鐘福來

【摘要】隨著科學技術(shù)的發(fā)展，變電站自動化技術(shù)受到了深遠的影響，變電站自動化技術(shù)進入數(shù)字化新階段，且機械工程及其自動化控制的技術(shù)發(fā)展也越來越快。本文論述了數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的特點、結(jié)構(gòu)及功能劃分等。

【關(guān)鍵詞】 變電站自動化；智能化；網(wǎng)絡化

變電站自動化技術(shù)經(jīng)過十多年的發(fā)展已經(jīng)達到一定的水平，在我國城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造與建設中不僅中低壓變電站采用了自動化技術(shù)實現(xiàn)無人值班，而且在220kV及以上的超高壓變電站建設中也大量采用自動化新技術(shù)，從而大大提高了電網(wǎng)建設的現(xiàn)代化水平，增強了輸配電和電網(wǎng)調(diào)度的可能性，降低了變電站建設的總造價，這已經(jīng)成為不爭的事實。然而，技術(shù)的發(fā)展是沒有止境的，隨著智能化開關(guān)、光電式電流電壓互感器、一次運行設備在線狀態(tài)檢測、變電站運行操作培訓仿真等技術(shù)日趨成熟，以及計算機高速網(wǎng)絡在實時系統(tǒng)中的開發(fā)應用，勢必對已有的變電站自動化技術(shù)產(chǎn)生深刻的影響，全數(shù)字化的變電站自動化系統(tǒng)即將出現(xiàn)。

一、現(xiàn)今變電站自動化系統(tǒng)的特點

1、智能化的一次設備。一次設備被檢測的信號回路和被控制的操作驅(qū)動回路采用微處理器和光電技術(shù)設計，簡化了常規(guī)機電式繼電器及控制回路的結(jié)構(gòu)，數(shù)字程控器及數(shù)字公共信號網(wǎng)絡取代傳統(tǒng)的導線連接。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)的強電模擬信號和控制電纜被光電數(shù)字和光纖代替。

2、網(wǎng)絡化的二次設備。變電站內(nèi)常規(guī)的二次設備，已改變了傳統(tǒng)二次設備的模式，為簡化系統(tǒng)，信息共享，減少電纜，減少占地面積，降低造價等方面已改變了變電站運行的面貌。使得設備之間的連接全部采用高速的網(wǎng)路通信，二次設備不再出現(xiàn)常規(guī)功能裝置重復的I/0現(xiàn)場接口，通過網(wǎng)路真正實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，資源共享，常規(guī)的功能裝置在這里變成了邏輯的功能模塊。

3、自動化的運行管理系統(tǒng)。變電站運行管理自動化系統(tǒng)應包括電力生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)、狀態(tài)記錄統(tǒng)計無紙化；數(shù)據(jù)信息分層、分流交換自動化；變電站運行發(fā)生故障時能即時提供故障原因，提出故障處理意見；系統(tǒng)能自動發(fā)出變電站設備檢修報告，即常規(guī)的變電站設備“定期檢修”改變?yōu)椤盃顟B(tài)檢修”。

二、變電站自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能

1.綜合型自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

變電站綜合自動化采用自動控制和計算機技術(shù)實現(xiàn)變電站二次系統(tǒng)的部分或全部功能。為達到這一目的，滿足電網(wǎng)運行對變電站的要求，變電站綜合自動化系統(tǒng)體系由“數(shù)據(jù)采集和控制”、“繼電保護”、“直流電源系統(tǒng)”三大塊構(gòu)成變電站自動化基礎(chǔ)?！巴ㄐ趴刂乒芾怼菢蛄?，聯(lián)系變電站內(nèi)部各部分之間、變電站與調(diào)度控制中心之間使其相互交換數(shù)據(jù)?！弊冸娬局饔嬎銠C系統(tǒng)“對整個綜合自動化系統(tǒng)進行協(xié)調(diào)、管理和控制，并向運行人員提供變電站運行的各種數(shù)據(jù)、接線圖、表格等畫面，使運行人員可遠方控制斷路器分、合操作，還提供運行和維護人員對自動化系統(tǒng)進行監(jiān)控和干預的手段。數(shù)字化使變電站自動化系統(tǒng)與傳統(tǒng)變電站二次系統(tǒng)相比，數(shù)據(jù)采集更精確、傳遞更方便、處理更靈活、運行維護更可靠、擴展更容易。變電站綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式主要有集中式、集中分布式和分散分布。

2. 數(shù)字化自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

在高壓或超高壓變電所中，將保護裝置，測控裝置，故障錄波及其它自動裝置的I/0單元割裂出來，把它作為作為智能化一次設備的一部分。反之，智能化一次設備的數(shù)字化傳感器，數(shù)字化控制回路代替了；而在中低壓變電所則將保護、監(jiān)控裝置小型化、緊湊化，完整的安裝在開關(guān)柜上，實現(xiàn)了變電所機電一體化設計。從邏輯上可分為 “過程層”、“間隔層”、“所控層”三個層次。從物理上來說數(shù)字化變電所自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可分為智能化的一次設備和網(wǎng)絡化的二次設備兩類，其中在邏輯層的三個層次來看：

