電氣工程及其自動化技術在變電站中的應用研究

劉濤

江西能創電力勘察設計有限公司，中國·江西 南昌 330000

在社會發展節奏不斷加快的今天，人們對于電能資源的需求也越來越大。電力系統的運行也面臨著巨大的運行壓力。變電站是電力系統的核心構成。要想保證電能資源供應的穩定性與高效性，就必須要提高變電站的運行質量。電氣工程及其自動化技術是科學技術不斷發展下的產物。將其應用到變電站中，可以明顯提高變電站的運行質量。論文重點針對電氣自動化技術在變電站中的應用進行了詳細的分析，旨在提高變電站的運行質量，為人們的日常生活與工作提供穩定的電能資源。

電氣工程；自動化技術；變電站；應用

1 引言

電能資源是人們日常生活與工作中必不可少的一種資源。作為電力系統中最核心的組成結構，變電站及其運行質量受到社會各界的高度關注。在技術不斷革新的背景下，要想提高變電站運行狀態的穩定性、安全性與高效性，就必須要將電氣工程及其自動化技術廣泛地應用到變電站中，借助其技術優勢，減少人為操作的失誤率，提高變電站輸送電能的穩定性。但是，如何將電氣工程及其自動化技術應用到變電站中，依然是一個值得思考的問題。

2 電氣工程及其自動化技術在變電站中的應用意義

2.1 提高供電質量

在變電站的運行過程中，電氣工程及其自動化技術的應用，可以通過一種全新工作模式，加強供配電服務質量的控制。尤其自動化技術的應用，可以直接在變電站內構建一套同時兼具無功和電壓控制功能的自動化運行系統，然后利用這一系統，將更加優質的供配電服務提供給轄區內的電力用戶，滿足電力用戶對于電能資源的使用需求[1]。由于這一自動化運行系統中，內嵌了很多自動化模塊，可以直接以模塊化的方式執行各類控制任務或調配指令，所以不僅不會產生過多的能耗，還可以提升變電站的運行效率。

2.2 提高設備運行的可靠性

變電站內的電氣設備設施數量非常多。對電氣工程及其自動化技術進行科學合理的應用，借助自動化系統對變電站內的所有流程與要素進行控制，可以明顯提高這些電氣設備設施運行的安全性與穩定性。自動化系統中包含了多個不同的子系統。這些子系統不僅可以進行自動化故障診斷，還具有較強的故障識別功能，可以在設備運行過程中，對設備的運行參數與運行狀態進行自動化監測，進而在第一時間發現設備的故障隱患，并采取相應的處理措施，提升設備運行的安全性。

2.3 降低變電站的前期投資

在電氣工程及自動化技術的應用過程中，變電站可以直接用通信技術和計算機技術，實現各類數據信息在變電站不同模塊中的傳輸與共享。自動化技術的應用優勢，還體現在電路集成或設備集成方面。集成化的電路與設備，直接加強了變電站的前期投資控制，為變電站運行效益的提高打好了基礎。

3 變電站中常用的電氣工程及其自動化技術

3.1 智能電網技術的應用

智能電網技術，其實就是一種擁有智能控制功能的管理技術，可以在發電環節、配電環節、調度環節以及輸變電環節等中發揮重要作用。近幾年來，變電站穩定控制技術、自動化系統與計算機技術系統的整合，已經形成了智能電網的最初形態，并為中國電網的智能化建設與發展奠定了基礎[2]。在智能電網技術中，通信技術的應用最為關鍵。但是，通信技術的應用需要以計算機技術為支持，具有較強的實時性、雙向性和可靠性。在變電站自動化運行過程中，計算機技術的作用是對設備的數字化、聯網以及集成提供輔助。在智能電網技術的應用過程中，為了在電廠與電力用戶之間建立緊密的聯系，不僅需要對變電站和輸配電線路的穩定運行予以高度的關注；還需要提高變電站的自動化管理水平，為電力調度的自動化運行需求和變電站內各種系統運行需求得到滿足提供保證。

3.2 PLC 技術的應用

3.2.1 信息處理技術的應用

在變電站中，PLC 技術的應用功能非常豐富，例如對信息進行收集、分析與處理，對各種表進行檢查、排序和數據轉換、對各種數據進行傳遞與計算等。與直接參照數據包中的現有數據相比，PLC 技術的應用不僅可以對數據進行收集、分析與處理，還可以將這些數據傳輸到各種不同的智能設備當中，利用智能設備中的相關通信功能，進行各種控制操作，并以表格的形式打印出來。另外，這些收集到的數據，還可以在過程控制系統中發揮重要作用，以提升某些大型控制系統的運行質量。

3.2.2 閉環過程控制技術的應用

所謂閉環過程控制，其實就是利用一種閉環方式，對處于連續變化狀態的模擬量進行控制。表1 為過程控制技術的發展。PLC 技術在對模擬量進行閉環控制的時候，既可以通過模擬量I/O 模塊，在模擬量與數字量之間進行來回轉換，也可以利用專門的PID 模塊或者PID 子程序，對模擬量和數字量進行轉換。

