變電站電氣自動化控制系統(tǒng)分析及其應用

趙博濤

（湖北科技學院，湖北 興寧 437100）

變電站中應用智能化技術能夠使變電站的運行變得更加科學，此外還可以利用互聯網技術將變電站所采集到的運行數據進行分析以及監(jiān)測。本項目所選用的智能變電站能夠有效解決傳統(tǒng)變電站存在的建設時間長、日常維護成本高等問題。但是，110kV智能變電站的自動化控制系統(tǒng)在實際運行過程中仍然會出現一些問題，因此本文將詳細探討在自動化控制系統(tǒng)中存在的問題并提出對應解決措施，從而能夠確保該變電站穩(wěn)定提供居民日常用電。

1 電氣自動化技術在變電站中的應用原則、特點及應用

現如今電氣自動化技術已經廣泛應用于變電站中，并且電氣自動化技術也逐步成為了電氣工程領域中常用的一種技術手段。但是，要想完全將電氣自動化技術應用其中，還需要遵循其應用原則以及相關特點才能更好地融入其中。

1.1 電氣自動化技術的應用原則

目前，我國的電氣自動化控制技術發(fā)展十分迅速，尤其是在變電站領域當中，其應用效率正在逐步增加，已然成為了我國電氣工程行業(yè)中的重要組成部分。針對電氣自動化技術的應用原則來說，首先需要了解的是該技術在實際的應用過程中，需要嚴格遵循的技術的科學性以及合理性，切不可盲目使用。其中的合理性是指該技術的運用需要符合使用的工程需要，當然在一些機械設備的使用當中也需要遵循科學性原則，這樣才能高效保質的完成項目需要。確保電氣自動化技術應用的科學性與合理性，最終還是需要結合變電站實際的工程需求。

1.2 電氣自動化技術的應用特點

由于目前是電氣自動化技術發(fā)展的黃金時期，尤其針對電氣工程行業(yè)來說，該技術的應用能夠給電氣工程帶來極大的幫助。以本文所探討的智能變電站為例，該技術的應用能夠使其從傳統(tǒng)變電站變化成為現目前智能化變電站，從而能夠滿足電氣工程發(fā)展需求。電子設備與機械設備形成的關系構建，由自動化技術作為紐帶將其緊密聯系在一起，并且發(fā)揮出其自身所具備的優(yōu)勢。通過智能化技術，變電站能夠為人們提供更加優(yōu)質、穩(wěn)定的電力，而我國的電氣工程事業(yè)也有了新的進展，變得更加地高效、科學、合理。

1.3 電氣自動化技術在變電站中的相關應用

由于電氣自動化技術的發(fā)展十分迅速，因此其在變電站行業(yè)中已被很好地運用并取得了良好的應用效果。關于電氣自動化技術在變電站中的相關應用主要可以分為以下幾方面：首先是控制系統(tǒng)，電氣自動化控制技術能夠有效操控變電站所有的控制系統(tǒng)，通過設定相關的自動化程序，再經過一系列的數字化處理，最后再通過信息化系統(tǒng)的不斷優(yōu)化升級，從而能夠實現對整個變電站的自動化控制，確保變電站能夠高效運行；其次，將電氣自動化控制技術應用在智能變電器中，能夠實現變電站綜合自動化設計，從多個方面實現變電站的全方位管理與應用。例如，變電站中的自動化電子監(jiān)測技術、電子化通信設備以及綜合自動化系統(tǒng)等均符合變電站自動化設計的相關需求。

2 變電站電氣自動化系統(tǒng)結構及功能

2.1 電氣自動化系統(tǒng)結構

電氣自動化系統(tǒng)能夠為用戶提供安全、穩(wěn)定、高效的電能。其中，供電設備的高效性是保障目前智能變電站所追求的目標，但需要考慮到變電站日常運行及維護的經濟性與可靠性，需要采用電氣自動化的控制模式。這樣做的目的是能夠方便變電站的工作人員完成一些倒閘的操作，同時也能實現變電器的自身保護作用，將控制的風險能夠降到最低，從而能夠確保智能變電站高效穩(wěn)定地運行。

