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1 變電所智能輔助系統(tǒng)結構概述

智能輔助系統(tǒng)的設計是為了滿足變電所的安全運行和智能化的需求而進行的一個總體的規(guī)劃與安排。其主要包括電源模塊、數據采集及控制單元、通信網絡及繼電器的選擇與安裝，主接線方案的確定，各分段的短路電流計算，以及短路器的校驗；監(jiān)控儀表的顯示功能和報警裝置的設置等。變配電網中的電氣設備的正常工作，首先要保證它們能夠在最糟糕的情況下，仍然能為電力用戶提供優(yōu)質的供電服務。在整個的系統(tǒng)中，它是非常重要的一部分也就是主接線。主接線的基本要求：可靠性、安全性和靈活性。這就需要其有很高的技術水平并做到經濟合理，同時也對其設計方案提出了較高的要求，必須符合國家標準，并能使之操作方便。

1.1 變電所智能輔助系統(tǒng)的基本組成

變電所智能輔助系統(tǒng)的基本組成有：

控制單元：主要是由監(jiān)控系統(tǒng)、操作/管理/維護自動化裝置和通信網絡等組成。

信息交換設備：通過計算機或其他的相關接口實現對變電所的實時監(jiān)視、數據采集和處理，并將這些信號傳送到控制中心。

站控中心：負責對整個變電站的運行狀態(tài)進行監(jiān)測，并在發(fā)生事故時及時發(fā)出報警通知，同時還可以將故障的地點及位置顯示到人員面前，以便于管理人員能夠快速的采取相應的措施來解決問題。

計量與測量儀表：為保證變配電器的正常工作，需要有一個獨立的檢測與保護功能，并且在其內部安裝各種傳感器，用來收集外部環(huán)境的變化情況，從而達到對電氣量的準確評估。

1.2 變電所智能輔助系統(tǒng)的基本原理

在變電所中，電能是其主要的來源和動力。而變電站的智能化是實現無人值班的重要技術手段。智能輔助系統(tǒng)的功能包括：根據負荷的大小自動調節(jié)電壓，使其滿足用戶的用電量需求；當電力發(fā)生故障時，能夠及時的切除電源，保證供電的可靠性；當電網出現異常情況，能迅速的恢復正常運行，避免造成大面積的停電事故。

由此可見，智能輔助系統(tǒng)的應用對于提高整個社會的經濟效益具有十分重大的意義和作用。隨著科技的不斷進步，人們對生活的要求越來越高，對電氣設備的安全性、穩(wěn)定性以及可靠性的重視也逐漸增加，所以智能化的變電所的設計與管理，不僅要考慮到安全性能，還要充分的體現出人性化的特點與優(yōu)勢[1]。

2 變電所智能輔助系統(tǒng)的設計

電力系統(tǒng)中的電氣主接線的設計是變電所的核心部分，也是整個變電所的重要環(huán)節(jié)。在實際的運行過程中，主接線的設計直接決定著供電的可靠性和靈活性。而在對主接線的設計時，需要根據不同的情況來選擇合適的母線及斷路器，同時還要考慮到后期的維護等問題。對于變電站的二次回路，主要包括了變壓器的選型、隔離開關的選型、斷路器的選型以及高壓電器的選型。在對一次設備的布置上，要保證其與母線及繼電保護的合理配置，并且要滿足經濟性的要求；另外，還需注意到，由于負荷的變化會引起的電流大小的改變；因此，為了確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，還應采取必要的措施來防止故障的發(fā)生和影響的擴大；最后，還需充分的重視的是，如何提高配電網的電壓質量，使其能更好的發(fā)揮作用，從而為用戶提供更加優(yōu)質的電能服務。

2.1 系統(tǒng)設計方案

變電所的智能輔助系統(tǒng)主要是通過對變配電所的信息進行收集和分析，然后根據這些數據來對其電氣設備的運行狀態(tài)做出判斷，從而實現對電力資源的合理配置。在設計智能輔助系統(tǒng)的時候需要考慮到的問題有：在整個的系統(tǒng)中，主變壓器的容量以及電壓等級都應該滿足供電的要求；主接線的方案選擇也是非常重要的一個環(huán)節(jié)，要保證母線的可靠性和安全性，同時還要盡量降低成本，并且要符合經濟性的原則；對于負荷的大小也要做到足夠的準確；當發(fā)生故障時，能夠及時的切除電源，避免造成更大的損失；當出現異常情況，可以快速的恢復正常工作，不會影響到正常的生產生活。因此在實際的工程當中，我們一般都會采用雙回路的方式來完成。其中有一條線路就是由兩條母線連接起來，這樣就能使其不間斷的向用戶提供負載的作用了。

