變電所自動化控制系統應用與分析

馮巖

【摘?要】近年來，隨著我國經濟的快速發展，而國家不斷地加大對基礎設施的建設，電網投資與建設的規模亦不斷擴大，對電網的安全、穩定、高效、智能化運行亦提出了更高的要求，尤其是隨著當今世界電力電子技術地高速發展，變電所的自動化程度已愈來愈高。在此背景下，應運產生了一種自動控制及無人化運行的系統——變電站綜合自動化系統。利用計算機控制技術、網絡通信等技術，變電所的自動化控制系統將變電所的一次、二次設備（包括數據采集、運行控制、保護、ATS自動轉換設備等）進行功能塊整合、分組和優化，以實現對變電所設備進行在線實時測量、監視、控制、記錄。

【關鍵詞】變電所;自動化控制系統;應用;分析

引言

變電所自動化控制系統應用在變電所中可以使變電所更加安全可靠，可以大大提高變電所的運行效率，促進電網系統的現代化建設。基于此，該文分析了當前變電所自動化的發展現狀，通過分析理清思路，找到解決問題的方法，進而推動變電所自動化的不斷發展和完善。

1變電所監控系統的基本功能

1.1采集與處理數據

主變運行溫度、母線電壓、電流、功率因數等參數采用數據采集單元進行實時數據的采集和處理。微機系統通過采集以上數據，對數據庫進行更新。

1.2控制功能

控制功能包括對變電所各電壓等級斷路器、消弧線圈、主變風機、控制無功補償接觸器等進行就地與遠程控制。

1.3報警事件處置

控制系統有兩種報警類型，一：提示性報警，二：事故性報警。前者包括設備狀態一般性異常報警、數據超限、主站、從站的某個單元、模塊狀態異常等，后者包括非操作引起的斷路器跳閘、保護聯鎖開關動作等等。

1.4時間順序記錄事件功能

計算機監控系統以ms級時間單位對斷路器狀態、主變參數、一、二次線路參數、保護元件的動作信號信息進行采集并記錄，并能在顯示器上進行顯示及打印機上進行打印。

1.5在線統計計算

根據采樣的實時數據，能夠計算每一時間間隔的的電壓值、電流值、有功功率、無功功率、有功系數、主變溫度值、開光量動作狀態等，并給出以上數據的按年、月、日進行劃分的分時段統計數據。比如電壓、電流的最大值、最小值，功率因數的合格率等。

1.6顯示及打印畫面

變電所配電系統一次接線圖、直流系統圖能夠在顯示器上顯示，能夠顯示統計數據、某些關鍵數據歷史變化曲線、某些報警事件，能夠打印歷史數據、報警記錄等等。

1.7系統的自我診斷和自我修復

監控系統能夠在線實時診斷系統的硬件、軟件運行情況，一旦發現異常，即能生成并發出報警信息。自我診斷的范圍包括：主站、從站系統、I/O單元、模組、外設、軟件故障等，非嚴重的提示報警，系統可以進行自我修復。

1.8平日管理功能

平日管理功能指負責計算機監控系統的專業工程師對系統進行的日常檢查、管理、維護、更新優化等工作。包括功能維護管理和數據庫維護管理兩方面內容。功能維護管理包括自動化控制系統的啟動停止控制，對各種應用功能運行狀態的監測，各種應用數據的顯示圖表的加載、生成和編輯。數據庫維護是工程師對數據庫中的應用參數進行增刪和修改。