目前，我國現行的變電站大部分為傳統(tǒng)的變電站，智能變電站的普及還沒有那么廣泛。因此，本文所研究的正是基于先進技術下的智能化變電站。從相關的設備上來看，智能變電站所采用的設備均為目前新型設備，例如，主控制單元、智能終端設備、電子互感器、電流互感器等。傳統(tǒng)的變電站與智能站變電站的電氣自動化系統(tǒng)的結構其實相差不大，其主要區(qū)別在于后者所使用的設備均為高端智能設備。其中，兩者之間存在的共同之處在于其都是通過后臺的監(jiān)控設計以及遠程的調度設計作為控制裝置，通過接入以太網并設置相應的測量與控制裝置，不同之處在于傳統(tǒng)變電站所采用的電力設備連接的是測量裝置和控制裝置以及一次設備，而智能變電站采用的則是智能終端設備以及對應的合并單元。其中的測量裝置是通過GOOSE網關與智能終端設備進行交互，再通過SV網關能夠實現與互感器之間的連接。由此可見，智能終端設備與對應的開關設備之間是由電力及電纜進行連接的，從而能夠實現開關設備的控制以及終端設備相關數據的采集。

2.2 電氣自動化控制系統(tǒng)功能

（1）保護功能。繼電保護功能能夠對整個電氣自動化控制系統(tǒng)起到絕對保護，因此其也是該系統(tǒng)的重要保障措施之一。繼電保護設備通常情況下都安裝在變電站內部當中，例如：繼電保護設備能夠起到對母線母差保護、變壓器保護、瓦斯保護、縱差保護等。當自動化控制系統(tǒng)發(fā)生故障時，此時的繼電保護器就能夠及時作出反應，準確判斷出設備故障的位置，然后自動切斷所有設備的控制開關，并發(fā)出報警。繼電保護設備功能能夠保障自動化控制系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的運行。

（2）測控。測控功能同樣也是電氣自動控制系統(tǒng)中的一項重要裝置，其能夠確保變電站處于一種安全穩(wěn)定的運行狀態(tài)，并且還能夠單獨完成一次電力數據采集。變電站的相關工作人員能夠根據測控功能實現對一次設備進行開斷控制的操作，確保變電器能夠正常運行。變電站的運行數據涵蓋了多個方面，其中包括有：電流電壓、電功率等具體的運行參數，其中的狀態(tài)數據包括了設備的開斷、設備故障警報等參數，而這些大量的數據是通過電力電纜、通信光纜以及無線電信號等多種傳輸方式進入到自動化控制系統(tǒng)當中，最后將集中在變電器的主控制系統(tǒng)中，從而能夠便于變電站的系統(tǒng)運維人員對系統(tǒng)進行檢修。

（3）自我診斷。針對自動化控制系統(tǒng)中的自我診斷功能來說，其同樣也是系統(tǒng)中重要的功能之一。系統(tǒng)自我診斷是該系統(tǒng)對其運行狀態(tài)、運行數據進行自我檢查的一種方式。從學術的角度來看，該系統(tǒng)的自我診斷功能是屬于二次范疇，由于系統(tǒng)的自身運維十分重要，所以電氣自動化控制系統(tǒng)所具備的自我診斷功能為系統(tǒng)中的設備提供了有效保障。定期對自動化控制系統(tǒng)進行檢查與維護，并通過自我診斷的方式能夠精準、快速地找到故障設備的位置以及故障原因，由此可見，自我診斷功能的應用能夠極大程度上地縮短檢修故障設備的時間，與此同時也能夠提高智能變電站的可行性指標。

（4）記錄。智能變電站中自動化控制系統(tǒng)中的記錄功能可以將準確記錄變電站各項設備的歷史運行狀態(tài)數據，該數據能夠為變電站內的相關運維人員提供有力的數據支撐，以便于其能夠對變電站出現的故障進行準確判定。自動化控制系統(tǒng)的記錄功能主要能夠記錄繼電器保護過程以及故障設備的故障點。當變電站中的設備發(fā)生故障時會啟動繼電保護，此時的記錄器將詳細記錄故障發(fā)生前后的繼電器保護動作時間、開關閉合等都能夠準確無誤地進行記錄并存儲在系統(tǒng)中。

3 智能變電站的自動化控制系統(tǒng)應用

本文所探討的基于110kV智能變電站的自動化控制系統(tǒng)的設計與應用是一種新型的自動化設備集中控制系統(tǒng)，能夠滿足控制系統(tǒng)自動化、智能化的同時，還能夠不斷地加強控制系統(tǒng)中所具備的各項功能，從而能夠確保智能變電站高效、穩(wěn)定地運作。