2.1.1 系統(tǒng)界面

變電所的主接線設計在變電所的主接線中，其主要的電氣設備有：變壓器、斷路器、隔離開關和母聯(lián)裝置。其中變壓器的作用是將電壓進行升壓，從而使高壓斷路器和負荷供電。斷路器的作用是切斷短時的線路并使其能夠正常工作。隔離開關的功能就是當發(fā)生故障時，可以將電路中的低壓回路切除，保證其他的用電設備的安全；斷路器的性能直接影響到電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。智能化的繼電器的配置智能化的繼電器的種類有很多，包括了單相式和雙相式的繼電器，它們都具有一定的優(yōu)點以及缺點[3]。

2.1.2 變電所智能輔助系統(tǒng)的通訊

通信系統(tǒng)是變電所的核心部分，它主要由數據交換設備、控制裝置和測量儀表組成。在變電所中，數據傳輸的載體是光纜，光纜的作用就是將光纜進行轉換，從而實現對整個變電站的實時監(jiān)控。而在傳統(tǒng)的電力網絡中，通常都是采用電纜的形式來完成信息的傳遞和交流，但是這種方式存在著一定的弊端，那便是線路鋪設的復雜以及布線的困難等問題，而且一旦出現故障，就會造成大面積的停電事故，這也就使得人們對于電網的安全產生了質疑。因此為了保證供電的穩(wěn)定性與安全性，需要對其的通訊系統(tǒng)加以改進。而隨著計算機技術的發(fā)展與成熟，我們已經開始使用電腦的終端來代替原來的PC機，通過利用數字化的手段將各個模塊的信號發(fā)送給上位機，然后再由軟件的程序來處理這些數據，這樣既可以簡化操作人員的工作量，又能提高可靠性，同時也能夠使其更加的方便快捷。

2.1.3 系統(tǒng)安全性

由于變電所中的電氣設備的絕緣等級較高，所以在發(fā)生故障時，會造成整個變電所的供電線路的損壞以及影響到用戶的正常生活，甚至可能導致火災事故的出現；而在電力系統(tǒng)中的變壓器、開關等的運行狀態(tài)也會受到一定的干擾；而當這些電器的絕緣性和耐壓性都比較低的時候就很容易被破壞，進而引起短路的現象；同時，如果是在長期的工作過程當中，因為一些外界因素的變化或者是人為的操作失誤，也會使其產生誤動作，從而引發(fā)安全隱患。因此為了保證變電站的安全性和穩(wěn)定性，必須對其進行嚴格的控制管理。對室外的熱源的監(jiān)控、對周圍的濕度、氣壓等的檢測、對室內的煙霧濃度的檢測等，根據報警信號的具體情況，采取相應的措施：當發(fā)現異常的警報聲時，應當立即停止該裝置的運作并發(fā)出緊急的燈光提示，以提醒工作人員及時的處理問題[3]。

3 變電所智能輔助系統(tǒng)的實現

對于變電所的智能輔助系統(tǒng)來說，它是一個非常復雜的系統(tǒng)工程，它主要包括了主接線的設計、繼電器的選擇、控制策略的制定以及通信接口的設置等等。在實際的工作中，我們需要根據不同的要求來進行相應的調整和配置，從而使整個變電所能夠正常的運行下去。主接線的基本原則就是：滿足供電可靠性和靈活性的需求，便于擴建、經濟合理、占地面積小，投資少。主接線的設計是十分重要的部分之一，也直接影響著電力的安全與穩(wěn)定。下面就對變電站的智能輔助系統(tǒng)的實現過程做具體的介紹。

變壓器的選用：為了保證電能的傳輸與分配的順利完成，必須要有一定的容量大小，這樣才能使其可以方便的管理與調度。同時也要考慮到未來的發(fā)展方向，對設備的選型，應該盡量的降低成本，并且還要提高產品的質量水平。

3.1 智能輔助系統(tǒng)的關鍵算法

對于智能輔助系統(tǒng)的設計來說，其主要的關鍵在于對數據的采集和處理，所以在對智能輔助系統(tǒng)的研究過程中，需要考慮的關鍵技術有以下幾點。

傳感器的選擇：在變電所中，由于變電所的負荷會隨著電力線路的負載而不斷的變化著，因此要想使智能輔助裝置的工作效果達到最佳，就要根據具體的情況來進行合理的選取。

通信的方式：在智能輔助系統(tǒng)的通訊時，要想使整個系統(tǒng)的性能得到提高，就必須選用能夠滿足遠程控制的通信設備，這樣才能實現對變電站的實時監(jiān)控，同時也可以減少人工的操作。

