自动化技术在智能变电站自动化系统中的应用

朱益民

摘 要：在当前电力事业中，变电站的自动化系统研究备受关注。自动化技术的不断研发与更新，提高了变电站的运行能力和智能效果，提升了电力系统的运行效率。从自动化技术在智能变电站中的应用意义出发，介绍自动化系统的结构特点和技术运用，为自动化技术的发展提供理论基础。

关键词：电力系统；智能变电站；自动化系统；自动化技术

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）07-0045-02

智能变电站是集信息的采集、处理和传输为一体的数字化变电站，是在自动化技术上的延伸。变电站是智能电力系统中的关键构成部分，对电网结构与电力输送都起着至关重要的作用。为了规范变电站的发展方向，国家电力公司逐步采用自动化技术与管理办法，实现智能变电站的高效运行，促进国家电力事业科学、有序的发展。

1 自动化技术在智能变电站中的应用意义

智能变电站是由先进的智能化设备构成，以互联网通信技术为依托，高效传输变电站的各项数据，实现数据的收集与测量，通过数据实现对变电站中故障的智能化分析，并给出解决意见。如果变电站发生故障，自动化系统会采取一定的措施“告知”工作人员，使工作人员能及时发现问题、解决问题。数字化变电站强调的是过程，而智能变电站强调的则是目的。与传统的变电站相比，智能变电站中的自动化系统能够对整个变电站实施全过程监控，减轻变电站的负荷，提升变电站的运行效率，进而提高电力公司的经济效益。因此，自动化系统在智能变电站中的有效运用，在推动我国电力系统与整个电网的发展中发挥着极其重要的作用。

2 智能变电站的特点

2.1 智能化的一次设备

一次设备被检测的信息回路和被控制的操作驱动回路采用微处理器与光电技术设计，简化了传统变电站的控制回路结构。运用网络信号传输取代传统的导线连接，提高了变电站设备的通信质量，实现了变电站设备的智能化控制。

2.2 网络化的二次设备

继电保护、防误闭锁、测量控制、故障录波、同期操作等装置的二次设备在变电站系统中发挥着极其重要的作用，这些装置对变电站的每个环节都起一定的作用。自动化技术应用于智能变电站后，上述设备之间的连接全部采用先进的互联网通信技术，二次设备不再出现常规功能装置重复的I/O现场接口，通过网络真正实现设备资源共享和数据共享。

2.3 运行管理系统自动化

在智能变电站运行过程中，运行管理系统起着非常重要的作用，比如电力运行数据的统计、数据的分层化操作和自动化的分流操作等。如果变电站在运行过程中出现问题，系统会及时进行故障分析，输出分析报表，并指出故障源头，进行自动检修。如果变电站无法做到自动检修，则会“通知”工作人员协助进行故障检修工作，将系统维持在正常的工作状态。

2.4 网络技术自动化

互联网通信和信息技术是智能变电站的核心技术，维持着整个变电站系统的运行。在传统变电站系统中，数据的采集、统计、整理和分析由1个CPU系统来完成，这种方法方便、快捷，但采集与分析数据的能力较差。在自动化技术运用于智能变电站后，整套系统采用多个CPU来操作，并采用相应的操作技术对CPU进行控制，使其分工协作，高效、高质量地维持变电站的运行。

3 智能变电站的自动化系统结构

自动化技术运用于变电站的过程中，随着智能电器的发展和广泛运用，特别是智能开关与光电技术设备的运用，使智能变电站在自动化技术领域又迈出了重要的一步。在现如今的高压和超高压变电站中，测控、保护、故障录波和其他相关的自动化设备，比如控制回路、A/D变换器和电光器件等都被分裂出来成为智能化一次设备的重要部分。同时，常规的保护和测控装置被先进的数字化传感器与控制回路等一次设备取代，逐步提高变电站的智能化水平和运行质量。而在中、小型变电站中，设计了小型化的保护装置和控制装置，并将其投入使用，使变电站各装置的安装不断紧凑。逐步将装置安装在开关柜中，实现变电站机电一体化。

自动化系统技术运用于智能变电站后，其结构在物理上分为智能化一次设备和网络化二次设备，而在逻辑上则根据有关通信协议分为过程层、间隔层和站控层三个层次。

3.1 过程层

过程层是一次设备和二次设备的结合层，是设备实现智能化的关键部分。过程层主要有以下三个功能：①检测电力运行过程中的电气量，即检测电力运行过程中的电压、电流和谐波分量，并在间隔层的相关设备处得到电能量的数据。智能变电站获得的是数据量，与传统方式相比，这种采集数据的方式具有较强的抗干扰力，而且还能在质量不变的情况下，使开关等装置更加精致、紧凑。②检测、收集设备状态参数。通过对断路器、变电器、电容器、电抗器等设备进行检测，得到相应的数据，并通过相关设备进行分析，调整设备的状态，使设备在正常状态下高效运行。③操作、控制其他设备。智能变电站运行过程中的命令由间隔层等上层发出，经过程层进行控制，并对命令进行智能分析，判断命令的真伪与合理性，进而控制执行行为的精度，实现智能化控制。

3.2 间隔层

间隔层也是变电站自动化系统中的重要组成部分，有以下几种功能：①保护、控制一次设备的同时，对其他控制功能进行操作；②采集、汇总本过程的实时数据，并推进本过程的操作封锁功能；③对统计计算、数据采集和控制命令的发出进行优先控制；④连接过程层和站控层的信息传输，保证变电站系统运行的自动化与智能化。

3.3 站控层

在智能变电站中心，站控层的主要任务有以下几个：①及时更新变电站的数据库，并按时登录历史数据库；②按照既定的程序将收集到的数据信息传输到系统中心；③进行站内监控，实现人机互联；④检测过程层与间隔层的设备，并根据数据进行分析和检修；⑤对智能变电站系统中出现的故障进行智能分析。

4 自动化技术在智能变电站系统发展中的难题

在上述变电站系统的三个层次中，自动化技术是由下而上逐步发展的。目前，智能开关、光电技术设备和检测技术等自动化技术都已取得巨大的突破并投入使用，但自动化技术还存在着以下难题：①智能变电站的相关材料和设备技术更新；②相关专业之间缺乏合作，无法实现合力效应，无法协同进步；③检测方法和制订标准存在困难，尤其是变电站的电磁干扰和兼容技术。

5 结束语

自动化技术是智能变电站系统中非常重要的部分，在变电站未来发展中占据着无法取代的地位。当前，自动化技术在智能变电站中的应用主要表现在对设备的实时监控与检修方面，这些控制和操作对变电站的正常运行有着极其重要的意义。因此，相关工作人员一定要提高对自动化技术的重视程度，不断采用先进的技术手段，逐步完善变电站的基础设施与自动化系统。对变电站未来发展的智能化与自动化技术开展专项研讨，为变电站的建设打好基础，提高整个电力系统的运营能力。

参考文献

[1]宋彦哲.智能变电站自动化技术应用探讨[J].机电信息，2013，12（12）：75-76.

〔编辑：刘晓芳〕