變電站電力系統自動化智能控制技術研究

區惠濂

摘 要：智能化變電站的推廣是電力系統改革的重要革新和體現，是電力系統改革不斷深化和發展的重要舉措，滿足了人們日益增長的高品質高標準電力需求和對電網現代化、信息化、智能化以及網絡化的管理建設。電力系統自動化智能控制將充分發揮變電站自動化監控系統的各項功能，從而保障變電站運行的穩定性和可靠性。

關鍵詞：變電站；電力系統；智能控制

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）23-0085-01

隨著電力系統的不斷革新深化和改革，對于變電站電力系統穩定性能的監控已經越來越科學化、技術化和極具迫切性，舊式人工管理模式已經無法適應先進的技術管理，電網規模的擴大所帶來的大量故障都促使著電力系統自動化智能控制技術的不斷發展和應用。因此本文對當前變電站電力系統自動化發展現狀進行簡要分析，并在此基礎上提出進一步設計闡述及對一些常見故障的處理方法。

1 電力系統智能控制發展現狀

隨著社會經濟的不斷發展，近10年來我國電力行業得以快速發展，變電站自動化技術得以不斷更新并廣泛應用，變電站電力系統自動化的應用對于方便變電站內部各類設備運行和操作的監控有著明顯的推動作用，其自動化智能控制技術能有效地收集大量的數據和信息，并利用計算機進行高速處理，有利于故障的分析處理、運行操作的實時監控，切實保障了電力系統的穩定和安全。從1984年第一套微機保護到2000年第一套專家系統的應用，隨著IEC61850國際標準的誕生，變電站電力系統的自動化實現了智能管理接替人工管理，大大縮減了人力資源投入成本，并適應于系統發展的趨勢和要求，以遠程監視和控制的手段為電力系統的擴大規模化提供了技術保障。智能控制在電力系統中的有效應用在于專家系統的設計和完善，并通過對知識庫的建立，運用推理機來進行設備作業匹配，并通過學習機的設計來實現后期的知識獲取，總的來說，我國目前變電站的智能控制發展現狀主要體現在以下幾個方面：

①國內變電站基本實現遙測、遙控、遙信、遙調的四遙功能，部分網省公司的220 kV變電站無人值班比例達85%以上，設備運行狀態可以實時在線檢測和控制，繼保、安穩控制等技術處在國際領先水平。

②專家系統：推理機。推理機的設計作為信息管理系統中重要專家控制部分，其設計充分體現了人工智能的理念，在事先形成全面的資源整合而形成豐富的數據庫基礎之上，以目標驅動控制來保障推理機運行，通過對機械設備特點的智能評估確定目標，便于搜索在資源庫中尋找到與之匹配的知識。推理機的設計實際上是對相關數據進行整合分析并匹配，進而轉換成指導目錄元素。推理機的設計對于變電站設備自動匹配作業目標和自動運行有著很強的實用性，其實質在于積累全面的專家知識，通過知識庫來存儲專家的經驗，繼而運用專家的知識來進行推理。

③專家系統：學習機。學習機的設計實際上是對信息反饋收集后的一個分析并積累經驗的過程，設計以手工知識獲取、半自動知識獲取以及自動知識獲取來收集在檢修過程中出現的信息資源以及信息反饋。學習機設計不僅擁有多元化的知識獲取功能，還具有人性化的操作技能，在對知識庫進行維護時采用了人工維護和智能維護兩種模式，能夠有效實現知識庫的半自動、全自動更新并不斷豐富。

