變電站直流系統智能操作系統的研究及應用

閉勇貴

摘要：隨著變電站建設規模加大，智能技術也逐步被引入變電站中。基于此，針對變電站使用的直流智能系統展開探討，闡述直流系統與智能化的基本概念，對其在項目中的具體應用進行分析，最后總結其應用優勢，以期為相關工程提供參考。

關鍵詞：變電站; 直流系統; 智能化;

變電站直流系統主要組成包括以下幾部分：其一是高頻開關電源整流模塊;其二是微機絕緣監測設備;其三是蓄電池組等。通常會通過模塊式的管理模式對直流系統進行運行管控，主要方式是由監控系統對各個模塊運行數據進行及時的監控和收集，并有效調節直流系統的運行方法，最終實現對直流系統的有效管控。在變電站運行方式發生變化的時候也不會受到影響，并且在外部交流電因發生故障不能正常供電的時候，直流系統可以通過內部蓄電池為設備提供可以供其正常運行的直流電源。

1 直流系統

自動化系統是調控變電站運行的關鍵，為實現對操作信號的精確控制，需針對斷路器的分合采取可靠的保護措施。若變電站內部未形成足夠的沖擊電流，則要參考行業標準，采取科學的計算方法，對其做靈活調整。此外，還要保留足夠的容量，一旦出現異常狀況依然可以滿足變電站在短時間內的運行需求。

在直流系統的設計方案中，可省去降壓硅鏈，增設微機型監測裝置，而為了掌握蓄電池的容量情況，需適配特定檢測儀。變電站的運行必須得到特定直流電源的支持，其與通信模塊的直流電源存在較大差異，二者不具備公用的條件，因此要獨立設置，形成一套滿足變電站運行需求的直流系統。

2 智能化概念

不同于人工操作方式的是，智能化的基本特點在于得到自動化技術的支持，在程序的調度下自發執行某些操作。在常規變電站的基礎上引入智能系統，可以改變電網調度依賴人工的局面，相關事宜可借助網絡平臺而實現。此外，通過智能化技術的引入，可以聯合各地區變電站，彼此間實現信息的高度共享，而智能系統還具備為信息傳輸保駕護航的能力，能避免信息丟失。通過智能系統的引入，在變電站工作效率大幅提升的同時，還緩解了對環境的污染問題。

3 操作系統的研究及應用

3.1 蓄電池與絕緣監察置應用狀況

蓄電池被廣泛應用于變電站中，2003年是我國變電站發展的重要節點，原本大量使用的堿性鎳鎘電泡被取代。盡管如此，現階段固定式鉛酸蓄電池依然被廣泛用于變電站。從研究資料來看，多數直流系統都使用到了絕緣監察裝置，一系列的改造措施正在改變變電站工作系統不完善的情況。還有部分變電站在絕緣監察裝置的應用方式上較為特殊，由大量分立元件構成。

3.2 類型概況

電源系統人機交互是本次直流系統的主要功能，應具備遠程電源切換的能力，操作者可在變電站以外的區域進行一鍵式操作，避免誤動作、誤解讀等問題。

根據變電站直流系統的使用需求，適配合適的設備，此項工作要高度注重各柜體結構的特性，各廠家的設備型號、操作模式均存在一定的差別，因此在整個直流系統中應形成配套。

從部分設備廠家來看，所提供的直流系統并未增設隔離開關，取而代之的是采集熔斷器等形式，當充電機獲得直流電源后，整個柜體結構均通上了DC110 V/DC220 V直流電，一旦運行中某結構出現異常，檢修人員的工作量與工作難度都有所提升，且由于熔斷器的特殊性，檢修工作伴隨大量的帶電操作行為，稍有不當將引發安全事故。若在直流系統的特定區域安裝隔離開關，如蓄電池、充電機等處，此時僅通過隔離開關便可實現對直流系統的控制，自動化操作水平得到提升。

從各類新、老設備直流系統的基本特性入手，對其展開優化設計，主要目的在于：提升直流系統的自動化水平;除本地操作外，還衍生出了遠程控制功能，達到精簡操作流程的效果;一旦直流系統出現意外，檢修工作可在安全環境下完成，避免因步驟繁多而產生誤操作等行為，最大程度降低風險。

