崔淵博

（中國能源建設(shè)集團(tuán)廣東火電工程總公司，廣東 廣州 510730）

為了能夠?qū)l(fā)電場中的電能進(jìn)行遠(yuǎn)程輸送，因此變電站必須把電壓升高，輸送到用戶附近的變壓場所中再將電壓降低，以滿足居民用電。變壓器和開關(guān)是變電站的主要設(shè)備。近年來，隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，電氣自動化在我國變電站改造中得到了廣泛的應(yīng)用，特別是對具有較高、較先進(jìn)的電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用，對電網(wǎng)的高效、順利運行、電力系統(tǒng)工作效率的提高都起到了重要的作用。下文就變電站改造中對電氣自動化的應(yīng)用進(jìn)行分析和探討。

一、電氣自動化技術(shù)的重要作用

電氣自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)工作中的各個環(huán)節(jié)中滲透，使變電站逐步擺脫了電力運行中人為操作的局面，給變電站的整體運行面貌帶來了質(zhì)的改變。具體來講，電氣自動化技術(shù)在變電站運行中的應(yīng)用主要涉及到以下幾個方面：

1電氣自動化幫助科研人員開展實時仿真工作。使用電氣化驅(qū)動技術(shù)，可以在更大程度上實現(xiàn)暫時狀態(tài)和穩(wěn)定狀態(tài)的同步存在，這使得同步實驗成為了可能。為系統(tǒng)運行提供了大量的精確數(shù)據(jù)，增加了實驗的精準(zhǔn)度。在這種仿真的環(huán)境中，工作人員可以進(jìn)行更多的電力裝置測試，有助于幫助科研人員建立起一個混合型的實時仿真實驗室。

2實現(xiàn)了電力服務(wù)的智能化。當(dāng)今時代，幾乎每個行業(yè)都離不開電力的使用，失去電力系統(tǒng)的支持，許多行業(yè)將陷入癱瘓的境地。電力的廣泛使用對電力系統(tǒng)的安全性和自動化程度都提出了極高的要求。電氣自動化相關(guān)技術(shù)是電力系統(tǒng)智能化的重要組成部分，能夠幫助工作人員更精確地進(jìn)行系統(tǒng)運行設(shè)計工作，并能代替人力做到更精確的系統(tǒng)運行故障分析。這種智能化的控制方式，使得電力系統(tǒng)的運行更加高效準(zhǔn)確。這種高度安全的自動化運行體系，使電力系統(tǒng)的服務(wù)能力邁上了一個新的臺階。

二、電氣自動化系統(tǒng)主要模式在變電站的應(yīng)用

1 對電氣自動化系統(tǒng)中相對分散模式的應(yīng)用

圖1

電氣自動化系統(tǒng)中相對分散模式是從90年代后出現(xiàn)的，并逐步在全國范圍得到推廣和廣泛的應(yīng)用。它的應(yīng)用原來是將變壓站以幾個相對獨立小區(qū)的形式呈現(xiàn)，通過對小區(qū)內(nèi)部設(shè)備小室的建設(shè)，形成安裝小室地點并對各項用于監(jiān)控、安全保障的設(shè)備進(jìn)行安裝。對特殊控制設(shè)備，比如對波錄、通信控制器、直流的安裝仍然采用集中安裝方式，以便實現(xiàn)其總控制功能。最后通過對工業(yè)總線網(wǎng)路的使用，實現(xiàn)總控制室與各個安裝小室的互聯(lián)。

分散控制系統(tǒng)（DCS）是一項將“四C”技術(shù)充分結(jié)合的新型計算機(jī)控制系統(tǒng)。“四C”即顯示技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)。DCS系統(tǒng)利用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或數(shù)據(jù)高速公路把不同地方的不同功能的計算機(jī)進(jìn)行連接，依照分散控制、總體配置、集中管理、各司其職、信息共享的原則構(gòu)建具有高可靠性、高性能的計算機(jī)控制系統(tǒng)。分散控制系統(tǒng)是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，安全可靠且維護(hù)方便，利于擴(kuò)展。如圖1。

2 對電氣自動化系統(tǒng)中集中模式的應(yīng)用

電氣自動化系統(tǒng)中集中模式是：設(shè)置特殊的操作控制室，同時相應(yīng)的對自動化模塊通信模塊、保護(hù)模塊、監(jiān)控模塊進(jìn)行安裝。雖然這些自動化模塊在一個控制室中集中放置，但是各個模塊之間根本不存在任何的聯(lián)系。這種電氣自動系統(tǒng)集中放置方式，在電路外圍的接口的有效擴(kuò)展中發(fā)揮著重大的作用。但是在實際的放置過程中需要對不同檔次的計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行使用，以完成變電站模擬量信息、數(shù)字量信息、開關(guān)量信息的集中采集、計算和處理。

