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探究变电站自动化技术及其发展

发表时间：2020/9/3 来源：《科学教育前沿》2020年6期作者：杜北海

[导读] 【摘　要】变电站自动化技术在中国的发展，已经走过了近十年，无论是从国外引进来的，还是国内自行开发的系统和设备，在技术和数量上都有显著发展势头。变电站自动化系统是变电站的主要系统，对变电站和电网安全运行是非常重要的。本文主要探究电力系统变电站自动化技术及其发展。【关键词】电力系统变电站自动化技术发展

        杜北海（国网黑龙江望奎县电业局有限公司     黑龙江绥化    152100）
      【摘　要】变电站自动化技术在中国的发展，已经走过了近十年，无论是从国外引进来的，还是国内自行开发的系统和设备，在技术和数量上都有显著发展势头。变电站自动化系统是变电站的主要系统，对变电站和电网安全运行是非常重要的。本文主要探究电力系统变电站自动化技术及其发展。
      【关键词】电力系统变电站自动化技术发展
        中图分类号：　　　TM6　　　文献标识码：　　　Ａ　　文章编号：ISSN1004-1621（2020）06-053-02
        变电站综合自动化是指利用先进的计算机技术，现代电子技术、通信技术和数字信号处理（dsp）等技术，实现对变电站主要设备和翰、配电线路的自动监视，测量，控制，保护以及与调度通信等综合性自动化功能。
　　一、变电站综合自动化的特点
　　在电网中，变电站是非常重要的组成部分，主要是传输和分配电能，并且进行监测、控制和管理。变电站综合自动化系统具有的特征包括这些方面，首先是功能综合化，指的是结合变电站自动化系统的运行要求，综合考虑二次系统的功能，优化组合设计，以便促使继电保护和监控系统达到统一。
　　其次是构成模块化，模块化和数字化保护、控制和测量装置，这样就可以利用通信网络来连接各个功能模块，以便有效的共享信息。再次是运行管理智能化，变电站综合自动化的实现，可以促使无人值班、人机对话得到实现，并且操作屏幕化、制表、打印以及越限监视等功能也可以实现，对实时数据库和历史数据库进行构建。
　　二、变电站综合自动化系统的功能
　　在电网自动系统中，非常重要的一个组成部分就是变电站自动化，需要实现的功能有很多；对电网故障进行检测，以便对故障部分尽快隔离；对变电站运行实时信息进行采集，监视、计量和控制变电站运行情况；对一次设备状态数据进行采集，以便更好的维护一次设备；促使当地后备控制和紧急控制得到实现。
        主要有这些表现，在微机保护方面，保护站内所有的电气设备，如母线保护、变压器保护、电容器保护以及其他的安全自动装置，如低频减载、设备自投等等。其次是数据采集，在状态量方面，断路器状态、隔离开关状态以及变压器分接头信号等都属于这个方面的内容；各段的母线电压、线路电压以及电流和功率值等则属于模拟量；脉冲电度表的输出脉冲是脉冲量，促使电能测量得到实现。
        三、变电站自动化技术的研究方向
　　1.技术结构
　　变电站自动化系统结构从局部向整体转化，技术结构是需要考虑的重要因素，因为只有设备保护与监控技术系统的支持，才能实现变电站自动化系统的全面发展。[3]从目前情况来看，技术结构的发展趋势为分布式开放性方向发展，设备实现智能化，将保护、监测控制、计费、操作等功能集合，与形成网络计算机相连的系统。技术结构的发展还注重设计思想，设计理念应该深入变电站自动化的发展模式，将集中式发展向部分分散或全部分散方向发展，实现控制室监控的独立性。此外，完全分散式还能够与先进的网络计算机技术相结合，应用现场总线技术，方便自动化操作，性能上大大得到提高，解决了信息传输实时性差、输出容量小的问题，是以后技术结构发展的重点，具有较为广阔的发展前景。
　　2. 技术通信
　　典型的变电站自动化系统主要分为三层：第一层，现场I/O层，控制现场设备信号间的传输。第二层，通信层，实现上位机与数据终端设备间的命令交接。

