數字化變電站綜合自動化系統的發展

王愛

摘 要：近年來，新能源發電技術突飛猛進地發展。但因為新能源豐富地區的地理位置和環境差異，能源很難集成發揮作用。新能源的發電電源和單位量不穩定。因此要確保電力供需平衡、供應穩定，既要有安全的電力設備，也要有準確的運營渠道。做這些都要有數字化的監視、通信和管理體系來保證電網的自動化系統運營。因此，文章指出，數字化變電站是非常重要的一環，將數字化變電站的二次設備通過計算機實現資源共享的綜合系統化系統是構建未來電網的重要階段。

關鍵詞：數字化;變電站;自動化

0 引言

數字化變電站是將信息進行收集、傳遞、辦理、輸出等全過程完整智能化。其中綜合自動化系統就是將變電站的二次設備經網絡通訊以及功能重組和協調、對自動操作、計量、經營的一種綜合性自動化信息共享系統。因此我們看來，數字化的變電站使得設備更加簡單、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和保護費用，也就是使得電網更加穩定牢靠和安全可以被測定。

1 數字化變電站在新時代的發展

從最初的傳統變電站到現在的智能化變電站，當前主要是進行傳統變電站智能化和數字化改造工作，而這些智能化變電站卻并沒有經歷實際工程建設和技術革新。很難把數字變電站與智能變電站的界限分明地區隔開來，因為本身二者都并沒有特別明確的定義，本質上都是通過使用互聯網、信息技術來對變電站進行相關的技術和改造，而這些信息技術對于變電站的應用則是一個循序漸進、逐步發展和完善的過程。

現在，普通變電站的數字化改造正在進行中，智能電網的建設已經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，新技術如雨后春筍般出現。但是，同時也出現了很多新難題。例如，作為初階設備智能化標準的專家診斷體系，還需要不斷研發，實現設備狀態診斷的智能數字化。另外，還沒有討論互感器的實際壽命，特別是內置傳感器對主裝置本身的不可估量的影響、監視量的分布以及傳感器的布局。不久的將來，強大、可靠、令人信任的數字電網必將成為推動經濟社會發展的支柱。

國家電網公司數字化變電站的定義是，所謂數字化變電站，是指將變電站的一、二次設備作為數字化對象，以高速網絡通信平臺為基礎，將數字化信息標準化，實現站內外的信息共享和相互操作，實現網絡以文字數據為基礎，實現測量監視、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，整個電網的智能化也是發展的趨勢。能源合作、大數據、AI、先進的信息通信技術和電力網的融合發展不斷深化[1]。

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

2 數字化電站綜合自動化運行管理系統的優點

變電站的操作管理自動化系統中，電力生產運行數據、狀態記錄都將得到有效地分析和處理。數字信息劃分、分流轉換自動處理、變電站運行發生故障時，應立即進行調查，并提供故障分析報表，指出出錯原因，提出相關的解決辦法。而自動化系統可以自動發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，數字化變電站使設備更加簡約，安全性更高，更容易操作處理，在應急處理和調查分析方面要更省時省力，有效地節省了人力財力，緊跟時代步伐[2]。

通過上述分析來看，創新型開關、傳感器及新型控制技術的使用，大規模削減了設備的使用，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，文章總結了數字化變電站系統的優點。

2.1 高性能

相同規模統一手段進行操作處理，不用其他設備來運行轉換，這樣就變得高效，間接降低了人工操作難度和二次研發、維護難度，體現出強高的性能。

數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，電流互感器的二次診斷、電壓互感器的二次供應又解決了人工和設施的問題，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

數字化設備具有自動檢測功能，數據沒達標可以自行判定網絡障礙和互感器故障并發出提示，提高了運行的可靠性，減小人力，減輕相關人員工作量[3]。

2.4 高經濟性

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

（2）實現信息共享，兼容性高，容易增加功能和擴大規模，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境影響較小，既節約了資源，又減少了相關環保費用。

3 數字變電站配置綜合自動化系統的緣故

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，但是需要手工操作。人員成本比綜合自動化系統的成本要高得多。

現在除了一部分工廠內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。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，遠處的遙控器分開關、管理電力負荷報告書、調查歷史記錄等。系統功能非常多，但其核心思想是集中監視。

另外還有一個優點是，根據綜合自動系統的遠程部分，將多個變電站的設備信息集中在一起進行管理，進而釋放人力。此功能和保護設備的功能不同，同時也很重要。

首先，這種綜合處理自動化系統英文名叫SCADA，它的用途很廣，實際上這一套系統應用涉及的行業和領域非常大，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。

最主要的作用還是統一監控，統一管理，方便監管巡視人員的日常工作。同樣的，變電所出現電力故障時，如果各設備統一接入PSCADA，故障很容易定位某個設備，否則，就會過于麻煩。

引起電網故障和異常運行的因素非常復雜，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備的安全，還會損壞電網，造成長時間停電，給國民經濟造成嚴重損失。為此，必須加強調度自動化手段，加強安全性和可靠性，提供事故處理對策和相應的監控手段，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，地鐵的運轉行為主體通常都會聯想到是列車和乘客，也就是意味著所有的設備、地鐵工作人員核心服務目標都是“運輸”。所以，電力這個版塊也是在其中充當了一定的作用。

負責地鐵調度的中心工作人員們為了保障“運輸”的順暢，需要及時地掌握全系統內的電力供應狀態。而地鐵調度大廳本身就是一個集中監控場所，如何將分布在全線各處的電力設備的狀態納入這一集中監控中，實際上就是一個將PSCADA納入綜合監控系統ISCS中的接口行為。

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

4 結語

自動化設備的主要目的是集中監視現場設備的運行情況，減少設備維護的人工費。自動化變電站整套體系已經成為我國電力系統的構成環節，為整個電力系統的運行提供安全保障。變電站自動化系統本身具有較好的監測控制和協調運行特點，能高效運行電網，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發展的重要方向之一，為了有效防止事故發生，各部門需要不斷加強對變電站運行原理、理論知識，并且相關結構的相關人員的認識和學習有必要制定更完善的改進方案，提高設備、自動化變電站系統處理安全性，加快改造和發展，構建未來新電網。由此可見，變電站自動化綜合技術被大力推廣應用，并成為我國電力系統技術改造和進步的重點之一。

[參考文獻]

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

[2]蔣昌義.數字化變電站自動化系統發展中的主要問題探討[J].科學中國人，2015（33）：21.

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

（編輯 傅金睿）