上位機的編寫：為了保證智能輔助裝置的正常運行，就得先將主控機與各下級的控制中心之間的信息傳遞給上級的調度中心，再由主控室的工作人員來負責完成。

3.2 服務器

對于變電所中的電能供應和需求的監(jiān)控系統(tǒng)，其核心處理器是服務器。它主要負責整個變電所的數據信息的采集、處理和分析等工作。在對服務器進行管理時，需要對數據庫的操作員的指令執(zhí)行情況作出判斷，并將相應的參數設置在顯卡上。由于計算機網絡的強大功能，它可以實現實時的通信、存儲以及控制等多種功能，因此它的應用范圍非常廣泛。目前，隨著互聯(lián)網技術的發(fā)展成熟，基于以太網的遠程視頻會議系統(tǒng)已經成為主流，而變電器主站作為其中的一個分支，其作用也越來越重要。而傳統(tǒng)的模擬電視電話的傳輸方式其存在的問題是：信號的衰減性比較高，容易受到外界環(huán)境因素的影響；而且電纜線的敷設位置也會產生一定的干擾；同時電纜線的敷設還會造成電磁感應，從而導致故障的發(fā)生；此外無線設備的布線也會帶來一些安全隱患。所以采用數字化的有線化的智能化的智能化的變電站的解決方案勢在必行。

3.3 數據傳輸

數據傳輸主要包括電纜和大地線的傳輸兩個方面。在變電所中，可以使用遠程控制的方式來實現對變電所的智能輔助，保證數據的準確性和可靠性。在實際的工作中，通過遠程的監(jiān)控能夠及時的發(fā)現故障的位置并進行處理，從而提高了檢修的效率；對異常的情況做出判斷，避免事故的發(fā)生；還能對設備的運行狀況作出評估，減少不必要的損失；同時加強數據的保密性，防止信息泄露。但是在目前的電力系統(tǒng)當中，由于各種因素的影響以及一些人為的原因造成的數據丟失，導致了這些問題的出現都會使整個系統(tǒng)的安全性受到一定的威脅與挑戰(zhàn)。為了確保變電站的安全可靠，需要采取多種措施來解決這一系列的問題：采用數字化技術，將模擬電路與數字信號相結合，利用計算機的實時性，將模擬量轉化為數字量，進而達到有效的保護作用。

4 變電所智能輔助系統(tǒng)的具體應用

目前，變電所的智能輔助系統(tǒng)主要有以下幾種：

計算機網絡化。隨著科學技術的發(fā)展以及人們生活水平的不斷提高，計算機技術的應用范圍也越來越廣，其功能也在逐步的擴展和豐富，其在變電站中的應用也更加的廣泛和完善。

集中式監(jiān)控。由于變電所的規(guī)模較大，所以對整個電力系統(tǒng)的運行狀況的監(jiān)測就顯得尤為重要。而通過對各個區(qū)域的實時數據進行分析，能夠及時的發(fā)現異常情況，從而采取相應的措施來降低故障的發(fā)生率或者是避免事故的發(fā)生。同時還可以實現遠程的操作控制，使其具有較高的安全性。此外能有效的解決一些突發(fā)的問題。最后對于電網的安全管理，智能化的設備都有著不可替代的作用和意義。

總線式的通信與控制系統(tǒng)。在我國的大部分地區(qū)，分布式的自動化程度比較低，因此需要建立一個統(tǒng)一的信息平臺，將這些先進的通訊方式引入到其中，這樣才能更好的發(fā)揮出它的優(yōu)勢所在。

現如今，變電所的智能輔助系統(tǒng)已經被廣泛應用于電力、供配電網、工業(yè)控制等領域。在我國，變電所的智能輔助系統(tǒng)的應用還處于發(fā)展初期，其主要的應用及效果是：在配電網中的自動化監(jiān)控。通過對設備的實時監(jiān)視，可以及時發(fā)現異常情況，并采取相應的措施進行處理，從而保證整個系統(tǒng)的正常運行；在工廠的生產過程中的自動監(jiān)測。根據不同的要求和工作狀態(tài)，對產品的質量和數量的變化做出分析，以確定是否需要改變；為實現無人值班。利用計算機的遠程操作，可將工控室的值班功能與現場人員的值班功能相結合，提高了工作人員的安全系數。同時也使企業(yè)的管理更加規(guī)范化。