六安市中醫(yī)院 夏義興

電力綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是在應(yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的一種電力應(yīng)用系統(tǒng)，可促使發(fā)電廠、變電站、輸配電網(wǎng)、用戶等有效連接成為一個(gè)整體，促使電力資源生產(chǎn)、運(yùn)輸、使用等實(shí)現(xiàn)全方位對(duì)接。該系統(tǒng)可對(duì)電力系統(tǒng)的整個(gè)運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行集中控制，對(duì)其的主要目標(biāo)是確保電力供應(yīng)穩(wěn)定、安全、及時(shí)、可靠，確保電力資源根據(jù)要求生產(chǎn)后可安全、穩(wěn)定的運(yùn)送到用戶手中。電力綜合自動(dòng)化系統(tǒng)主要以控制部件為主，在計(jì)算機(jī)模塊相互聯(lián)合下，促使計(jì)算機(jī)硬件終端裝置和軟件控制單元進(jìn)行結(jié)合，以此形成一種多功能系統(tǒng)，且在多功能系統(tǒng)不斷延伸下可自我調(diào)適自動(dòng)化處理程度，促使電力綜合自動(dòng)化系統(tǒng)功能更加強(qiáng)大。

繼電保護(hù)技術(shù)是當(dāng)前一種較為先進(jìn)的技術(shù)，其在電力資源生產(chǎn)、運(yùn)輸、使用中較為廣泛，在該技術(shù)下可確保電力穩(wěn)定運(yùn)行，有效避免電力系統(tǒng)出現(xiàn)大范圍停電、意外故障等情況，對(duì)此在變電站建設(shè)和運(yùn)行管理中應(yīng)用該技術(shù)可有效保障變電站運(yùn)行安全。且在智能技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)展下，電力技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新發(fā)展，尤其是在變電站中各種新技術(shù)也被廣泛應(yīng)用，對(duì)此需要建立電力綜合自動(dòng)化系統(tǒng)以此強(qiáng)化繼電保護(hù)功能。

1 電力綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式和主要功能

1.1 集中式變電站綜合自動(dòng)化結(jié)構(gòu)

集中式變電站綜合自動(dòng)化結(jié)構(gòu)。在確定計(jì)算機(jī)系統(tǒng)后，將其作為中心控制單元，通過(guò)增加外圍接口搜集變電站內(nèi)部信息和數(shù)據(jù)，以此對(duì)變電站運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行集中處理，并構(gòu)建單元系統(tǒng)，提高信息處理的效率、可靠性。但在該系統(tǒng)下如果某一中心控制單元發(fā)生故障則會(huì)導(dǎo)致信息流失，對(duì)此該結(jié)構(gòu)模式只能應(yīng)用于特定規(guī)模和功率下的變電站。

分布式變電站綜合自動(dòng)化結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)是多功能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)下集中處理的一種工作模式，通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)將不同監(jiān)控設(shè)備連接在一起，旨在提高意外事故的處理能力，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的共享、互建。該結(jié)構(gòu)也具備開(kāi)放性、兼容性特點(diǎn)，易于維護(hù)、延展性強(qiáng)，可繼續(xù)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，是當(dāng)前變電站的主要運(yùn)行模式主要應(yīng)用于低壓變電站中。

1.2 變電站綜合自動(dòng)化功能

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)對(duì)各運(yùn)行階段的參數(shù)信息進(jìn)行采集、動(dòng)態(tài)分析、問(wèn)題處理等，具體包括母線電壓線路電壓、功率、電流等數(shù)值的獲取，變電站內(nèi)部電氣設(shè)備的位置、運(yùn)行狀態(tài)信息采集、脈沖量采集，線路、母線、電容器、變壓器、備用電源保護(hù)狀態(tài)的采集，數(shù)據(jù)處理和記錄等。對(duì)于以上參數(shù)信息主要是以變電站運(yùn)行中的各種參數(shù)為主，例如變電站進(jìn)線和回路的電壓電流、功率因數(shù)、電量統(tǒng)計(jì)、負(fù)荷統(tǒng)計(jì)、報(bào)表制作、開(kāi)關(guān)頻數(shù)控制繼電保護(hù)裝置性能和時(shí)間、斷路器跳閘次數(shù)等。對(duì)于以上信息在采集后還需及時(shí)存檔，便于后期進(jìn)行管理。