3.1 自動化控制系統(tǒng)的繼電保護應用

繼電保護功能能夠對整個電氣自動化控制系統(tǒng)起到絕對保護，因此其也是該系統(tǒng)的重要保障措施之一。繼電保護功能在本文所研究的110kV變電站自動化控制系統(tǒng)中，是一項關鍵技術，其作用原理是通過繼電保護設備實現對變電站的所有設備的運行狀況進行實時監(jiān)測，通常情況下都安裝在變電站內部當中，例如，繼電保護設備能夠起到對母線母差保護、變壓器保護、瓦斯保護、縱差保護等。當自動化控制系統(tǒng)發(fā)生故障時，此時的繼電保護器就能夠及時作出反應，準確判斷出設備故障的位置，然后自動切斷所有設備的控制開關，并發(fā)出報警。該功能能夠保障自動化控制系統(tǒng)處于安全穩(wěn)定的運行狀態(tài)。而智能化繼電保護技術也廣泛被應用，正是由于其接收速度快，檢測效果準確的優(yōu)勢，因此能夠應用于110kV變電站中進行數據信息的精確控制。

3.2 自動化控制系統(tǒng)的信息收集應用

智能變電站中的自動化控制系統(tǒng)應用的數據采集功能，能夠使變電站中的所有電力數據變得更加科學化。應用數據采集功能，能夠收集系統(tǒng)內的所有電力數據信息，從而能夠為變電站的正常運行提供相應的科學依據。其中，需要特別注意的是，在收集信息的過程中，需要遵循信息收集的實時性原則，這樣才能確保變電站中各項設備的運行數據能夠被有效監(jiān)測。其中，采用遠程通信技術進行數據采集能夠確保智能變電站始終保持正常運轉狀態(tài)，因此需要實時對系統(tǒng)收集到的數據資料進行檢查，一旦發(fā)現任何問題，就需要及時進行處理。

3.3 自動化控制系統(tǒng)的PLC應用

本項目110kV智能變電站的電氣自動化系統(tǒng)應用PLC技術是十分可靠的。其具體工作原理是：PLC控制技術能夠通過特定圖形對智能變電站進行實時監(jiān)測，從而能夠確保智能變電站安全、穩(wěn)定的運行。因此，PLC系統(tǒng)應用與本文的智能變電站中，不僅能夠確保自動化控制系統(tǒng)的正常運行，還能夠有效防止變電站中的其他設備出現意外損壞。所以，本文將采用2/10型號的PLC設備，從而能夠提高智能變電站的整體運行效果。

3.4 數據分析報警與監(jiān)控系統(tǒng)

智能變電站的數據分析報警系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)的應用，能夠快速獲取到故障信息，并且及時地將故障信息傳送到數據調度中心。通過采集數據能夠得出相應的數據動態(tài)變化曲線，從而能夠實時掌握設備的整體運行狀況。在系統(tǒng)的運行過程中，主要是通過將溫度數據的變化信息傳輸到系統(tǒng)主控制中心，然后再結合相關的數據程序，計算出整個設備的溫度升值，而溫度升值能夠與主控單元中的一次設備中的不同狀態(tài)下的溫度升值進行比較，從而能夠確定出溫度升值的不同狀態(tài)。一旦設備出現故障，系統(tǒng)中的主控單元將會立即觸發(fā)報警系統(tǒng)，變電站的運維人員能夠做出響應，及時避免事故的發(fā)生。

3.5 數據處理與通訊功能

110kV智能變電站中的自動化控制系統(tǒng)應用數據處理與通訊功能，能夠有效記錄變電站中的所有運行數據。其中包括數據記錄檔案、數據年報表、數據月報表等，最后應用于智能變電站中實現相應的數據查詢功能。另外，變電站管理者可利用其可視化操作界面觀察、分析變電站的運行狀況，及時獲取變電站運行信息，實現對變電站的合理控制。遙控通訊功能主要是指變電站信號能實時顯示，并能及時反饋給控制中心，在收到信號后能對變電站進行全面控制，所以其主要優(yōu)點是提高了工作效率，并能節(jié)省一定的人力和時間成本。

4 結語

綜上所述，電力是人們生活不可或缺的重要能源，因此，電力在我國電氣工程中起著重要的作用。隨著時代的發(fā)展以及經濟水平的提高，電力的消耗正呈現出逐年遞增的趨勢，導致我國各大變電站常年飽受電力緊缺的困擾。因此，電氣自動化控制技術應用與智能變電器的建設，能夠起到優(yōu)化電力能源，確保居民用電高效、穩(wěn)定的目的，進而能夠為我國電氣工程事業(yè)的發(fā)展奠定新的基礎。