淺談電氣自動化技術在變電站中的應用

崔淵博

（中國能源建設集團廣東火電工程總公司，廣東 廣州 510730）

為了能夠將發電場中的電能進行遠程輸送，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。變壓器和開關是變電站的主要設備。近年來，隨著我國科學技術的不斷進步，電氣自動化在我國變電站改造中得到了廣泛的應用，特別是對具有較高、較先進的電氣自動化技術的應用，對電網的高效、順利運行、電力系統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用進行分析和探討。

一、電氣自動化技術的重要作用

電氣自動化技術在電力系統工作中的各個環節中滲透，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的改變。具體來講，電氣自動化技術在變電站運行中的應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。使用電氣化驅動技術，可以在更大程度上實現暫時狀態和穩定狀態的同步存在，這使得同步實驗成為了可能。為系統運行提供了大量的精確數據，增加了實驗的精準度。在這種仿真的環境中，工作人員可以進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實現了電力服務的智能化。當今時代，幾乎每個行業都離不開電力的使用，失去電力系統的支持，許多行業將陷入癱瘓的境地。電力的廣泛使用對電力系統的安全性和自動化程度都提出了極高的要求。電氣自動化相關技術是電力系統智能化的重要組成部分，能夠幫助工作人員更精確地進行系統運行設計工作，并能代替人力做到更精確的系統運行故障分析。這種智能化的控制方式，使得電力系統的運行更加高效準確。這種高度安全的自動化運行體系，使電力系統的服務能力邁上了一個新的臺階。

二、電氣自動化系統主要模式在變電站的應用

1 對電氣自動化系統中相對分散模式的應用

圖1

電氣自動化系統中相對分散模式是從90年代后出現的，并逐步在全國范圍得到推廣和廣泛的應用。它的應用原來是將變壓站以幾個相對獨立小區的形式呈現，通過對小區內部設備小室的建設，形成安裝小室地點并對各項用于監控、安全保障的設備進行安裝。對特殊控制設備，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，以便實現其總控制功能。最后通過對工業總線網路的使用，實現總控制室與各個安裝小室的互聯。

分散控制系統（DCS）是一項將“四C”技術充分結合的新型計算機控制系統?！八腃”即顯示技術、計算機技術、通信技術和控制技術。DCS系統利用計算機網絡或數據高速公路把不同地方的不同功能的計算機進行連接，依照分散控制、總體配置、集中管理、各司其職、信息共享的原則構建具有高可靠性、高性能的計算機控制系統。分散控制系統是一個閉環控制系統，安全可靠且維護方便，利于擴展。如圖1。

2 對電氣自動化系統中集中模式的應用

電氣自動化系統中集中模式是：設置特殊的操作控制室，同時相應的對自動化模塊通信模塊、保護模塊、監控模塊進行安裝。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系。這種電氣自動系統集中放置方式，在電路外圍的接口的有效擴展中發揮著重大的作用。但是在實際的放置過程中需要對不同檔次的計算機系統進行使用，以完成變電站模擬量信息、數字量信息、開關量信息的集中采集、計算和處理。

3 對電氣自動化系統中分層分散模式的應用

作為一種全監控的應用模式，分層分散模式的應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備是高壓線路、主變、母線設備中的通信、保護監控、中央信號。在設備小室中依照設備間隔進行監控、電容器、出線設備的安裝，或者直接將上述設備在一次設備上進行安裝，各個設備模塊之間的互聯應用的是通信規約和標準局域總線。同時這些模塊的安裝采用集中組屏的方式也較適宜。分散式結構的應用對變電站二次設備之間互聯線的簡化、連接電纜的大量節省、設備投入的降低發揮著重要的作用。其自身存在著較強的抗干擾力、安全可靠性高、維修保養操作簡便、各器件之間組態靈活等特點。這些優點的存在使變電站系統中，對這種模式的應用十分的廣泛，特別是隨著當今電力水平的不斷提高，在變電站自動化系統中有著很迅速的發展勢頭。

三、變電站電氣自動化系統功能的有效運用

1 計算機保護功能的有效運用

對計算機保護功能的應用是為了保護變電站運行過程中使用到的所有的電氣設備，包括對安全自動裝置母線、變壓器、線路等的保護。在變電站運行過程中，記錄相應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，接受總監控系統命令，并對該過程中的工作步驟和對應的故障信息進行發送，診斷和處理變電站運行過程中設備出現的故障。對以往的定值進行有效的修改同時校對時間。在變電站運行過程中，為保障系統保護功能和控制功能的實現而采用標準規約。

2 采集和處理運行數據

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

3 能夠及時準確的記錄設備故障、事件播錄測距

變電站對電氣自動化記錄功能的運用，是為了對設備故障和事件播錄測距的準確記錄。事件記錄內容為：記錄運行設備的開關跳合、保護動作序列。對各種配置的選用是為了實現監控系統中的通信功能，并通過對監控系統的應用實現分析、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用，變電站的操作人員可以進行遠程的操作控制變電站中的各項變電器設備。但是在實際的操作過程中，為了使因系統故障而無法進行設備操作的現象得到有效的避免，設計和建設變電站系統時應當注意對人工直接跳合閘的預先保留，這樣一來即使系統出現了故障事故，變電站仍然能夠正常的運行。

5 對自動化系統中自行診斷功能的應用

應用系統中各個插件的自行診斷功能，實現數據到遠方調度中心和系統后臺的輸送。系統裝置的本身可以及時的進行自檢，使維護和維修工作能夠更加方便快捷的進行。實時檢查各項運行設備，有效的找出運行裝置的自身缺陷和存在的故障，并對故障的出現位置進行有效的提示。

6 數據記錄和處理的有效性

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

7 電氣自動化系統中診斷功能的應用

電氣自動化系統中診斷功能的應用原理是：對系統內部插件具有的自行診斷功能的應用。在對相關信息進行傳遞時，通過對其的應用使信息的傳遞數量大大的增加，并且能夠進行時鐘的統一設置、實現運行系統的維護和保護功能。

四、電氣自動化在變電站的發展前景

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

結語

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

[1]戴軍明.論變電站檢修的現狀及發展趨勢[J].廣東科技，2009（06）.

[2]溫曙輝.探討變電站電氣自動化的系統設計[J].城市建設理論研究（電子版）2011（23）.

[3]李娜，武瓊.有關110kV變電站電氣自動化應用探究[J].黑龍江科技信息，2012（25）.