变电站电气自动化技术综述

张捷

摘 要：变电站作为电力系统中非常重要的一部分，是电力系统中两个或多个电压等级的联系枢纽，在传输电能方面发挥着重要作用。因此，变电站的电气自动化对于整个电力系统的电气自动化都非常重要。同时，变电站自动化的实现将大大提高整个电力系统的自动化水平，提高电网的安全可靠性。随着科学技术的不断发展，自动化技术在变电站中得到了越来越广泛的应用。文章重点研究了电气自动化技术在变电环节中的应用及其基本功能。

关键词：变电站；电气自动化技术；电力系统；可靠性；变电环节

中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）21-0104-02

变电站作为电力系统的组成部分，其作用是将电压升高，从而有利于电能的远距离输送，或是将电压降低，从而给居民用户供电。因此，变电站作为变电的主要场所，起到的作用是非常重要的，这也进一步确定了变电站自动化的必要性。

随着电压等级和电网复杂程度的提高，电力系统不能仅仅局限于传统的运行模式，传统模式已经被证明无法适应当代社会的发展和行业要求，逐渐成为制约电力系统发展的阻力。因此电气自动化技术广泛的应用在了电力系统行业，电气自动化技术不但可以大大的节省人力资源，还可以提高运行操作速度，减少成本损耗，从而提高运行效率和稳定性。而本文从变电环节出发讨论了电气自动化技术在变电站的应用与前景。

1 变电站自动化技术

变电站自动化技术是在原有的设备基础上经过优化，并且广泛利用信息技术和电力电子技术等现代化的技术手段，以保证电力系统安全可靠运行为目标，对变电站实现自动检测和控制的技术手段。该技术手段应用的对象包括变电站的设备和输配电线路等等。同时还包括变电站的综合自动化技术，即实现监测和数据通信等多方面合为一体的综合应用。变电站的自动化是电力系统实现自动化的重要课题，变电站的自动化依附于计算机的快速的发展，充分利用信息技术，从而实现二次设备的数字化和自动化。

现阶段，我国的变电站自动化发展水平快速提高，变电站自动化的研究体现在多个方面，既包括110 kV及以下电压等级的无人值班的目标，也有220 kV向少人值班的目标迈进。但是考虑到现实情况，在中低压的一些小型变电站，取消传统模式，即继电保护和监测屏等，而是用综合自动化的方式代替。这一举措不但提升了运行效率，而且减少了人力资源。

另外，在一些高压和超高压的变电站，由于电压等级较高，若发生事故后果归于严重，因此，将采用继电保护等传统模式与信息监控等自动化手段相结合，从而保证变电站的安群可靠运行。

2 变电站综合自动化的优越性

2.1 传统模式存在的主要问题

变电站自动化技术的优越性更多地体现在与传统模式的相比较而言，经过多年的运行经验表明，传统模式存在很多问题。首先，传统模式虽然能满足升压和降压的基本要求，但是面对日益增长的经济，其很难再满足各行业日益增长的电力需求和电能质量的要求，无法保证电力系统的安全可靠性。与此同时，其占地面积过大，已经远不适应现代化电网的要求和发展。

2.2 变电站采取综合自动化技术的优越性

同时还要考虑变电站自动化技术的优越性。自动化技术在电能质量和电压水平上都能更加满足要求，不但较少了占地面积，而且提高了供电可靠性。因此在降低运营投资的同时，保证了电网的安全和稳定。

3 变电站电气自动化主要功能

3.1 计算机保护功能的有效运用

计算机保护功能是变电站电气自动化技术的一个表现形式。计算机保护是利用计算机技术和信息处理技术等对变电站中的电气设备进行保护，其中包括变压器保护和线路保护等。表现形式是实时监测变电站的运行，并且与给定值比较从而修正系统参数，并显示修正值。同时，在系统运行时，受总部命令支配，对变电站运行的参数进行监测和诊断，并实时准确的找到故障点进行处理。因此，计算机保护功能是非常有效的。

