置、數(shù)據(jù)測(cè)量設(shè)備以及故障檢測(cè)記錄設(shè)備之間的信息傳遞和處理。在變電站的數(shù)字化進(jìn)程中，統(tǒng)一的通信標(biāo)準(zhǔn)是基礎(chǔ)中的基礎(chǔ)。如果沒有標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)通信中的協(xié)議，就會(huì)為變電站內(nèi)設(shè)別間的互操作性和設(shè)別間的信息交換帶來很大的困難。在數(shù)字化的進(jìn)程中，變電站內(nèi)部設(shè)備件普遍采用IEC61850通信規(guī)約，由于這一規(guī)約的系統(tǒng)性和標(biāo)準(zhǔn)性，為變電站內(nèi)智能設(shè)備間實(shí)現(xiàn)互操作性提供了基礎(chǔ)，在站內(nèi)擔(dān)任監(jiān)控和保護(hù)的設(shè)備與站級(jí)控制層都應(yīng)用統(tǒng)一通信規(guī)約，使得各廠家生產(chǎn)的二次設(shè)備間能夠進(jìn)行無縫信息交換，實(shí)現(xiàn)互操作性。

結(jié)束語(yǔ)

隨著電力應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，變電站數(shù)字化進(jìn)程成為一種必然的趨勢(shì)。在這一進(jìn)程中對(duì)于變電站內(nèi)的一次設(shè)備而言，隨著系統(tǒng)的發(fā)展逐漸走向智能化，電子式互感器的出現(xiàn)，成為變電站一次設(shè)備的革命性突破，獲得更多的自主控制權(quán)。對(duì)于二次設(shè)備的技術(shù)改進(jìn)，主要體現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)二次設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化，采取IEC61850的國(guó)際統(tǒng)一的通信規(guī)約，為數(shù)字化變電站內(nèi)設(shè)備間實(shí)現(xiàn)信息的交互性提供保證。

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