变电站电气自动化与电力安全运行浅谈

王琪

（中国华电科工集团有限公司 北京 100160）

变电站电气自动化与电力安全运行浅谈

王琪

（中国华电科工集团有限公司 北京 100160）

随着电气自动化技术、变电站设施设备的不断发展和提升，尤其是随着电子计算机技术、模拟仿真技术以及互联网技术等的不断发展，变电站中的电气自动化技术应用将会进入一个全新的阶段，智能化、仿真化的发展方向不仅能够改善变电站设施设备运行的质量，并且能够在变电站规划和设计过程中发挥重要作用。未来电气自动化技术的应用能够更加有效地解决变电站运行过程中存在的系列问题，并且能够做到及时反馈、及时解决，促进变电站更加可靠、安全的运行。本文根据笔者工作实践，对变电站电气自动化与电力安全运行进行了分析。

变电站；电气自动化；电力；安全；运行

1 变电站电气自动化对电力安全运行的重要意义

在电力系统中，变电站是不可或缺的重要组成部分之一，它的运行稳定与否直接关系到电力运行的安全性和可靠性。变电站包含一次设备及二次设备，其中一次设备主要有变压器、开关、母线、电动机、电缆、电抗器等等，这些设备负责电能的分配与输送。二次设备是一次设备的辅助设备，主要作用是对一次设备的运行状况进行监测，确保一次设备的运行稳定。变电站电气自动化是针对二次设备而言，通过各种先进技术的应用，使变电站内的二次设备具有自动化的监测和控制功能，由此，不但能够保障变电站安全、稳定运行，而且还能进一步提升电力系统的自动化管理水平。

2 变电站电气自动化的实现途径

实现变电站电气自动化最为有效的途径就是设计一个自动化监控系统，由其对变电站内一次设备的运行状态进行实时监测与控制。

2.1 系统总体框架

本文所设计的系统，采用的是当前最为流行的分层分布式结构，整个系统由以下三个层次组成：即间隔层、网络层和站控层。

2.1.1 间隔层

该层主要是通过传感器等设备对站内一次设备的运行数据进行实时采集，并执行相关指令，从而达到控制和保护一次设备的目的。

2.1.2 网络层

该层的基础是传输速率为1000Mbps的工业以太网，整个通讯网络由两条冗余的以太网构成，传输规约为ICE60870。

2.1.3 站控层

这是系统的核心，其可以对变电站内所有的电气设备进行监控，具备组态显示、指令操作、报警等功能，可对变电站内的故障进行自动分析，并能在线对其它两个层次中的硬件设备进行维护及参数修改。

2.2 系统硬件设计

本系统的硬件配置详情如表1所示。

表1 系统硬件设备配置情况

硬件之间的数据传输方式如下：底层采用的是Modbus通信协议；通信管理机为双以太网传输。在对硬件进行配置的过程中，应当考虑采用20%的冗余配置，并通过中间继电器对开关量信号进行隔离。

2.3 系统软件设计

在本系统中，软件设计是重点，是自动化功能实现的关键，具体包括数据采集处理、监视报警、操作控制、人机交互、统计计算、事件追忆与顺序记录、报表打印、在线诊断、权限管理等等。

（1）功能模块设计

在对系统软件进行设计的过程中，采用当前较为先进的模块化来实现各部分的功能。①A/D采集。该模块能够将从电流、电压互感器二次侧采集到的电流和电压信号全部转换为系统可以识别的数字信号，同时，还能对信号进行抗干扰及隔离。②计算机处理。该模块能够对A/D采集模块采集回来的信号数据进行分析、判断及存储。同时，可提供人机交互接口，并能实现以下操作：界面显示、定值整定、数据查询、通讯、在线操作等。③I/O。该模块为开关量输出和输入，其中输出模块可以将控制发出的信号全部转换为接点信号，进而形成输出；而输入模块主要取自于相关设备的辅助接点，可对现场开关的状况及分接头的档位信号等进行识别。④电能计量。该模块通过电能计量柜实现对电能量的实时统计。

（2）功能接口设计：①与微机继电保护装置的接口。本系统中，微机型继电保护器采用的是双网口方式，分别接入双网监控系统。②与电能计量系统的接口。按照电能计量设备的规约，通过系统接口，可实现对电能信息的采集。③与智能仪表的接口。监控软件本身自带的通讯接口可以将直流电源系统、UPS系统以及报警系统和其它智能设备通讯的数据汇总到一起，由此系统整体调试的成功提供了保障。

3 变电站工程中电气自动化技术的应用分析

3.1 计算机保护功能在变电站工程中的应用

计算机保护功能是伴随着变电站中各种电气设施设备保护需要发展起来的，是电气自动化技术在变电站工程中应用的主要表现之一。计算机保护功能在变电站工程的效能主要体现在以下几个方面。①计算机保护功能能够对变电站运行过程中出现的故障问题数据和信息进行详细记录，并对故障处理后的定值和效果进行显示。②在变电站正常运行期间，计算机保护功能还能够对变电站总监控系统发出的相关指令进行传输和信息反馈，并且当变电站运行过程中出现故障的时候能够将故障数据及时的传输出去，有利于电力设施设备故障的查找，及时采取解决措施。另外，计算机保护功能还能在变电站标准运行、规范操作方面起到十分重要的作用。

3.2 电气自动化技术在变电站数据采集和处理方面的应用

数据采集和处理也是电气自动化技术在变电站工程中应用的主要表现。电气自动化技术能够对变电站工程中的各式各样数据进行采集和处理，最常见的运行数据主要有变电站状态数据、脉冲数据和模拟数据等。①在变电站状态数据方面，主要包括故障跳闸总信号、预告信号、断路器运行状态信号以及设备警告信号等方面的数据采集和处理工作。②在变电站脉冲数据的采集和处理方面主要是针对变电站中各种电气设施设备运行状态数据。③在变电站模拟数据方面，主要包括无功功率、母线电压、馈线电流以及变电站输入和输出电流等方面数据的采集和处理工作。

3.3 电气自动化技术在事件播录测距方面的应用

电气自动化技术在变电站工程中的应用能够有效对变电站工程中的设备故障、事件播录测距进行记录。记录的主要内容主要包括设备运行保护动作序列、设备开关跳合和继电保护动作等。在变电站工程中通过完善相关的配置设备，能够将自动化技术的通信功能充分发挥出来，并且结合变电站监控系统的运用，能够对变电站工程系统运行过程中出现的设备故障和事件播录测距等进行记录、存储，为设备故障分析和设备更换更新提供有效的依据。

3.4 变电站工程中自动化诊断系统的实现和运用

随着网络技术、电子信息通信技术以及电气自动化技术的发展和融合应用，当前的电气自动化技术能够促使自动化诊断系统在变电站工程中发挥重要作用。通过对变电站工程中各种电气设施设备的运行数据进行采集、传输、处理和分析，在动态监控、实时对比分析之后，能够迅速、准确的找到变电站出现故障的位置，并且保障在第一时间内能够开展自行修复功能。自动化诊断系统在变电站工程中的应用，不仅能够大大减少变电站设施设备发生故障的频率，而且还能够有效减轻变电站相关工作人员的劳动强度，确保变电站系统运行效率的有效提升。

4 结论

综上所述，为进一步提升变电站的电力运行安全性，本文提出变电站电气自动化监控系统，并对该系统的设计进行论述。目前，这套系统已在某110kV变电站获得应用，自系统投入使用后，站内电气设备的运行得到实时监控，操作人员通过监控系统能够及时了解并掌握设备的具体情况，减少了故障发生几率，为电力安全运行提供了强有力的支撑。

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