變電站直流系統智能操作系統的研究及應用

摘要：隨著變電站建設規模加大，智能技術也逐步被引入變電站中。基于此，針對變電站使用的直流智能系統展開探討，闡述直流系統與智能化的基本概念，對其在項目中的具體應用進行分析，最后總結其應用優勢，以期為相關工程提供參考。

關鍵詞：變電站;直流系統;智能化

1? ? 直流系統

自動化系統是調控變電站運行的關鍵，為實現對操作信號的精確控制，需針對斷路器的分合采取可靠的保護措施[1]。若變電站內部未形成足夠的沖擊電流，則要參考行業標準，采取科學的計算方法，對其做靈活調整。此外，還要保留足夠的容量，一旦出現異常狀況依然可以滿足變電站在短時間內的運行需求。

在直流系統的設計方案中，可省去降壓硅鏈，增設微機型監測裝置，而為了掌握蓄電池的容量情況，需適配特定檢測儀。變電站的運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，因此要獨立設置，形成一套滿足變電站運行需求的直流系統。

2? ? 智能化概念

不同于人工操作方式的是，智能化的基本特點在于得到自動化技術的支持，在程序的調度下自發執行某些操作[2]。在常規變電站的基礎上引入智能系統，可以改變電網調度依賴人工的局面，相關事宜可借助網絡平臺而實現。此外，通過智能化技術的引入，可以聯合各地區變電站，彼此間實現信息的高度共享，而智能系統還具備為信息傳輸保駕護航的能力，能避免信息丟失。通過智能系統的引入，在變電站工作效率大幅提升的同時，還緩解了對環境的污染問題。

3? ? 操作系統的研究及應用

3.1? ? 蓄電池與絕緣監察置應用狀況

蓄電池被廣泛應用于變電站中，2003年是我國變電站發展的重要節點，原本大量使用的堿性鎳鎘電泡被取代。盡管如此，現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，多數直流系統都使用到了絕緣監察裝置，一系列的改造措施正在改變變電站工作系統不完善的情況。還有部分變電站在絕緣監察裝置的應用方式上較為特殊，由大量分立元件構成。

3.2? ? 類型概況

電源系統人機交互是本次直流系統的主要功能，應具備遠程電源切換的能力，操作者可在變電站以外的區域進行一鍵式操作，避免誤動作、誤解讀等問題[3]。

根據變電站直流系統的使用需求，適配合適的設備，此項工作要高度注重各柜體結構的特性，各廠家的設備型號、操作模式均存在一定的差別，因此在整個直流系統中應形成配套。

從部分設備廠家來看，所提供的直流系統并未增設隔離開關，取而代之的是采集熔斷器等形式，當充電機獲得直流電源后，整個柜體結構均通上了DC110 V/DC220 V直流電，一旦運行中某結構出現異常，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，稍有不當將引發安全事故。若在直流系統的特定區域安裝隔離開關，如蓄電池、充電機等處，此時僅通過隔離開關便可實現對直流系統的控制，自動化操作水平得到提升。

從各類新、老設備直流系統的基本特性入手，對其展開優化設計，主要目的在于：提升直流系統的自動化水平;除本地操作外，還衍生出了遠程控制功能，達到精簡操作流程的效果;一旦直流系統出現意外，檢修工作可在安全環境下完成，避免因步驟繁多而產生誤操作等行為，最大程度降低風險。對此，給出該構想的邏輯圖，具體內容如圖1所示。

3.3? ? 技術特點

（1）引入廠家拓撲圖，基于此方式反映各開關狀態，將實際情況通過觸摸屏呈現。

（2）引入顯示拓撲圖后，能夠為操作者直觀呈現遙測量。

（3）提供一鍵化控制功能，可實現對系統各細分部分的控制，典型的控制對象有直流獨立運行、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出來，以用戶要求為基本出發點，達到一鍵操作的效果。