2變電所自動化控制系統應用

遠程監視。在變電所端，攝像機采集的圖像信號，通過圖像采集終端進行壓縮編碼成為數字信號，再經過光纖網絡傳送至局MIS網，使圖像信號在網絡上實現共享，各監控站通過網絡對圖像信號進行軟解壓或硬解壓;即可實時調用遠方變電所端的圖像信息。（2）安全監測。當變電所發生異常情況（如：非法闖入、火災等）時，安裝在變電所的紅外防盜探頭或煙感探頭便會向報警控制器發出報警信號并匯報報警發生的地址，此時報警控制器通過圖像終端主機立即切換事故發生點的圖像畫面，同時開始就地錄像并自動向監控端報警。（3）信息交互。將圖像系統音視頻信號網絡共享化后，通過各變電所的攝像機、音視頻輸入輸出設備等多媒體工具，可以對當地的視頻信號和聲音信號進行交互采集，監控主機只要加裝多媒體視頻卡，通過對信號的解壓，便可調用圖像和聲音。（4）系統自檢。通過圖像控制主機定時對攝像機、報警器等主要設備發送監測信號，以檢查設備的運行情況，判別設備的正常與否。同時網絡服務器定時發送廣播信號，通過回應信號的接收情況判斷整個網絡各個站節點的工作情況，如發現故障立即啟動報警程序，并在畫面上提示故障信息。

3主要問題的分析研究

自動化在變電所的應用現實問題隨著科技的飛速發展，信息技術用于電網建設已經成為必然趨勢。變電所綜合自動化在變電所中的應用，大大提高了變電所自動化程度，確保運行穩定。但在實際運行中也存在一定問題，主要體現在以下幾個方面。第一，系統功能尚不完善。目前，在變電所綜合自動化系統選擇的設備中，普遍存在著系統功能欠缺、性能不達標等問題。個別廠家受經濟利益的驅使，對綜合自動化設備質量把控不嚴格，忽視了產品性能和實用性。第二，接口不一。在集成自動化系統中，不同的系統單元需要不同的產品，但不同產品的接口卻不匹配。不同通信接口的生產模式和使用規范各不相同。在設計和生產時，制造商根據自己的實際情況進行生產和加工，將不同的系統單元集成到同一個系統單元中，需要工作人員來解決連接問題，這對于系統組裝來說是非常耗時的，迫切需要解決。第三，系統傳輸規約和傳輸網絡缺乏規范的統一標準，難以正確選擇。目前，在電網系統中，對以太網通信還沒有明確的規定，對以太網通信設備也沒有統一的標準，這在通信連接和后期安裝維護時會帶來一些不必要的麻煩。

4變電所自動化的應用

第一，將實時數據引入信息管理系統。目前此項技術尚未大規模地應用，技術上也有待進一步完善。這種系統通過將信息打包，分解成多個數據庫，然后對接接口，將數據轉換成管理信息系統能夠讀出數據，進而實現轉換。第二，增加遠程安全啟動功能。綜合自動化系統可以實現遠程遙視，在監控室就可以監控所有設備，但是，目前只能進行監控而不能立即自動采取措施。因此，必須要研發自動警戒必要時能自啟動安全設施的功能。第三，輸入信息數據的實時處理。變電站綜合自動化系統是利用計算機技術對各種技術進行采集和處理，在計算機屏幕上顯示各數據的相關處理結構，實現對變電站運行狀況的實時監測。這樣可以幫助工作人員及時、全面地掌握相關信息，能及時發現問題并作出適當處理。此外，它還具有自動報警功能，能夠及時檢測故障，最大限度地降低故障的影響。

結束語

變電站自動化系統的廣泛應用，對變電站實現保護監控系統的升級換代、提高變電站的自動化程度、實現調度自動化和自動抄表、建設無人值守變電站和減人增效等方面，發揮了積極的、至關重要的作用。變電站微機綜合自動化系統，是20世紀90年代發展起來的多專業綜合技術，以計算機為基礎實現變電所現代化管理，從而改變傳統變電所的主體結構和值班維護方式，充分體現出現代化生產的特點，是當代電網發展的必然趨勢。

參考文獻：

[1]關鴻耀，劉榕.IEC60870-5-104協議在水電廠集控通信中的應用[J]水電自動化與大壩監測，2017，（02）.

[2]徐蓉，李震宇.漢中電網變電自動化運行分析[J]電工技術，2017，（12）.

[3]趙亮，錢玉春.適應集約化管理的地區電網調度集控一體化建設思路[J]電力系統自動化，2018，（14）.

[4]晏運忠，岳青松，游建軍.基于GSM短消息的變電站無人值班系統[J]電力自動化設備，2017，（03）.

（作者單位：中油電能集團供電公司杏南運維部張鐵匠巡視操作隊）