2 電力系統智能控制的應用

2.1 智能控制的配置及功能

變電站電力系統自動化智能控制的結構配置要求考慮企業供電網絡的規模以及監控的管理方法來確定，一般而言，結構配置可分為設備層、間隔層、站控層三個部分。

2.1.1 設備層

以進線回路、電機回路、饋線回路等回路進行設備配置設計，既能實現就地運行操作，又能實現遠程監視和控制，其操作功能相對具有獨立性，主要包括一次設備和智能組件構成的智能設備、合并單元、智能終端、光纜等。以計算機控制系統發展的快速及更新速度來看，我國在設備層強化功能的舉措是必然的，現有的設備層能夠完成的功能主要包括對電容器組、母線和變壓器的保護與控制、保護微機通信、保護系統接地、保護現場整定數據計算，最為重要的是，其對于變電站的數據采集的保護，能夠保障狀態量、模擬量、脈沖量和數字量的實效、精確和安全。

2.1.2 間隔層

主要有保護測控單元、通信接口單元等，具有聯系設備層和站控層兩者起中轉作用的間隔層，其能有效解決因站控層與設備間的距離問題和設備層的設備數量較多無法直接與站控層建立通信的問題，間隔層的建立能有效的延長通信距離，并能分流設備層設備，在承上啟下的中轉作用體現下，讓變電站電力系統自動化的整體結構變得更加清晰和明確。

2.1.3 站控層

作為后臺監控的站控層是實現遠程監控的控制中心，通過對變電站大量數據進行收集處理不斷完善后臺操作系統，并且具備越限報警和異常狀態報警系統，能夠實現與設備層間的通信，并且在不斷優化的人機界面上進行遠程監視和控制，在通過相關數據的分析處理之后能自動進行監控系統的自我診斷以及自我修復，主要包括主機、操作員工作站、遠動通信設備等。總而言之，站控層作為控制中心，負責整個電力系統的調度和監控。此外，站控層還配置了數據庫維護軟件、圖形庫生成軟件及開發應用軟件。

2.2 電力系統智能控制建設建議

電力系統自動化的建設是一項龐大的長期的項目，在建設中要求有技術和專業人才作為支撐，尤其在設備配置上和技術設計上都要做到人性化設計，以便于后期實現自動智能化管理。因此在實際建設中應該注意到以下幾點：

①從建設成本上來看，電力系統自動化建設時應該在保證電能質量的基礎上以提高自動化運行的可靠性和經濟性為根本目的，要實現電力系統的穩定和安全監控，因此在建設施工時要減少占地面積、降低工程造價和運行費用；在硬件配置上要簡化，盡量培養一批能夠熟練使用引進的國外設備的人才，以減少資源浪費；在后期維護工作中要通過制定詳細的檢修更新計劃，以降低維護運行的成本。

②控制保護接口的標準制定，與國際標準制定的情況比較，我國在控制保護接口標準的制定上尚不完善，因此在電力系統的設計、運行中需要制定一個控制保護接口的標準，有效地解決由于外來引進保護設備和監控設備操控不當所引起的設備不知如何連接和如何通信等問題。控制保護接口標準的制定要符合國際化標準或者工業的行內標準，要制定相關標準，以保證設備的有效運行，減少設備資源不必要的浪費。在IEC61850標準應用過程中，各設備供應廠家在聯調及調試階段，出現存在模型不統一、配置工具不統一等問題，影響了現場調試進程。因此需要繼續補充完善IEC61850標準的工程應用規范，并實現配置工具的標準化設計。

③技術型管理人才的培養，變電站電力系統自動化智能控制并不是真正意義上的無人管理，在整個監控鏈的終端依然是由人在掌控，這就是遠程監控的真正涵義，因此對于人才的要求也就大大提高了。培養人才要從參與自動化建設的每個程序做起，要求管理人員掌握相關設備的操作方法及其功能，并且能夠通過自身所學的技能知識和站控層收集分析的相關數據進行監控設備系統的維護和更新，以不斷優化智能監控的自動化系統，并且讓終端操作更為人性化。

參考文獻：

[1] 黃義莊.智能變電站是變電站綜合自動化的發展目標[J].電力系統保護與控制，2013，（2）.

[2] 康健民，袁靜忠，崔巍，等.變電站智能輔助控制系統綜述[J].華北電力技術，2012，（5）.