3.2 对自动化系统中自行诊断功能的应用

变电站自动化技术有自我诊断的功能。可以实时的对变电站及其设备进行自我检查，实时的传送监测数据，通过对比验证，快速的找到故障和错误点，实现对故障的及时修复。变电站自动化技术的该特点可以有效的减少故障的发生，并且及时的自检，减少了运行人员的劳动，提高了系统的运行效率。

3.3 采集和处理运行数据

为了保证变电站在发生故障时能及时的反应故障点，变电站需要实时的采集和处理数据，变电站的数据采集和处理是电气自动化技术的基本功能的体现。其采集和处理的数据包括很多方面，例如变电站的脉冲数据、状态数据和模拟数据等等。在系统运行时，通过光电隔离等方式采集获取无功功率值、各段母线电压、电流、馈线电流等模拟数据，一旦发生事故，则会启动保护动作，对事故跳闸进行解决，并对断路器和预告信号进行处理等。

3.4 能够及时准确的记录设备故障

电气自动化还有一个重要的功能就是能够及时准确的记录故障数据。在变电站发生故障时，记录故障发生时的开关跳合闸状态和保护动作的状态。从而便于对监控系统进行故障分析和通信，从而做出正对性的改进。

3.5 电气自动化的操作和控制

电气自动化还可以实现在后台对变电站的各种设备进行远程操作和控制。而这在变电站正常运行中是非常有用的，因为变电站由于电压等级高以及距离远等因素给操作带来不便，而通过自动化平台远程操作则可以避免很多麻烦。但是与此同时考虑到故障时无法进行自动操作的缘故，应同时安装自动化设备和人工操作设备，从而全方位的保证变电站的安全运行。

3.6 数据记录和处理的有效性

变电站历史数据的处理也是自动化技术的一部分，其中包括断路器动作的数据处理、线路跳闸的数据处理和母线电压的数据处理等。该功能对于变电站的保护和管理意义重大。同时，该功能应视具体情况而定。

3.7 电气自动化系统中诊断功能的应用

电气自动化系统能实现对内部设施的自行诊断，该功能对于数据传递具有很好的促进作用，可以实现统一的时间设置，从而有利于系统维护。

4 变电站电气自动化应用发展前景

我国的变电站电气自动化水平近年来快速提高，伴随着计算机技术的快速发展，自动化技术领域在不断革新。但我国自动化整体依旧还有很多亟需改进的地方，由于我国各地电气自动化设备的生产很多，并且彼此之间的信息交流不足，导致了他们相互之间的产品不兼容，标准不统一。因此，实现国际化的标准，统一的制造设备，是进一步提升我国的现代化和自动化水平的发展趋势之一。同时在变电站领域，随着自动化技术逐渐大规模应用于变电领域，其发展也受到了诸多影响。伴随着电力系统自动化水平的提高，其对变电站自动化的要求也逐渐变得越来越高。因此相关研究者提出了IED 电力自动化技术。相信未来的变电站电气自动化将向着数字化领域迈进。该技术是指以IEC61850通信规范为基础，由智能化一次设备和网络化二次设备分层构建的自动化程度更高的变电站。它是能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。另外，在未来的工作中，以运行效率为出发点，采用测量、保护和控制合为一体的工作方式，从而更好地实现电力系统的自动化。

5 结 语

伴随着电力系统的不断进步，由计算机技术引领的变电站电气自动化技术会快速发展。变电站电气自动化技术有效的解决了变电站运行的多方面问题，在其安全运行上发挥着重要作用。与传统变电站相比，应用自动化技术的变电站具有以下几点优势：减少了操作员劳动强度，避免了误操作；简化了二次接线，减少了占地面积，提高了经济效益；通过设备监视和自诊断，提高了运行可靠性；减少了人员对设备的干预，使人为事故大大减少。但是，我国电力行业总体的自动化水平还不高，电力行业要实现全面的自动化依旧需要很长的路要走，不过相信，电气自动化技术必将为我国的电力行业的快速发展提供动力。

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