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)也可實(shí)現(xiàn)屏幕閉鎖功能，當(dāng)計(jì)算機(jī)在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題后，各控制設(shè)備會(huì)出現(xiàn)故障，此時(shí)如啟動(dòng)人工跳閘控制裝置，計(jì)算機(jī)屏幕會(huì)在恢復(fù)后被鎖定，則需通過(guò)系統(tǒng)輸入指令才可繼續(xù)工作；人機(jī)交互功能。工作人員在系統(tǒng)下可通過(guò)計(jì)算機(jī)屏幕信息把握變電站的工作狀態(tài)，便于第一時(shí)間通過(guò)屏幕輸入指令信息，及時(shí)有效地處理各種突發(fā)事故，如設(shè)定控制閉鎖、斷路器開(kāi)關(guān)、變壓器分接位置、設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、保護(hù)裝置等，并及時(shí)將變電站運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行存檔，便于后期進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)調(diào)取。

1.3 變電站綜合動(dòng)化下繼電保護(hù)問(wèn)題

繼電設(shè)備安全。當(dāng)前繼電保護(hù)設(shè)備主要有集中式、分散式兩種安裝方式，集中式是指將繼電保護(hù)設(shè)備集中安裝在控制室內(nèi)的保護(hù)柜中進(jìn)行集中控制和管理，分散式是指將繼電保護(hù)設(shè)備分散安裝在保護(hù)柜上，在保護(hù)柜上分散設(shè)置保護(hù)系統(tǒng)。分散式主要將監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置在控制室，將各個(gè)保護(hù)裝置和監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行連接以此進(jìn)行管理，集中式主要通過(guò)保護(hù)柜各保護(hù)單元將保護(hù)裝置和監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行連接。以上集中式和分散式各有優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)此在具體設(shè)計(jì)時(shí)需科學(xué)選擇，確保各方式可相互配合，共同為變電站設(shè)備安全運(yùn)行創(chuàng)造良好的環(huán)境。

數(shù)據(jù)采集共享?？紤]到繼電保護(hù)設(shè)備對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的重要性，需在設(shè)計(jì)時(shí)和安裝時(shí)加強(qiáng)重視，一般繼電保護(hù)設(shè)備系統(tǒng)需有獨(dú)立操作的數(shù)據(jù)采集單元，避免和其他設(shè)備共用一個(gè)單元，以此降低電力系統(tǒng)運(yùn)行故障發(fā)生率。如，在繼電保護(hù)管理時(shí)，如數(shù)據(jù)采集或共享系統(tǒng)中的某一個(gè)設(shè)備發(fā)生故障問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電力系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，對(duì)此需工作人員做好日常檢修、管理、維護(hù)工作，對(duì)系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行控制和監(jiān)控，以此保障電力系統(tǒng)運(yùn)行安全[1]。

干擾信號(hào)對(duì)繼電保護(hù)設(shè)備的干擾。低壓網(wǎng)絡(luò)和高壓網(wǎng)絡(luò)變電站技術(shù)要求不同，高壓網(wǎng)絡(luò)技術(shù)要求高并且電壓系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境惡劣，在各開(kāi)關(guān)裝置處安裝低壓繼電保護(hù)設(shè)備時(shí)會(huì)出現(xiàn)干擾信號(hào)，對(duì)設(shè)備保護(hù)功能的正常發(fā)揮會(huì)產(chǎn)生影響。另外，在低壓配電網(wǎng)絡(luò)中，直流電壓、短路電壓波動(dòng)大也會(huì)對(duì)繼電保護(hù)設(shè)備產(chǎn)生負(fù)面影響，對(duì)此在設(shè)計(jì)時(shí)需要重點(diǎn)考慮該問(wèn)題。

2 自動(dòng)化綜合系統(tǒng)下繼電保護(hù)優(yōu)點(diǎn)

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)繼電保護(hù)是一種微機(jī)保護(hù)，該系統(tǒng)技術(shù)水平高、易于調(diào)適、可靠性強(qiáng)、維護(hù)方便、自動(dòng)化程度高：

硬件標(biāo)準(zhǔn)化。保護(hù)控制單元機(jī)箱主要由若干個(gè)插件組成，其電路原理簡(jiǎn)單、硬件和插件可隨時(shí)調(diào)換，可應(yīng)用在不同的機(jī)箱中，且各個(gè)控制單元測(cè)量精度高，在系統(tǒng)遇到故障時(shí)只需調(diào)節(jié)保護(hù)程序就可及時(shí)修復(fù)系統(tǒng)[2]。

保護(hù)、信號(hào)單獨(dú)出口。各個(gè)保護(hù)功能從屬于獨(dú)立運(yùn)行的繼電器，其通過(guò)繼電器接點(diǎn)可直接輸出，如保護(hù)信號(hào)輸出、壓板退出等，各個(gè)回路運(yùn)行收故障影響小且不會(huì)影響一般運(yùn)行路線，工作人員可有效對(duì)各功能進(jìn)行控制，以此確保繼電設(shè)備接口的兼容性。且在設(shè)計(jì)防誤操作系統(tǒng)時(shí)，也需考慮硬件損壞導(dǎo)致出口輸出不當(dāng)?shù)膯?wèn)題，可將微機(jī)防誤裝置和監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合，以此降低閉鎖出現(xiàn)的頻率。也可通過(guò)多線系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)各個(gè)軟件、硬件運(yùn)行情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，以此避免軟件出現(xiàn)意外情況。另外，也可對(duì)操作控制系統(tǒng)設(shè)置等級(jí)管理，確保該管理只有輸入運(yùn)行口令后才可進(jìn)行控制，對(duì)此環(huán)節(jié)的等級(jí)管理主要是安全密集在發(fā)揮作用，一般工作人員只需要進(jìn)入指定界面修改密碼后才可恢復(fù)屏幕。

