邓四明、夏贵
（长沙光润电气科技有限公司 长沙市岳麓区 410000）
摘要：当前，越来越多的工程建设运用着电气工程及其自动化设备，这些设备甚至被运用到变电站当中。形成了比较完善的电力系统，可以很好的完成对电能的分配和输送，保证变电站运行的稳定性和高效性。与此同时，保证了变电站中的各个设备运行负荷不会超载，保证了变电站的运行安全。就目前来看，变电站电气工程在运行过程中，对自身电能自动化调度的要求越来越高，为保证变电站电气工程自动化调度的目标得以实现，需要在变电站中应用电气工程及其自动化技术，在提升变电站自动化调度水平的同时，推进我国电力行业健康、良性的发展。
关键词：电气工程；自动化技术；变电站
1电气工程及其自动化技术在变电站中的应用的有关概述
随着社会的快速发展以及科学技术的不断进步，电气工程及其自动化技术在变电站中的优势变得越来越明显，工业化进程的不断加快使得社会对电力资源的需求逐渐增加，因此，对电力系统的要求也变得越来越高。而变电站作为千百年来电力系统的发展产物，可以满足对电压进行改变以及对电力进行分配和输送。通常情况而言，变电站可以分为升压站和减压站，今天的变电站在电气工程及其自动化技术的支持下，逐渐趋于自动化和一体化，促进了电力系统的发展，完善了电力系统，降低了物质资源和人力资源损耗程度，有效的提高了电力系统的安全性能，可以实现电力系统的更好发展。在当前变电站的仿真工作中，电气工程及其自动化技术可以促进工作的有效开展，自动化技术下的电力系统可以很好的满足不同区域对电力的需求量不同的情况，对电力输送的差异性进行控制，并且可以同时控制电力系统的输电信息和运行状态，使得工作人员可以及时发现电力输送的运行故障并做出高效调整，促进变电站的稳定性和安全性。电气工程及其自动化技术可以促进电力系统工作的智能化，充分满足人们对于电力的需求差异性的要求，保证电力系统数据以及信息的准确性，推动电力系统的可持续发展。
2电气自动化技术在电力系统运行中的应用意义
2.1提高电力系统管理效率
在电气自动化技术体系中，包含了现场总线技术、光互连技术等及主动对象数据库技术等先进技术种类，能够迅速采集电力设备的运行信息，并且自动进行处理，为电力工程管理提供决策依据，管理效率大大提升。而且，由于在多个环节中，电气自动化技术都替代了人工。因此，电力工程系统的人工耗费大大降低，使得电网维护管理的长期成本降低。
2.2确保电网运行的安全性
电气自动化控制技术是根据设定好的程序，或者在人工智能技术的调控下，根据实际情况作出管控的，能够有效保证电网调度决策执行的统一性。而且，在电气自动化控制体系中，系统能够通过自动化补偿技术及电气负荷自动化控制系统，根据实时获取的电子设备运行信息，对设备运行参数进行调节，并且进行合理的调度，降低设备运行负荷。此外，在电气自动化技术体系中，一旦电网运行异常，系统能够根据设备的运行信息，与正常范围进行比对，再通过人工智能中的专家系统、人工神经网络、启模糊集理论，对故障作出及时诊断，快速派遣工作人员进行维修，切实保障电网运行安全。
3电气工程及其自动化技术在变电站中的应用的优势
3.1仿真系统的应用
随着科学技术的发展和进步，电气工程及其自动化技术由于计算机技术日趋完善而逐渐得到广泛应用。在仿真系统提供的足够实验数据的基础上，电气工程及其自动化技术可以对品种和不同电源系统的稳态和瞬态进行同步实验，协助研究人员测试新设备。各种不同的控制设备可以与其形成闭环系统，从而灵活地为传输系统和智能保护控制策略提供高质量条件。电力系统实时仿真系统的引入为深入研究电力系统实时仿真模型和动态负荷特性监控提供了便利条件，从而建立了具有实时仿真条件的实验室。
3.2先进信息技术的支持
信息技术是电力信息系统的一种保护性操作，其发展和进步在一定程度上得益于电气工程及其自动化技术在电力系统中的应用。因此，电力系统信息技术的发展，不仅可以使电力系统更加便捷，而且可以促进电力系统更加有效地处理系统故障。此外，对于变电站而言，它可以改善电力信息管理系统中的作用，并促进企业的健康、可持续和稳定发展。
3.3有效的智能防护
如今，中国的电气工程及其自动化技术研究已达到集成自动化领域的先进水平。同时，在电气工程及其自动化技术的智能保护领域，其在全球范围内也处于领先地位。分级集成自动化装置，适用于不同电压等级的电站。在电气自动保护装置中，应用了最新的网络通信、人工智能、集成自动控制理论、自适应理论、计算机新技术等。我国对电气系统自动保护原理进行了新的研究，以不断提高其安全水平，从而使新的保护装置具有智能控制的优势。
4电气工程及其自动化技术在变电站中的系统建设
4.1变电站电气工程及自动化设备架构设计
通常情况下，可以分为三大类别，分别是控制层、间隔层和网络层。控制层作为变电站电气工程结构设计体系最重要的部分，可以对整个系统的电气自动化设备进行监管，并且，在变电站设备的运行过程中，他可以自动对设备运行的数据进行分析，从而识别运行故障，满足工作人员可以快速维修和管理硬件设备的需求。间隔层作为不可或缺的一部分，可以在变电站设备运行过程中对于主要设备的工作参数进行采集，间接的对设备进行保护。而网络层是基于工业以太网的电气自动化基础设施的连接层，可以将电气设备形成一个系统化的整体。