（5）經模擬化分析且確認各項流程無誤后，系統執行該流程，其在運行過程中還具備自動化采集數據的功能，如直流量、交流量等，將檢測信息與標準值對比分析，評定系統的運行狀況。

（6）系統具有優良的兼容性，從配置上來看，主監控機選擇的是通用接口，具備同時接入多個采集模塊的條件，產生的數據能夠及時傳遞至后臺，為技術人員的分析提供依據。

（7）系統時間具有可調性。

（8）具有強大的數據記錄能力，如各項操作的發生時間、開關狀態等數據均可得到完整的記錄。

4? ? 優勢概述

在傳統變電站的基礎上接入智能系統后，可實現對數據的自動化采集與傳輸，實時掌握電網工作狀況，根據使用需求以自動化的方式調整運行參數，如內部電壓等，確保電網處于穩定運行狀態。因此，智能系統的引入能夠為變電站的運行提供更充足的技術支持，其具備如下幾點優勢：

（1）精確性高。先進的光電變壓器被廣泛應用于智能變電站中，運行穩定性有所提升，敏感性更高，在各類高性能電子元器件的共同作用下，可提供保護與監測功能，準確捕捉變電站運行信息。

（2）自動化水平高。智能的突出特點在于自動化，省去了人工看護的繁瑣環節，系統以電網運行狀況為準做出靈活的調整。從自動化系統的運行模式來看，采取的是與檢測系統協同工作的方式，通過監測裝置的作用可獲得實際運行數據，隨即傳導至終端設備，根據實際數據分析電網運行狀況，生成結果后給出調節指令，電網系統獲得指令后，將進入自定調節階段，以確保系統運行穩定性。自數據采集開始直至最終的調節工作，整個環節都無需人員的參與。

（3）電網穩定性好。在社會不斷發展的背景下，對電能的需求量逐步提升，為給用戶提供高品質的電力服務，擴容成為主要途徑。此時，由于電網運行規模的擴大，對電能傳輸穩定性提出更高要求，增設的大量電力元件在工作中會發出諧波，在其作用下電能傳輸穩定性有所下降。而通過智能系統的運用，則有效消除了諧波的影響，電能傳輸品質得到保障。

（4）通信質量提升。通過智能系統的調節，信息流通效率提高，解決了傳統方式下信息傳輸滯后的問題。智能系統能夠對電力傳輸狀況做出準確的判斷，根據分析結果選擇通信通道，各模塊的交流水平得到提升，可更為準確地傳輸信息，外界電磁波干擾得到有效控制。

（5）實時監控。智能變電站具備強大的監控功能，可實時獲取主電網運行數據并及時傳輸至終端，若存在異常之處，則會給出調節指令，促使電網做出自動化調節行為，而檢修信息也將被完整記錄。

（6）兼容性好。現階段，如太陽能發電等領域技術不斷成熟，分布式能源不斷被接入大電網中，各類型發電方式的特點有所不同，電網具備較強的兼容性尤為關鍵。智能系統的出現，從根本上解決了這一問題，如電廠和用戶等主體具有相協調的關系，電網可維持穩定工作狀態。

5? ? 結語

本文圍繞變電站智能化展開研究，提出直流智能操作人機交互系統，梳理了智能電網的基本特點，明確了其在變電站乃至整個電網中的應用效果。在傳感器、通信等多個領域先進技術的支持下，應用直流智能操作人機交互系統，人工操作量減少，系統高效運行，為電力事業提供了可靠的技術支持。

[參考文獻]

[1] 常惜陽.智能變電站發展現狀與趨勢的研究[J].電工技術，2019（20）：63-65.

[2] 郭美林.淺談智能電網與智能變電站[J].中國設備工程，2019（18）：176-178.

[3] 譚睿.35 kV～110 kV變電站直流系統運行和維護方法探究[J].山西能源學院學報，2018，31（3）：36-38.

收稿日期：2020-03-02

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