3 對電氣自動化系統(tǒng)中分層分散模式的應(yīng)用

作為一種全監(jiān)控的應(yīng)用模式，分層分散模式的應(yīng)用原理是對中低壓變電站自動化模式的參照和利用。該過程中采用集中組屏的設(shè)備是高壓線路、主變、母線設(shè)備中的通信、保護(hù)監(jiān)控、中央信號。在設(shè)備小室中依照設(shè)備間隔進(jìn)行監(jiān)控、電容器、出線設(shè)備的安裝，或者直接將上述設(shè)備在一次設(shè)備上進(jìn)行安裝，各個設(shè)備模塊之間的互聯(lián)應(yīng)用的是通信規(guī)約和標(biāo)準(zhǔn)局域總線。同時這些模塊的安裝采用集中組屏的方式也較適宜。分散式結(jié)構(gòu)的應(yīng)用對變電站二次設(shè)備之間互聯(lián)線的簡化、連接電纜的大量節(jié)省、設(shè)備投入的降低發(fā)揮著重要的作用。其自身存在著較強(qiáng)的抗干擾力、安全可靠性高、維修保養(yǎng)操作簡便、各器件之間組態(tài)靈活等特點。這些優(yōu)點的存在使變電站系統(tǒng)中，對這種模式的應(yīng)用十分的廣泛，特別是隨著當(dāng)今電力水平的不斷提高，在變電站自動化系統(tǒng)中有著很迅速的發(fā)展勢頭。

三、變電站電氣自動化系統(tǒng)功能的有效運用

1 計算機(jī)保護(hù)功能的有效運用

對計算機(jī)保護(hù)功能的應(yīng)用是為了保護(hù)變電站運行過程中使用到的所有的電氣設(shè)備，包括對安全自動裝置母線、變壓器、線路等的保護(hù)。在變電站運行過程中，記錄相應(yīng)的故障并儲存多套定值、顯示自身修改定值。在變電站運行過程中，接受總監(jiān)控系統(tǒng)命令，并對該過程中的工作步驟和對應(yīng)的故障信息進(jìn)行發(fā)送，診斷和處理變電站運行過程中設(shè)備出現(xiàn)的故障。對以往的定值進(jìn)行有效的修改同時校對時間。在變電站運行過程中，為保障系統(tǒng)保護(hù)功能和控制功能的實現(xiàn)而采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約。

2 采集和處理運行數(shù)據(jù)

變電站對自動化系統(tǒng)的應(yīng)用，主要表現(xiàn)在對電氣自動化具有的基本功能的應(yīng)用，即對變電站運行過程中相關(guān)數(shù)據(jù)的采集和處理，其中變電站的脈沖數(shù)據(jù)、變電站的狀態(tài)數(shù)據(jù)和變電站的模擬數(shù)據(jù)是其主要處理數(shù)據(jù)。對狀態(tài)數(shù)據(jù)的處理包括對事故跳閘總信號的處理、斷路器表現(xiàn)狀態(tài)的處理、預(yù)告信號的處理、隔離開關(guān)表現(xiàn)狀態(tài)的處理和一次設(shè)備告警信號的處理等。光電隔離方式和通信方式的應(yīng)用使這些信號能夠被有效的獲取并在系統(tǒng)中成功的輸入。對模擬數(shù)據(jù)的采集和處理主要包括對無功功率值、各段母線電壓、電流、饋線電流等模擬數(shù)據(jù)的采集及處理。

3 能夠及時準(zhǔn)確的記錄設(shè)備故障、事件播錄測距

變電站對電氣自動化記錄功能的運用，是為了對設(shè)備故障和事件播錄測距的準(zhǔn)確記錄。事件記錄內(nèi)容為：記錄運行設(shè)備的開關(guān)跳合、保護(hù)動作序列。對各種配置的選用是為了實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)中的通信功能，并通過對監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用實現(xiàn)分析、儲存事件、故障功能。

4 電氣自動化的操作和控制

通過對后臺屏幕的應(yīng)用，變電站的操作人員可以進(jìn)行遠(yuǎn)程的操作控制變電站中的各項變電器設(shè)備。但是在實際的操作過程中，為了使因系統(tǒng)故障而無法進(jìn)行設(shè)備操作的現(xiàn)象得到有效的避免，設(shè)計和建設(shè)變電站系統(tǒng)時應(yīng)當(dāng)注意對人工直接跳合閘的預(yù)先保留，這樣一來即使系統(tǒng)出現(xiàn)了故障事故，變電站仍然能夠正常的運行。

