張偉青

摘要：從戰(zhàn)略的高度，電網(wǎng)公司必須對電網(wǎng)發(fā)展方向進行把握，促進電網(wǎng)公司進行智能電網(wǎng)的建設(shè)以及研究。充分利用先進的控制技術(shù)、通信技術(shù)、計算機技術(shù)等，研究并建設(shè)自動化變電站。自動化技術(shù)在數(shù)字化變電站中的應(yīng)用對于電網(wǎng)的發(fā)展有著非常重要的作用與意義。

關(guān)鍵詞：自動化;技術(shù);數(shù)字化;變電站

一、數(shù)字化變電站結(jié)構(gòu)功能與特征分析

數(shù)字化變化站自動化結(jié)構(gòu)其物理層被分為智能化一次設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備兩個方面;數(shù)字化變化站自動化結(jié)構(gòu)在邏輯層上被分成了“站控層”，“過程層”以及“間隔層”三個方面。各個層次內(nèi)部利用站級總線與過程總線進行連接，實現(xiàn)了高速通信。變電站與間隔層設(shè)備的通信通過站級總線進行處理，變電站智能化設(shè)備與間隔層設(shè)備間的通信通過過程總線進行處理。

1.變電站站控層功能

對于變電站的各種實時的數(shù)據(jù)，利用高速網(wǎng)絡(luò)進行搜集整理，對于數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)了隨時更新，同時能夠?qū)v史數(shù)據(jù)庫進行登錄，通過規(guī)定，把數(shù)據(jù)庫的相關(guān)數(shù)據(jù)向控制中心或以及調(diào)度中心傳遞，同時向變電站的過程層與間隔層傳遞控制中心或者調(diào)度中心的控制命令。能夠?qū)崿F(xiàn)對變電站故障的自動分析與遠程無人監(jiān)控，可以實現(xiàn)圖象的顯示，打印，報警等功能。

2.變電站過程層功能

通過變電站的過程層能夠?qū)崿F(xiàn)對電網(wǎng)中電壓，電流，諧波等的檢測，同時實現(xiàn)了對于電網(wǎng)運行設(shè)備狀態(tài)參數(shù)溫度，密度，壓力，機械特性等的統(tǒng)計監(jiān)控;另外，通過實現(xiàn)調(diào)節(jié)控制變壓器的分接頭，控制電容，電抗器的投切，控制直流電壓的充放電等執(zhí)行操作的控制。

3.變電站間隔層的功能

通過間隔層能夠?qū)崿F(xiàn)對本層實時數(shù)據(jù)的搜集整理，同時能夠?qū)Ρ緦拥囊淮卧O(shè)備進行控制保護，對本間隔層的操作實現(xiàn)了閉鎖功能，控制數(shù)據(jù)采集統(tǒng)計以及運算的優(yōu)先級，并且，間隔層可以對電能量，有功，無功等進行運算;實現(xiàn)了對設(shè)備間信息的傳遞，具有承上啟下的作用?；跀?shù)字化變化站的結(jié)構(gòu)特征，自動化變電站具有以下特征。

4.數(shù)字化變電站平臺建設(shè)具有標準統(tǒng)一化的特征。

基于IEC61850標準的電力系統(tǒng)建模規(guī)則，使得變電站自動化的建模和信息交互有了統(tǒng)一的標準。利用對設(shè)備描述的規(guī)范化，通信服務(wù)接口的規(guī)范化，使得智能設(shè)備之間的相互操作得到了實現(xiàn);同時統(tǒng)一平臺的建設(shè)，使得變電站的資源實現(xiàn)了共享，而具有全局的變量名則實現(xiàn)了變電站內(nèi)部以及變電站和控制中心的無縫通信;通過XML語言實現(xiàn)了變電站系統(tǒng)配置，設(shè)備的功能以及網(wǎng)絡(luò)的連接，使得變電站系統(tǒng)的工程實施，維護都變得簡單。

5.數(shù)字化變電站的一次設(shè)備具有智能化的特征

通過光電技術(shù)以及微處理器技術(shù)的設(shè)計，能夠?qū)崿F(xiàn)一次設(shè)備被控制和被檢測信號回路的驅(qū)動處理，使得傳統(tǒng)繼電保護回路的結(jié)構(gòu)被簡化，同時傳統(tǒng)的導線連接被先進的數(shù)字信號網(wǎng)絡(luò)代替，傳統(tǒng)的強電的模擬信號以及控制電纜也被光纖以及光電數(shù)字化技術(shù)所代替，從而實現(xiàn)了對信息處理的自動化與獨立性。

6.數(shù)字化變電站的二次設(shè)備具有網(wǎng)絡(luò)化的特征

數(shù)字化變電站中測量控制設(shè)備，遠動設(shè)備，電壓無功控制設(shè)備，繼電保護設(shè)備，防誤閉鎖設(shè)備等都實現(xiàn)了模塊化，標準化的設(shè)計制造，因此，通過數(shù)字化變電站的網(wǎng)絡(luò)化，使得各個設(shè)備之間能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的信息鏈接，使得設(shè)備之間以及設(shè)備與變電站之間的通信及時迅速。