科學(xué)輸入開(kāi)關(guān)量電壓。早期主要使用24V的電源開(kāi)關(guān)量來(lái)啟動(dòng)微機(jī)保護(hù)功能，在此過(guò)程中會(huì)因變電站電壓值增加而出現(xiàn)磁場(chǎng)信號(hào)干擾情況，常會(huì)出現(xiàn)各種誤報(bào)情況，對(duì)此需要使用220V的電壓值作為開(kāi)關(guān)量，在優(yōu)化接線方式的同時(shí)也可以提高預(yù)報(bào)的精準(zhǔn)性。

事件報(bào)警。在電力系統(tǒng)下自動(dòng)保護(hù)動(dòng)作會(huì)記錄下故障情況，通過(guò)系統(tǒng)自我診斷功能、計(jì)算機(jī)監(jiān)控功能、測(cè)控保護(hù)單位等對(duì)故障模塊進(jìn)行在線診斷并做出報(bào)警動(dòng)作，各保護(hù)單元在診斷時(shí)如果出現(xiàn)錯(cuò)誤會(huì)自動(dòng)閉鎖，報(bào)警各層級(jí)單元也會(huì)利用通訊進(jìn)行互檢。事件報(bào)警具體保護(hù)開(kāi)關(guān)量變位報(bào)警、事故報(bào)警、模擬量越限位報(bào)警等，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)時(shí)，斷電保護(hù)信號(hào)和自動(dòng)記錄斷路器會(huì)根據(jù)一定的順序進(jìn)行記錄、分析，具體記錄內(nèi)容包括事件發(fā)生的位置、時(shí)間、狀態(tài)、信號(hào)、名稱等。且該電力綜合自動(dòng)化系統(tǒng)也會(huì)自動(dòng)存儲(chǔ)整個(gè)事件的過(guò)程，便于工作人員在需要時(shí)查看，且各個(gè)控制中心、調(diào)度中心也可第一時(shí)間獲取該信息。

實(shí)時(shí)提供數(shù)據(jù)。在電力綜合自動(dòng)化系統(tǒng)下，可根據(jù)具體的供電數(shù)據(jù)來(lái)把握電力負(fù)荷具體運(yùn)行情況，且在電力資源生產(chǎn)的過(guò)程中可根據(jù)需要輸入信號(hào)，便于及時(shí)獲取信息數(shù)據(jù)。信號(hào)主要包括開(kāi)關(guān)量、模擬量、脈沖量等，可直接通過(guò)濾波來(lái)分析故障狀態(tài)、事件原因、參數(shù)變化情況等，以此對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行補(bǔ)充和完善，最終及時(shí)將變電站運(yùn)行狀態(tài)技術(shù)傳輸給微機(jī)監(jiān)控，以此實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)保護(hù)目標(biāo)。

實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理。在綜合自動(dòng)化系統(tǒng)下可降低工作人員的工作量，也可利用最新的變電站技術(shù)對(duì)內(nèi)部管理人員進(jìn)行集中培訓(xùn)和專業(yè)技術(shù)指導(dǎo)，以此確保變電站高效運(yùn)行。在該系統(tǒng)下工作人員也可根據(jù)具體的運(yùn)行情況及時(shí)對(duì)電流、溫度量、功率、電壓、電度量等數(shù)值進(jìn)行抄表、累計(jì)、統(tǒng)計(jì)等，并根據(jù)具體的數(shù)值分析設(shè)備的運(yùn)行安全性、合格率、負(fù)荷率、特征等。

其他優(yōu)點(diǎn)。電力綜合自動(dòng)化系統(tǒng)變電站繼電保護(hù)可通過(guò)電壓無(wú)功控制模塊提高功率因數(shù)，控制電壓損耗，并通過(guò)鋪設(shè)光纖電纜保證電能傳輸質(zhì)量，抑制電磁干擾，以此確保供電穩(wěn)定、可靠；其次，自動(dòng)化系統(tǒng)也可對(duì)變電站內(nèi)部的設(shè)備、線路、開(kāi)關(guān)、閘口、軟硬件等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、測(cè)量、記錄等，便于在故障時(shí)工作人員可第一時(shí)間通過(guò)屏幕顯示信息獲取故障發(fā)生的位置、時(shí)間、程度等，以此針對(duì)性的進(jìn)行控制，最終確保供電的穩(wěn)定可靠；可通過(guò)集成電路促使電力設(shè)備體積更小、功能更強(qiáng)、優(yōu)勢(shì)更加凸出，且其強(qiáng)大的功能也可多次進(jìn)行二次設(shè)備設(shè)置，以此降低布置效率，提高設(shè)計(jì)精準(zhǔn)度，降低投資成本。

