吳新宇

【摘 要】近年來(lái)，隨著我國(guó)電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，電網(wǎng)運(yùn)行水平越來(lái)越高、越來(lái)越復(fù)雜，各級(jí)調(diào)度中心信息需求量越來(lái)越大，電網(wǎng)系統(tǒng)復(fù)雜多變。為了能夠及時(shí)掌握變電站的運(yùn)行情況，加強(qiáng)變電站的可控性，減少人工操作失誤，同時(shí)隨著現(xiàn)代通訊手段和計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，為了簡(jiǎn)化電網(wǎng)系統(tǒng)，達(dá)到信息共享的效果，降低變電站成本，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)成為電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵因素，也越來(lái)越受到電力部門的重視。

【關(guān)鍵詞】變電站；自動(dòng)化系統(tǒng)；發(fā)展

1.變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的概念與發(fā)展?fàn)顩r

1.1變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的概念

變電站自動(dòng)化系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的一部分，其功能是變換電壓等級(jí)、匯集配送電能，主要包括變壓器、母線、線路開(kāi)關(guān)設(shè)備、建筑物及電力系統(tǒng)安全和控制所需的設(shè)施。 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)是將變電站的二次設(shè)備應(yīng)用到現(xiàn)代通信技術(shù)手段和計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)中去，經(jīng)過(guò)功能重新組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)變電站實(shí)行全自動(dòng)測(cè)量、控制、監(jiān)視、維護(hù)和協(xié)調(diào)，以及與調(diào)度通信等綜合性的自動(dòng)化系統(tǒng)。其主要特點(diǎn)是一次設(shè)備智能化、二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化、運(yùn)行管理系統(tǒng)自動(dòng)化。建設(shè)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)，可以保證電網(wǎng)系統(tǒng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行，減少基礎(chǔ)設(shè)施的投資，降低人工成本。特別是隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，變電站逐步向數(shù)字化電氣量測(cè)、智能電氣設(shè)備、全職能系統(tǒng)等方向發(fā)展。

1.2變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r

國(guó)外研究變電站自動(dòng)化系統(tǒng)，開(kāi)始于20世紀(jì)80年代后期，20世紀(jì)90年代發(fā)展較快。著名的制造企業(yè)有很多，企業(yè)之間一開(kāi)始就十分注重變電站電氣設(shè)備的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的制度和協(xié)調(diào)，并且注重技術(shù)創(chuàng)新和研究。國(guó)外變電站自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，基本能夠保證電網(wǎng)系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行。

我國(guó)變電站自動(dòng)化的研究工作開(kāi)始于20世紀(jì)80年代中期，1987年清華大學(xué)研制成功第一個(gè)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)，并在威海望島變電站成功投入運(yùn)行。該項(xiàng)技術(shù)為國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)一項(xiàng)空白，并達(dá)到當(dāng)時(shí)國(guó)際先進(jìn)水平。其運(yùn)行效果表明：微機(jī)技術(shù)可以全面、系統(tǒng)、可靠地應(yīng)用于變電站的自動(dòng)化工程中，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)提高變電站的運(yùn)行、管理和技術(shù)水平、縮小占地面積、減少值班員操作，以及減少維護(hù)工作量等方面有顯著的優(yōu)越性。隨后投入變電站自動(dòng)化研究的高等院校、研究單位和生產(chǎn)廠家逐步增加，到20世紀(jì)90年代，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)已成為熱門話題，研究成果和產(chǎn)品如雨后春筍般涌現(xiàn)。

2.變電站數(shù)字化的主要技術(shù)特征

2.1數(shù)據(jù)采集數(shù)字化

數(shù)字化變電站是由智能化一次設(shè)備（電子式互感器、智能化開(kāi)關(guān)等）和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備分層（過(guò)程層、間隔層、站控層）構(gòu)建，建立在IEC61850通信規(guī)范基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)變電站內(nèi)智能電氣設(shè)備間信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站。實(shí)現(xiàn)了一、二次系統(tǒng)在電氣上的有效隔離，增大了電氣量的動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍并提高了測(cè)量精度，從而為實(shí)現(xiàn)常規(guī)變電站裝置冗余向信息冗余的轉(zhuǎn)變以及信息集成化應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。

2.2智能化的一次設(shè)備

一次設(shè)備被檢測(cè)的信號(hào)回路和被控制的操作驅(qū)動(dòng)回路采用微處理器和光電技術(shù)設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化了常規(guī)機(jī)電式繼電器及控制回路的結(jié)構(gòu)，數(shù)字程控器及數(shù)字公共信號(hào)網(wǎng)絡(luò)取代傳統(tǒng)的導(dǎo)線連接。換言之，變電站二次回路中常規(guī)的繼電器及其邏輯回路被可編程序代替，常規(guī)的強(qiáng)電模擬信號(hào)和控制電纜被光電數(shù)字和光纖代替。