二、自動化技術(shù)在數(shù)字化變電站中應(yīng)用的優(yōu)勢分析

1.自動化技術(shù)在數(shù)字化變化站中的應(yīng)用，使得變電站各種信息實現(xiàn)了共享。數(shù)字化變電站的建設(shè)給予IEC61850標準，同時自動化設(shè)備的應(yīng)用，使得變電站計量，保護，監(jiān)控等系統(tǒng)實現(xiàn)了在網(wǎng)絡(luò)中電流信息，電壓信息，變電站運行狀態(tài)信息等同一個網(wǎng)絡(luò)的接收，同時，變電站的控制信息也能夠?qū)崿F(xiàn)同一個網(wǎng)絡(luò)的接收，而不需要進行信息采集，信息執(zhí)行以及信息傳遞等不同網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。因此，實現(xiàn)了變電站的資源共享，同時也使得變電站系統(tǒng)的互操作性得到提高，并且資源的共享使得變電站重復建設(shè)的投資降低。

2.自動化技術(shù)在數(shù)字化變電站中的應(yīng)用，使得變電站的規(guī)模及功能得到擴展。數(shù)字化變電站中實現(xiàn)了通過網(wǎng)絡(luò)進行設(shè)備間以及設(shè)備與變電站之間信息的傳遞，當將新的設(shè)備接入到通信網(wǎng)絡(luò)中，即可實現(xiàn)了變電站新的功能，并不必將原有設(shè)備進行更換，從而使得建設(shè)的成本降低，同時也使得變化站的工作更加便捷，工作效率不斷提高。

3.自動化技術(shù)在數(shù)字化變電站中的應(yīng)用，使得變電站的測量精度得到了提高。通過變電站的互感器中模擬信號對設(shè)備的數(shù)據(jù)進行采集時，會出現(xiàn)很大的附加誤差。自動化技術(shù)下數(shù)字化變電站數(shù)據(jù)的采集，是基于電子式的互感器，具有高精度的特征，使得變電站的測量更加精確，從而使得變電站的工作效率與質(zhì)量都得到了提高。同時，數(shù)字化的測量系統(tǒng)的重量比較輕，體積也比較小，能夠?qū)崿F(xiàn)在變電站開關(guān)設(shè)備系統(tǒng)中的智能集成，從而能夠?qū)崿F(xiàn)變電站機電一體化的設(shè)計與優(yōu)化。

三、變電站自動化系統(tǒng)具有的問題

傳統(tǒng)一次設(shè)備有著較高的安裝運輸成本、較重的質(zhì)量、較大的體積，變電站一次設(shè)備由于油浸式電流互感器爆炸造成嚴重的損壞。由于CT物理結(jié)構(gòu)困難造成了它對于測量和保護需要的大范圍量程不能精確的提供，設(shè)計繼電保護和CT過程中，由于剩磁問題的影響產(chǎn)生了很大的困難，電容式電壓互感器暫態(tài)特性會導致快速保護的誤動作，對于互感器的價格、絕緣性能以及體積等，超高壓系統(tǒng)造成了非常大的挑戰(zhàn)。很多復雜的二次電纜能夠造成直流接地從而引發(fā)誤動作，零序電壓產(chǎn)生不正確的動作;重復采集信息，沒有統(tǒng)一的標準進行通信協(xié)議，不能互換不同廠家的設(shè)備，不能共享信息等，使重復投資的現(xiàn)象時常發(fā)生;無法在線監(jiān)督設(shè)備狀態(tài)，設(shè)備的在線檢修也不能實現(xiàn)。在一定程度上，這些問題對變電站設(shè)備的維護管理以及安全運行等造成了嚴重的影響，使信息的利用效率大大降低了。近年來，數(shù)字技術(shù)被廣泛地使用，就像其他行業(yè)一樣，在電力系統(tǒng)中也產(chǎn)生了革命性的技術(shù)更新。隨著電力信息接1：3標準化、職能一次設(shè)備、開放協(xié)議以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，自動化技術(shù)在變電站建設(shè)領(lǐng)域也帶來了非常理想的技術(shù)解決方案。

四、發(fā)展策略

在具體實施變電站自動化體統(tǒng)過程中，受到管理體制以及專業(yè)分工的嚴重影響，可以采用不同的實施方法：第一，以遠動作為數(shù)據(jù)控制和采集的基礎(chǔ)，進行站內(nèi)監(jiān)控，以電網(wǎng)調(diào)度自動化作為相應(yīng)設(shè)備的基礎(chǔ)，使其相對獨立性得到保護;第二，以微機保護作為數(shù)據(jù)控制和采集的基礎(chǔ)，進行站內(nèi)控制，有機的結(jié)合測量、控制與保護，目前，我國已經(jīng)有相關(guān)產(chǎn)品。后者是未來發(fā)展的趨勢，以，管理、運行、制造以及設(shè)計部門必須打破專業(yè)界限，使一體化得到實現(xiàn)。變電站實施無人值班運行模式以及自動化系統(tǒng)模式，設(shè)備的可靠性在很大程度上起到?jīng)Q定性作用。這里所說的設(shè)備除了自動化設(shè)備外，還包括電氣主設(shè)備。充分考慮變電站自動化系統(tǒng)的特點，使主管部門進行相關(guān)設(shè)備接口、制造的規(guī)范標準的制定。電氣主設(shè)備制造商以及自動化設(shè)備制造商必須加強合作，進行技術(shù)合一產(chǎn)品的提供，從而使運行、設(shè)計部門選型方便。

五、結(jié)束語

近年來，我國電網(wǎng)公司大力發(fā)展智能變電站，進行了一系列標準的制定，并進行了很多示范工程的建設(shè)，不過，很多關(guān)鍵技術(shù)尚不成熟，對于智能變電站對技術(shù)的要求還不能完全滿足，所以，對于我國電網(wǎng)公司的發(fā)展造成了嚴重的制約。對傳統(tǒng)的變電站進行改造，使其滿足當代的需求，突破重重難關(guān)，逐漸走向完善。

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