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第三层，管理层，实现变电站功能管理和其他辅助作用。由此可见，通信层非常重要，有承上启下的衔接作用，因此技术通信发展的方向对变电站自动化系统来说意义重大。首先，技术通信引入现场总线技术，在分散式管理中不仅能够高效率的传输信息，还具有智能监控、自动传送等功能，在自动化领域发展前景广阔。其次，应用计算机及LAN技术。LAN技术在近距离通信方面具有较大优势，能够对系统进行高速信息传输，提高系统整体安全性及可靠性。目前双网通信单元、双以太网等信息传输管理应用前景广阔。最后，在通信通道上与多个控制中心连接。通信通道的专线传输限制的信息的发展，而设计多个虚拟通道能增强数据的传输，通过控制中心连接构成网络体系。综上所述，变电站自动化技术通信正在性网络方向发展，通过局域网与广域网的结合，为系统系统控制带来方便。
　　3.技术性能
　　当前，变电站自动化已经应用与各电压等级的变电站，实现了变电站无人值班模式，实现了高可靠性保证。技术性能方面发展分为两部分：第一，系统本身性能，例如软件容错技术、工艺结构等。第二，对外界因素抵抗性能，例如雷电、过压、强震、高温、低温等。这两部分性能的强化工作将成为未来工作的重点，强化自身性能，提高系统安全可靠性，增强抵御外界因素能力，保护系统自身安全。此外，变电站自动化系统技术性能中的测控技术已经基本成熟，系统内通过网络技术实现了装置的智能化。但是，系统内的许多资源没有得到充分的利用，所以，在资源利用方面需要加强，例如在实时数据的基础上，对电压进行无功控制，小电流接地判别等。
四、变电站综合自动化的应用
　　为了促使工程能够可靠的工作，维护和扩展比较的灵活方便，用户可以便利的进行操作和管理，通常将变电站综合自动化系统划分为三个组成部分，分别是基层、网络通信层和监视管理层。
　　前置智能单元为系统的基层，主要是对系统最基本的功能进行执行，比如保护、测量和控制等等，为了促使网络状态不会影响到基层模块，特别是继电保护装置不受影响，需要保证保护的基本功能能够在无网络状态下完成，在研发设计基层装置的时候，尽量将自成一体的方法给应用过来。

　　网络通信层主要是对系统后台和基本单元进行连接，为了促使网络通信可靠性得到提升，在监视网络层的时候，主要从后台和前置两个方面实现，如果有足够的条件，可以将两个独立通讯网络工作给应用过来，同时或者备用都是不错的选择。
　　另外，因为不同数据对于安全性有着不同的要求，那么就需要结合具体情况，划分等级，这样通信的可靠性方可以得到保证。
　　在系统中，用户最为关心的问题就是后台监控的操作、管理和维护，要求后台软件具有友好的人机界面，可以便利的进行操作；另外，功能要开放，以便能够促使未来可以较好的扩展。
        五、国内变电站自动化技术的发展
　　变电站发展主要分为以下几个阶段：第一阶段，变电站各功能自动化初期，通过应用RTU和微机控制监控中心，保持原有的控制屏台，不涉及继电保护部分。[2]第二阶段，数字保护技术的快速发展将变电站自动化发展推向了新的高度，通过在变电站控制室内将数据采集和控制部件相结合，装置中的信息数据得以保护，在一定程度上体现了自动化集中式的特点。第三阶段，此阶段的变电站自动化系统属于分散式特点，就是在现场将输入单元和输出单元安装在高压开关柜附近，实现现场部件保护剂监控等功能一体化，进而对继电保护系统进行监控，体现出各个部件的独立性。分散式变电站系统通过计算机网络实现各单元的联系和数据传输，通过总线型网络技术的应用，可实现对变电站系统的综合遥控执行管理，自动化水平进一步提高。
        参考文献
        [1]苏东.变电站综合自动化的技术的特点及其发展方向的探讨.《北京：电力学报》.2008.
        [2]林栩栩,陆继明.变电站综合自动化技术的发展[J].《大众用电》.2004.