變電站自動監控系統的應用研究

馮偉 馮梅 沈永紅

摘要：變電站可以實現對電壓、電流進行轉換以及接受、分配電能，是電力系統中的重要組成部分之一。但實際運行中，由于受到供電設備性能、供電網絡穩定性以及高次諧波等因素的影響，導致變電站中的供電設備經常會發生一些故障，甚至是不能正常運行。面對這樣的情況，有必要應用完善的變電站自動監控系統，對變電站的運行情況進行有效監測，及時發現安全隱患，保障變電站的安全、高效運行。

關鍵詞：變電站;自動化;監控系統;應用

1變電站自動監控系統的作用

變電站中自動監控系統的主要作用是替代傳統人工值守的管理模式，采取科學化、自動化的方式，實現智能化、高效率的運維工作模式，減少電力系統的運行故障、提高變電站的運行質量，并保障周邊的安全性、環境的穩定性。在變電站中對自動監控系統進行有效應用可起到五方面效果：可減少巡檢、抄錄的頻率，降低工作人員的工作量、工作強度;可對變電站中的各方面因素、多種設備進行統一監控，實現了高度集中管理;實現了對設備內部運行情況的透視，可精確分析、精準定位異常故障，有利于提高變電站的運維質量[1];在監控室便可完成現場巡檢，無需來回奔波，降低了工作人員的勞動量，也可以減少人工成本，解決了人手少、招聘難的問題。

2變電站自動監控系統

目前我國變電站的監測設備存在著一定的問題，如設備成本較高、系統穩定性較差、監測精度較低、對供電設備的集中監控自動化水平較低等，若是變電站存在故障或隱患不能及時報警，從而引發安全事故導致嚴重的經濟損失。鑒于此，有必要對變電站自動監控系統進行優化、改進。現提出了一種ARM嵌入式的變電站自動監控系統，并對其組成、原理、優缺點進行了分析。

2.1自動監控系統的組成

變電站自動監控系統是由遠程監控主機系統、PLC主控制器、工業以太網、以太網交換機、通信設備以及35kV/110kV微機保護裝置等組成。其中遠程監控主機系統是由顯示器、打印機、上位機等組成;采用ARM架構的STM32系列Cortex-M3內核的64位中央處理器作為主控制器，最高主頻為72MHz。

變電站自動監控系統采取的是智能化一次設備、網絡化二次設備的分層設計方式，其網絡構造是由站控層、間隔層以及過程層三個部分組成。其中，站控層配置了相應的計算機系統、網絡系統與其他監控系統，可在各變電站及箱變內供電設備間構建一個系統的通信管理聯網，實現與電力系統的對接[2]。變電站自動監控系統可對35kV、110kV等電壓等級不同的變電站的開關狀態、運行情況、運行參數、整定等實施有效監控，并可借助遠程控制系統對變電站實現遙控、遙測、遙信、遙調四項功能。

2.2自動監控系統的原理

自動監控系統的運行原理如下：首先，將微機保護裝置設置在不同電壓等級（35kV/110kV）的變電站之中，這樣的前提下，在供電期間，便可以通過微機保護裝置廣泛收集變電站的供電運行情況、故障情況以及供電時間，然后借助有線信號網絡，將上述數據信息傳輸到通信設備之中。其次，通信設備在接收到數據之后，將其傳輸給主控制器，由PLC主控制器對接受到的各種數據進行分類分析，并上傳給以太網交換機，以太網交換機再將數據信息通過工業以太網傳輸給遠程監控主機系統中的上位機，并借助顯示器將變電站的實際運行情況直觀地顯示出來。監控內容主要包括變電站相關設備的實際運行情況、實時電流、實時電壓、三相電流、三相電壓、額定電壓、功率、設備投入整定值及各類功率等。最后，若是變電站供電不穩定或者是存在故障[3]，則主控制器在數據分析之后，便會將故障源反饋給遠程監控主機系統中的上位機，同時做出預警，由監控系統自動化地處理故障問題。故障處理過程中，變電站自動監控系統具有就地操控、站內集中操控、遠程操控三種操控方式。

2.3自動監控系統的優缺點

優點分析：

2.3.1監控精度較高

對于變電站來說，通過借助自動監控系統對相關數據信息進行收集、分析，并與電力系統的正常參數進行比較，便可準確判斷供電設備的實際運行情況，及時發現電流、電壓的異常并能迅速報警。同時，也實現了各設備用電計量、智能化控制、數據共享、動態成像、自動存儲等功能，可為地面工作人員提供有效、真實的數據信息。

2.3.2可降低勞動強度

借助自動監控系統，監測人員身處于遠程監控室中也可發現變電站存在的故障問題、故障種類、影響范圍等，并能應用遠程操作系統來控制變電站內相關供電設備的電負荷情況，以縮短事故的影響時間、減小事故的影響范圍，保障供電系統的穩定運行、安全運行，達到“無人值守”的效果。相比較于傳統監控系統，自動監控系統大幅度減少了人工在監控、系統操作、故障維修等方面的勞動量、勞動強度。

2.3.3自動化水平高

自動監控系統有機結合了現場監控、現場保護，可實時監控保護變電站供電系統的運行情況，若是變電站發生故障，也可及時發出警報、迅速發現故障源、在第一時間內將故障情況傳送給遠程監控主機系統中的上位機，大大提高了監控系統的自動化水平。實現了遙控、遙測、遙信、遙調四項功能。自動監控系統可對變電站進行遙控、遙測、遙信、遙調，同時與地面上位機有機結合起來，便可實現變電站的“無人值守”、智能控制[4]。有效應用自動監控系統，可保障變電站供電系統的可靠、安全、穩定運行。

2.3.4維穩性好

在變電站中通過對自動監控系統的應用，可以對機械設備實現數字化控制。變電站在運行中，對相關調度指令合理分析實施相應操作，可以確保操作具有很好的穩定性。變電站系統當中對于智能化技術的應用，將傳統設備管理模式進行了創新，在變電系統中對先進智能機械設備引入，確保電力系統自動化運行維護，使得監測設備具有一定的科學合理性，保證設備管理當中相應的功能都可以合理開展，為電力系統整體穩定性的提升奠定很好的基礎。

缺點：雖然變電站自動監控系統有著諸多優點，但其不可避免地也有一定的缺點與的不足之處。經過實踐發現，變電站自動監控系統在諧波方面還存在一定問題。變電站中通常情況下電壓等級較高，因此供電設備在實際供電過程中會出現高次諧波，強度有強有弱，但均會給無線工業網絡信號傳輸帶來一定的干擾，導致信號傳輸失真問題的發生。面對這樣的問題，在自動監控系統的實際應用過程中，應有效監測工業以太網的實際運行情況，判斷其是否穩定，有必要的情況下最好是添加高次諧波濾波器，以此來預防高次諧波問題。

總而言之，變電運行技術實現自動化監控發展，不但能夠實現日常運行和維護工作的便捷，還可以為信息網絡以及自動化技術提供良好的保障。但是，在當前實際操作中，智能變電運行技術還存在很多問題，因此只有不斷加強對人員操作技術水平以及操作方法的提升和改進，對工作中存在的問題合理處理，這樣電網的運行效率也就能夠很好的提升。

參考文獻

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[3]涂潛，張龍，翁仕庭，章蓓蓓.BIM技術在模塊化變電站建設中的應用分析[J].工程與建設，2019，33（06）：881-883.

[4]韓立影.基于智能變電站倒閘操作的全方位變電運維實踐和應用[J].科技創新導報，2019，16（35）：15-16.

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