3.3 技術特點

（1）引入廠家拓撲圖，基于此方式反映各開關狀態，將實際情況通過觸摸屏呈現。

（2）引入顯示拓撲圖后，能夠為操作者直觀呈現遙測量。

（3）提供一鍵化控制功能，可實現對系統各細分部分的控制，典型的控制對象有直流獨立運行、蓄電池充電模式等。

（4）模擬化分析，匯總操作步驟并通過顯示屏直觀呈現出來，以用戶要求為基本出發點，達到一鍵操作的效果。

（5）經模擬化分析且確認各項流程無誤后，系統執行該流程，其在運行過程中還具備自動化采集數據的功能，如直流量、交流量等，將檢測信息與標準值對比分析，評定系統的運行狀況。

（6）系統具有優良的兼容性，從配置上來看，主監控機選擇的是通用接口，具備同時接入多個采集模塊的條件，產生的數據能夠及時傳遞至后臺，為技術人員的分析提供依據。

（7）系統時間具有可調性。

（8）具有強大的數據記錄能力，如各項操作的發生時間、開關狀態等數據均可得到完整的記錄。

4 優勢概述

在傳統變電站的基礎上接入智能系統后，可實現對數據的自動化采集與傳輸，實時掌握電網工作狀況，根據使用需求以自動化的方式調整運行參數，如內部電壓等，確保電網處于穩定運行狀態。因此，智能系統的引入能夠為變電站的運行提供更充足的技術支持，其具備如下幾點優勢：

（1）精確性高。先進的光電變壓器被廣泛應用于智能變電站中，運行穩定性有所提升，敏感性更高，在各類高性能電子元器件的共同作用下，可提供保護與監測功能，準確捕捉變電站運行信息。

（2）自動化水平高。智能的突出特點在于自動化，省去了人工看護的繁瑣環節，系統以電網運行狀況為準做出靈活的調整。從自動化系統的運行模式來看，采取的是與檢測系統協同工作的方式，通過監測裝置的作用可獲得實際運行數據，隨即傳導至終端設備，根據實際數據分析電網運行狀況，生成結果后給出調節指令，電網系統獲得指令后，將進入自定調節階段，以確保系統運行穩定性。自數據采集開始直至最終的調節工作，整個環節都無需人員的參與。

（3）電網穩定性好。在社會不斷發展的背景下，對電能的需求量逐步提升，為給用戶提供高品質的電力服務，擴容成為主要途徑。此時，由于電網運行規模的擴大，對電能傳輸穩定性提出更高要求，增設的大量電力元件在工作中會發出諧波，在其作用下電能傳輸穩定性有所下降。而通過智能系統的運用，則有效消除了諧波的影響，電能傳輸品質得到保障。

（4）通信質量提升。通過智能系統的調節，信息流通效率提高，解決了傳統方式下信息傳輸滯后的問題。智能系統能夠對電力傳輸狀況做出準確的判斷，根據分析結果選擇通信通道，各模塊的交流水平得到提升，可更為準確地傳輸信息，外界電磁波干擾得到有效控制。

（5）實時監控。智能變電站具備強大的監控功能，可實時獲取主電網運行數據并及時傳輸至終端，若存在異常之處，則會給出調節指令，促使電網做出自動化調節行為，而檢修信息也將被完整記錄。

（6）兼容性好。現階段，如太陽能發電等領域技術不斷成熟，分布式能源不斷被接入大電網中，各類型發電方式的特點有所不同，電網具備較強的兼容性尤為關鍵。智能系統的出現，從根本上解決了這一問題，如電廠和用戶等主體具有相協調的關系，電網可維持穩定工作狀態。

5 結語

本文圍繞變電站智能化展開研究，提出直流智能操作人機交互系統，梳理了智能電網的基本特點，明確了其在變電站乃至整個電網中的應用效果。在傳感器、通信等多個領域先進技術的支持下，應用直流智能操作人機交互系統，人工操作量減少，系統高效運行，為電力事業提供了可靠的技術支持。

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