2.3網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備

變電站內(nèi)常規(guī)的二次設(shè)備，如繼電保護(hù)裝置、防誤閉鎖裝置、測(cè)量控制裝置、遠(yuǎn)動(dòng)裝置、故障錄波裝置、電壓無(wú)功控制、同期操作裝置以及正在發(fā)展中的在線狀態(tài)檢測(cè)裝置等全部基于標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的微處理機(jī)設(shè)計(jì)制造，設(shè)備之間的連接全部采用高速的網(wǎng)絡(luò)通信，二次設(shè)備不再出現(xiàn)常規(guī)功能裝置重復(fù)的I/O現(xiàn)場(chǎng)接口，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、資源其享，常規(guī)的功能裝置在這里變成了邏輯的功能模塊。

2.4自動(dòng)化的運(yùn)行管理系統(tǒng)

變電站運(yùn)行管理自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)包括電力生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)、狀態(tài)記錄統(tǒng)計(jì)無(wú)紙化；數(shù)據(jù)信息分層、分流交換自動(dòng)化；變電站運(yùn)行發(fā)生故障時(shí)能及時(shí)提供故障分析報(bào)告，指出故障原因，提出故障處理意見(jiàn)；系統(tǒng)能自動(dòng)發(fā)出變電站設(shè)備檢修報(bào)告，即常規(guī)的變電站設(shè)備“定期檢修”改變?yōu)椤盃顟B(tài)檢修”。

3.變電站自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和存在的問(wèn)題

3.1變電站自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

從系統(tǒng)設(shè)計(jì)的角度來(lái)看，設(shè)計(jì)者對(duì)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的看法已逐步實(shí)現(xiàn)從局部到整體的轉(zhuǎn)化。在目前的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中，面向?qū)ο蠹夹g(shù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)已成為主要趨勢(shì)，為每一個(gè)電氣設(shè)備配備完整的維護(hù)和監(jiān)控功能裝置，以實(shí)現(xiàn)裝置特定的功能，從而保證系統(tǒng)的分布式開(kāi)放性。

設(shè)計(jì)思想的變化導(dǎo)致了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變化，原先的自動(dòng)化系統(tǒng)基本依靠集屏實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。隨著設(shè)計(jì)思想的改變以及裝置的整體化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)逐漸由集中式向部分或者整體分散式發(fā)展，變電站內(nèi)不再使用規(guī)模龐大的監(jiān)控顯示器以及大量信號(hào)源和監(jiān)控屏之間的電纜，所有監(jiān)控設(shè)備就地裝配，取而代之的是一臺(tái)智能化計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或者是一臺(tái)便攜器。完全分散式的實(shí)現(xiàn)主要依據(jù)計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，特別是現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。這一技術(shù)的使用簡(jiǎn)化了操作，性能、效率也大大提高，同時(shí)解決了以往系統(tǒng)中RS-485鏈路信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性問(wèn)題，以及信號(hào)傳輸?shù)娜萘繂?wèn)題。

3.2變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中存在的問(wèn)題

變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用取得了良好的效果，但也存在很多不足之處，主要體現(xiàn)在：變電站自動(dòng)化產(chǎn)品和系統(tǒng)結(jié)果千差萬(wàn)別，缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范；發(fā)展速度跟不上整個(gè)電力工業(yè)的發(fā)展，社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益不顯著；發(fā)生異常時(shí)，會(huì)出現(xiàn)大量的事故警告信息，缺乏有效的過(guò)濾機(jī)制，干擾工人對(duì)故障的正確判斷；信息標(biāo)準(zhǔn)化、共享化程度低，多套系統(tǒng)并存，設(shè)備之間、設(shè)備與系統(tǒng)之間聯(lián)系較少，信息難以被綜合應(yīng)用；試驗(yàn)設(shè)備、測(cè)試方法、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，特別是EMC（電磁干擾與兼容）控制與試驗(yàn)還是薄弱環(huán)節(jié)。

4.變電站自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)的新發(fā)展

（1）近年來(lái)，ABB公司、三菱公司相繼推出了智能化變電站系統(tǒng)。數(shù)字化變電站是把一體化的GIS設(shè)備和變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)綜合在一起，采用新型的光電傳感器取代傳統(tǒng)的電流、電壓互感器，由光纖接口替代了微機(jī)測(cè)控保護(hù)裝置的輸入輸出回路，使變電站自動(dòng)化系統(tǒng)向過(guò)程層延伸和發(fā)展。

（2）數(shù)字變電站應(yīng)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通訊技術(shù)和光電技術(shù)，使變電站自動(dòng)化得到進(jìn)一步提高，其分層分布技術(shù)、智能化控制技術(shù)、光通訊技術(shù)使變電站控制電纜大幅度減少，安裝周期縮短，運(yùn)行維護(hù)工作量減少，可靠性大大提高，是變電站技術(shù)發(fā)展的必然方向。

5.結(jié)語(yǔ)

總上所述，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)采集數(shù)字化、智能化的一次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備、自動(dòng)化的運(yùn)行管理系統(tǒng)等技術(shù)，在現(xiàn)實(shí)使用中取得了顯著的效果，但是還存在著標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、經(jīng)濟(jì)效益不顯著、信息資源共享度較低等問(wèn)題。因此，只有把握好智能化變電站系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用，采取光通訊技術(shù)、智能化控制技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，才能保證電網(wǎng)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。 [科]

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