5 對自動化系統(tǒng)中自行診斷功能的應(yīng)用

應(yīng)用系統(tǒng)中各個插件的自行診斷功能，實現(xiàn)數(shù)據(jù)到遠(yuǎn)方調(diào)度中心和系統(tǒng)后臺的輸送。系統(tǒng)裝置的本身可以及時的進(jìn)行自檢，使維護(hù)和維修工作能夠更加方便快捷的進(jìn)行。實時檢查各項運行設(shè)備，有效的找出運行裝置的自身缺陷和存在的故障，并對故障的出現(xiàn)位置進(jìn)行有效的提示。

6 數(shù)據(jù)記錄和處理的有效性

系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)的工作任務(wù)是對變電站工作歷史數(shù)據(jù)的有效處理，是進(jìn)行變電保護(hù)、管理、上級調(diào)度中心所需數(shù)據(jù)的處理。詳細(xì)的分為斷路器運行動作次數(shù)的記錄；對變壓器和輸電線有功、無功的記錄；對斷電器跳閘次數(shù)和累積數(shù)量的記錄；母線電壓最大、最小值應(yīng)用時間記錄等。在具體的操作過程中會根據(jù)實際的需要，在變電站運行中實現(xiàn)記錄和處理數(shù)據(jù)。同時也可以通過調(diào)度中心和遠(yuǎn)動操作實行上述功能。

7 電氣自動化系統(tǒng)中診斷功能的應(yīng)用

電氣自動化系統(tǒng)中診斷功能的應(yīng)用原理是：對系統(tǒng)內(nèi)部插件具有的自行診斷功能的應(yīng)用。在對相關(guān)信息進(jìn)行傳遞時，通過對其的應(yīng)用使信息的傳遞數(shù)量大大的增加，并且能夠進(jìn)行時鐘的統(tǒng)一設(shè)置、實現(xiàn)運行系統(tǒng)的維護(hù)和保護(hù)功能。

四、電氣自動化在變電站的發(fā)展前景

新的電氣自動化技術(shù)對現(xiàn)代化的計算機(jī)技術(shù)實現(xiàn)更高程度的應(yīng)用，使得電氣自動化技術(shù)在變電站中的應(yīng)用體現(xiàn)出一種普及化的狀態(tài)，具有代表性的是IED電力自動化技術(shù)。該項技術(shù)可以實現(xiàn)各個廠家對管理信息的共享和操作，是一種性能優(yōu)良的電氣綜合自動化系統(tǒng)，為了規(guī)范這一系統(tǒng)的應(yīng)用，國際上對這種自動化技術(shù)的應(yīng)用出臺了一些特定的使用標(biāo)準(zhǔn)。我國的研究人員在推動電氣自動化的應(yīng)用中主動將這種技術(shù)向國際標(biāo)準(zhǔn)靠攏，以便該項技術(shù)的應(yīng)用和推廣有一個更好的前景，目前已經(jīng)按照IEC61850標(biāo)準(zhǔn)開始了電氣綜合自動化系統(tǒng)的研發(fā)。另外，電氣自動化技術(shù)在變電站中的大規(guī)模應(yīng)用，也必將推動以計算機(jī)技術(shù)為代表的現(xiàn)代信息及通信控制技術(shù)在智能控制工作中的應(yīng)用進(jìn)展。未來，多媒體、計算機(jī)、通信等技術(shù)也都將被吸納成為現(xiàn)代電氣自動化技術(shù)的一個重要組成部分。這些技術(shù)的綜合應(yīng)用也必將推動計算機(jī)技術(shù)在電氣自動化控制中的應(yīng)用更加深入。

結(jié)語

本文通過對變電站改造中對電氣自動化系統(tǒng)主要模式的應(yīng)用、變電站電氣自動化系統(tǒng)的應(yīng)用功能的簡單分析，闡明了對電氣自動化系統(tǒng)中相對分散模式的應(yīng)用、對電氣自動化系統(tǒng)中集中模式的應(yīng)用、對電氣自動化系統(tǒng)中分層分散模式的應(yīng)用、計算機(jī)保護(hù)功能的有效運用、采集和處理運行數(shù)據(jù)、能夠及時準(zhǔn)確的記錄設(shè)備故障、事件播錄測距、電氣自動化的操作和控制、對自動化系統(tǒng)中自行診斷功能的應(yīng)用、數(shù)據(jù)記錄和處理的有效性、電氣自動化系統(tǒng)中診斷功能的應(yīng)用。提出了電氣自動化在我國變電站改造中得到了廣泛的應(yīng)用，特別是對具有較高、較先進(jìn)的電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用，對電網(wǎng)的高效、順利運行、電力系統(tǒng)工作效率的提高都起到了重要的作用。

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