表1 過程控制技術的發展

4 電氣工程及其自動化技術在變電站中的具體應用

4.1 設備故障自行診斷

在變電站的運行過程中，電氣工程及其自動化技術還可以與計算機技術、網絡通信技術融合在一起，對各類設備進行實時監測，通過各設備運行數據的對比與分析，及時發現設備運行過程中存在的故障隱患，并找到故障位置，進行自動化的故障診斷與修復[3]。也就是說，利用電氣工程及其自動化技術的自行診斷功能，既可以將變電站內各類設備的故障發生率降到最低，提高變電站運行的安全性、可靠性與高效性，還可以減輕工作人員的工作壓力。

4.2 開關控制

在火電系統運行過程中，開關控制命令是最重要的一種輔助措施。目前，PLC 技術是最常用的開關控制方式，在電機控制、電梯運行控制、汽車裝配線與機床電氣控制等中有著極為廣泛的應用。在PLC 技術的輸入與輸出過程中，ON/OFF 是最主要的切換信號。在電氣工程及其自動化技術中，開關的邏輯控制應用頻率非常高，輸入與輸出點的數量也已經由最初的十二個擴展到了現階段的數十萬個。

4.3 遠程控制

在各方面外界因素的影響下，變電站在運行過程中會出現各種各樣的運行故障。只有對變電站采取相應的自動化控制措施，才能夠提升變電站運行的穩定性。需要注意的是，變電站內的電氣設備在運行過程中攜帶著大量的帶電負荷，如果采用傳統的人工管控模式，一旦電氣設備出現運行故障，其釋放出的帶電負荷，將會對工作人員的生命安全產生威脅。將電氣工程及其自動化技術應用到電氣設備的管控當中，既可以對電氣設備進行自動化控制，也可以避免電氣設備出現故障時，對工作人員的生命安全產生威脅。另外，電氣工程及其自動化技術的應用，還可以避免人為操作失誤現象，消除主觀因素對電氣設備運行狀態的影響，實現變電站運行穩定性的進一步提高。圖1 為變電站遠程控制系統設計圖。

圖1 變電站遠程控制系統設計圖

4.4 電氣設備保護

雖然電氣工程及其自動化技術的應用，能夠快速而準確地找到故障位置，并對故障隱患進行消除，但是依然無法消除電氣設備故障對于后期設備運行的巨大影響[4]。所以，在電氣設備運行過程中，還需要加強電氣設備的保護，通過電氣設備運行故障發生概率的降低，來提高電氣設備的運行效率與運行質量，促進中國電力事業的穩定發展。

4.5 信息數據采集與處理

在變電站電力系統配電過程中，電氣工程及其自動化技術的應用，還具有數據信息采集功能和處理功能，可以將與變電站運行狀態、脈沖、模擬等方面有關的數據信息、與變電站關鍵設施及信號要點有關的數據信息收集起來，然后傳輸給數據處理系統。工作人員可以直接根據系統處理結果，對變電站的電力輸送、變電配置等進行優化，提高電力系統運行的穩定性與安全性。

4.6 計算機保護系統

電氣工程及其自動化技術的應用，還可以對變電站中的計算機系統進行有效的保護，即直接利用技術手段，妥善處理電氣設備中的信號技術，利用通訊渠道將電氣設備的實際運行狀態數據信息傳輸到計算機系統上，借助計算機的監控檢測功能，對變壓器、電路、線路等進行保護，提高電氣設備運行的穩定性與可靠性。如果變電站出現運行故障，計算機還可以第一時間對故障信息進行分析，并發出相應的故障消除指令，保證電氣設備運行隱患的有效消除，為計算機系統的穩定運行提供保證。

5 電氣工程及其自動化技術在變電站中的發展趨勢

在變電站的運行過程中，電氣工程及其自動化技術的應用優勢非常突出，不僅可以減少變電站運行故障的發生概率，還可以對變電站的內部電氣系統進行優化和完善；不僅可以對變電站運行過程中的各類突發情況進行有效的解決，還可以從整體上提高電氣設備運行的穩定性與安全性。電氣工程及其自動化技術的應用范圍擁有極大的拓展空間，在未來的一段時間內，建議將這一技術與計算機技術進行融合，提升其智能化發展水平[5]。這樣，就可以借助智能化的方式，對電氣設備的自動化運行進行更好的控制，增強變電站自動化運行的穩定性與安全性。另外，還可以將這一技術與網絡技術相結合，借助網絡平臺對電氣工程系統運行的配置參數進行優化和完善，實現變電站運行效率的提高。

6 結語

綜上所述，電氣工程及其自動化技術的應用，對于變電站的運行與發展有著直接的影響。在未來的一段時間內，只有進一步加強電氣工程及其自動化技術的研究與分析，挖掘這一技術的應用潛力，拓展這一技術的應用范圍，才能夠將這一技術的應用優勢充分發揮出來，提高變電站的運行質量，為中國電力事業的進步與發展打好基礎。