2.1 過程層：該層是一個一次設備和二次設備的結(jié)合面，換言之過程層是指智能化電氣設備的智能化部分。過程層的主要功能可以分為三類： 電力運行的實時電氣量檢測 。；運行設備的狀態(tài)參數(shù)在線檢測與統(tǒng)計；操作控制的執(zhí)行與驅(qū)動；

2.2 間隔層：其主要功能是：①匯總本間隔過程層實時數(shù)據(jù)信息；②實施對一次設備保護控制功能；③實施操作同期及其他控制功能；④實施本間隔操作閉鎖功能；⑤承上啟下的通信功能，即同時高速完成與過程層及所控層的網(wǎng)絡通信功能；⑥對數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計運算及控制命令的發(fā)出具有優(yōu)先級別的控制。

2.3 所控層：其主要功能是：①通過兩級高速網(wǎng)絡匯總?cè)膶崟r數(shù)據(jù)信息，不斷刷新實時數(shù)據(jù)庫，按時登錄歷史數(shù)據(jù)庫；②具有在線可編程的全所操作閉鎖控制功能；③具有所內(nèi)當?shù)乇O(jiān)控，人機聯(lián)系功能；④按既定規(guī)約將有關(guān)數(shù)據(jù)信息送向調(diào)度或控制中心；⑤接受調(diào)度或控制中心有關(guān)控制命令并轉(zhuǎn)間隔層、過程層執(zhí)行；⑥具有對間隔層、過程層諸設備的在線維護、在線組態(tài)，在線修改參數(shù)的功能；⑦具有變電所故障自動分析和操作培訓功能。

三、變電站自動化系統(tǒng)發(fā)展中的主要問題

變電站的自動化發(fā)展，使供電可靠性有了很大的提高，但是要進一步縮短故障停電時間，很大一部分取決于饋線自動化的發(fā)展。必須在饋電線路上裝設電動開關(guān)，配置饋線終端設備FTU，對一些分支線路，還應裝設故障指示器，并利用通信系統(tǒng)，向系統(tǒng)提供饋線運行數(shù)據(jù)和狀態(tài)，執(zhí)行系統(tǒng)下達的饋線開關(guān)遙控操作命令非線性負載，電動機直接起動，不平衡負載，焊接設備以及家用電器設備增多，降低了電壓質(zhì)量。在變電站自動化系統(tǒng)的研究正在自下而上逐步發(fā)展。目前對于研究過程層方面，諸如智能化開關(guān)設備、光電互感器、狀態(tài)檢測等技術(shù)與設備的研究開發(fā)，國外已有一定的成熟經(jīng)驗，國內(nèi)的大專院校、科研院所以及有關(guān)廠家都投入了相當?shù)娜肆M行開發(fā)研究，并且在某些方面取得了實質(zhì)性的進展。但歸納起來，目前主要存在的問題是：（1）研究開發(fā)過程中專業(yè)協(xié)作需要加強，比如智能化電器的研究至少存在機、電、光三個專業(yè)協(xié)同攻關(guān)；（2）材料器件方面的缺陷及改進；（3）試驗設備、測試方法、檢驗標準，特別是EMC（電磁干擾與兼容）控制與試驗還是薄弱環(huán)節(jié)。

另外，變電站自動化系統(tǒng)作為一個龐大、復雜的、綜合性很高的系統(tǒng)性工程，包含眾多的設備和子系統(tǒng)，個功能、子系統(tǒng)之間存在著不同程度的關(guān)聯(lián)，其本身及其所用技術(shù)又處于不斷發(fā)展之中，對任一家制造商而言，根本不可能包攬一切。在饋線自動化方面顯著降低了建設、運行和維護的綜合成本，為提高供電可靠性，創(chuàng)造了有力的條件。故障定位和自動恢復送電可以明顯地縮短停電時間。有效的解決這一問題，必須壹數(shù)字式繼電保護、饋線自動化和DMS系統(tǒng)為基礎(chǔ)。對于故障定位，國外有人提出使用三種技術(shù)綜合處理：故障距離計算法、線路故障指示器法以及不同線路區(qū)間故障概率統(tǒng)計法，這些信息結(jié)合在一起進行模糊邏輯處理。

而現(xiàn)今變電站自動化系統(tǒng)采用全面解決方案，走系統(tǒng)集成之路，使得各種應用之間可共享投資和運行費用，最大限度保護用戶原有的投資。

四、結(jié)束語

本文論述了變電站綜合自動化系統(tǒng)的特征、結(jié)構(gòu)及其發(fā)展?；冸娬咀詣踊且粋€系統(tǒng)工程，要實現(xiàn)全部變電站自動化的功能，還有許多技術(shù)問題需要攻關(guān)解決，作者相信在不太運的將來變電站自動化系統(tǒng)，將有一個蓬勃的發(fā)展期。

參考文獻：

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