3 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及發(fā)展趨勢(shì)

設(shè)計(jì)原則：實(shí)用性。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)需根據(jù)具體供電情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，避免隨意性，以此確保電力資源的有限應(yīng)用，對(duì)于系統(tǒng)界面也需要確保操作簡(jiǎn)單、精準(zhǔn)，便于工作人員精準(zhǔn)把握；可靠性原則。自動(dòng)化系統(tǒng)屬于實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，其具體包括各種監(jiān)控、運(yùn)行、管理模塊，自動(dòng)化裝置，通信控制平臺(tái)硬件設(shè)備，還有各種操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、控制系統(tǒng)等，其主要目的是確保系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全運(yùn)行；配置和網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。對(duì)于自動(dòng)化系統(tǒng)的配置主要包括主變壓器、隔離變壓器、發(fā)電機(jī)等設(shè)備配置，還包括各種母線、聯(lián)絡(luò)線、電動(dòng)機(jī)等設(shè)備的配置[3]。

總線設(shè)計(jì)：自動(dòng)化系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)計(jì)。不管是在各設(shè)備進(jìn)行通信時(shí)，還是系統(tǒng)與設(shè)備通訊時(shí)都依賴于總線，當(dāng)前常見(jiàn)的總線主要有Modbus總線、Profibus總線、CAN總線、DNP總線幾種，本文主要使用的是PROFIBUS-DP總線系統(tǒng)；自動(dòng)化系統(tǒng)硬件設(shè)備設(shè)計(jì)。自動(dòng)化系統(tǒng)功能多，例如數(shù)據(jù)備份管理、監(jiān)測(cè)、繼電保護(hù)等，這些功能的實(shí)現(xiàn)和系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行有著直接的關(guān)系，對(duì)此在具體選擇硬件設(shè)備時(shí)，需綜合考慮設(shè)備的性能參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)等。如以上總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的輸入和輸出控制單元、綜合保護(hù)控制裝置、變壓器繼電保護(hù)裝置等；自動(dòng)化系統(tǒng)軟件平臺(tái)設(shè)備，自動(dòng)互系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行也有著直接的應(yīng)用，當(dāng)前常用的軟件是監(jiān)控組態(tài)軟件，該軟件可根據(jù)具體需求自動(dòng)生成需要的控制系統(tǒng)。

變電站在電力系統(tǒng)運(yùn)行中發(fā)揮著重要的作用，當(dāng)前電力行業(yè)、政府部門(mén)等都在變電站建設(shè)中、運(yùn)行中廣泛運(yùn)用變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，通過(guò)預(yù)見(jiàn)性、可視化、多功能性、集成化等特點(diǎn)有效處理各種電力信息數(shù)據(jù)，并在科學(xué)技術(shù)的輔助下可對(duì)變電站運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)搜集、存儲(chǔ)、處理等。在該系統(tǒng)下也可利用自動(dòng)化裝置對(duì)各種設(shè)備、軟件和硬件等進(jìn)行整合，促使變電站向著自動(dòng)化控制、運(yùn)行方向發(fā)展，最終在提高數(shù)據(jù)處理效率、管理效果的基礎(chǔ)上，降低變電站人力成本。未來(lái)變電站也可降低二次電纜使用量、降低電力能耗，且在電力自動(dòng)化綜合系統(tǒng)的應(yīng)用研究中也可提高變電站設(shè)備的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步推動(dòng)電氣工程的現(xiàn)代化發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，自動(dòng)化技術(shù)和智能技術(shù)已廣泛應(yīng)用到變電站建設(shè)中、運(yùn)行中、電氣工程發(fā)展中。如，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)可強(qiáng)化變電站保護(hù)功能，提高信息搜集效率、故障處理效率、降低成本，促使變電站運(yùn)行更加安全、可靠，促使電力系統(tǒng)更加穩(wěn)定、高效，也可實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度的自動(dòng)化、管理現(xiàn)代化，對(duì)此變電站工作人員需在電氣工程和電子技術(shù)不斷發(fā)展下，采用該系統(tǒng)替代傳統(tǒng)的保護(hù)系統(tǒng)，以此實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的系統(tǒng)化、專業(yè)化，最終為電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行創(chuàng)造良好的軟硬件條件。