4.2变电站电气工程及其自动化的硬件设计
在变电站电气工程及其自动化的系统建设中，硬件设备的设计上述自动化设备架构设计，同样遵循分层分布式结构，因为硬件的设计可以保证自动化监控的整体性和有效性。举例来说，控制层所包含的装置有监控器和服务器；间隔层包含的重要设备有保护装置、采集装置和监控装置；而网络层包含交换机和光缆、光纤通信接口盒。这些硬件要求是在电气基础上的二次要素，在对于硬件设备和整体配置有一定的了解的基础上，就可以更好地通过二次设备对电力运行进行监控了。
4.3变电站电气工程及其自动化系统软件配置
通过变电站的电气工程及其自动化软件系统的应用，不仅仅能提高工作的效率，还可以从整体上提高变电站的控制水平。软件设计可以增强系统的评审功能，纠正实际问题，完善系统运行效果。在自动化软件配置中，囊括了对于数据的采集、数据分析、数据监控、数据控制、数据诊断等诸多功能，可以采用模块化设计，或者分层分布设计，对电流和电压信号进行手机，以及对信号进行辨别和转换。
5电气工程及其自动化技术在变电站中的应用
5.1智能电网技术的应用
计算机技术和电气工程及其自动化技术的结合将形成整个智能电网技术的智能控制技术。智能电网技术是一种典型的管理技术，涵盖了发电、输变电、调度、配电、用户等各个环节。在技术中，变电站的稳定控制系统和自动化系统被广泛应用于计算机技术系统中，在一定程度上可以说是目前智能电网的雏形，也为中国智能电网的建设奠定了一定的基础。作为智能电网的代表，通信技术在建设过程中需要依靠大量的计算机技术。因此，必须具有可靠性、双向性和实时性的特征。变电站自动化的实现依赖于计算机技术，在此过程中，计算机被充分利用以实现辅助设备的数字化、联网和集成。信号电缆完全用电源代替了计算机的光纤或电缆。变电站自动化的实现实现了计算机、屏幕以及自动化记录统计和运行管理、操作和监视也包括在内。之所以能够实现变电站自动化，是因为对如此多的组件进行了改进。为了促进电力用户和发电厂之间的连接，变电站和相关的输配电线路必不可少。实现变电站的自动化管理，不仅形成调度的自动化，而且可以满足变电站各种运行的需求。
5.2PLC技术的应用
（1）信息处理技术的应用PLC技术可以完成信息的收集、分析和处理，并具有表检查、排序、数据转换、计算、位操作和数据传递的功能。
与数据包中的现有参考值相比，可以将收集和处理的数据传输到具有通信功能的不同智能设备，以完成某些控制操作，并制成表格进行打印。这些数据也可以应用在过程控制系统中，以处理某些大型控制系统的数据。
（2）闭环过程控制技术的应用闭环过程控制是指对连续变化的模拟量进行闭环控制，PLC技术通过模拟量I/O模块对模拟量进行闭环PID控制，实现模拟量与数字量之间的D/A和A/D转换。闭环过程控制可以通过专用的PID模块来实现，也可以通过PID的子程序进行转换。
5.3自行诊断的应用
变电站自行诊断功能的实现基础是电气工程及其自动化技术、计算机技术和网络通信技术在变电站中的应用。通过对变电站的实时监测，并对比分析各项变电站的运行数据，能方便、快捷、迅速地找出故障点，并对找出的故障点进行自行的诊断修复。通过变电站中自行诊断的应用，电气工程及其自动化技术既能减少故障的发生率，还有效地减少了工作人员的工作负荷，让变电站的运行更加有效率且安全可靠。
5.4开关控制应用
开关控制命令是火电系统内部辅助过程中最常用的措施，目前，国内许多行业应用PLC来实现电机控制，汽车装配线和机床电气控制和电梯运行控制等开关控制。ON/OFF是PLC技术的输入和输出的切换信号，开关的逻辑控制在电气工程及其自动化技术中经常使用。输入输出点的数量可以通过从十二个扩展到数十万个，可以无限制地进行自动控制，从而节省了人力资源，大大提高了效率。
5.5远程控制
变电站在运行过程中会受到外界因素的干扰，造成变电站运行状态异常，影响我国电力行业发展的稳定性，为此，必须采取有效措施对变电站实施自动控制，避免变电站在运行过程中出现问题。由于变电站内部各项电气设备携带大量带电负荷，如果利用人工的方法对变电站电气设备实施管控，一旦电气设备出现问题，所释放出的带电负荷对变电站工作人员自身安全有很大的威胁。而在变电站运行过程中应用电气工程及其自动化技术能够能够在一定程度上实现电气设备自动控制的目的，进一步保障变电站工作人员自身安全。除此之外，应用电气工程及其自动化技术还能够避免变电站电气设备人为操作异常的现象，有效保证变电站中电气设备运行的可靠性，确保变电站实现稳定运行的目的。
5.6电气设备保护
尽管电气工程及其自动化技术能够在短时间内找到电气设备故障位置，并制定有效解决措施，但是不可否认电气设备在运行过程中出现故障对于电气设备后期运行效果等方面也有很大的影响，因此，在变电厂内部电气设备运行的过程中需要利用电气工程及其自动化技术控制电气设备出现故障，进一步实现电气设备保护的目的，全面提升电气设备运行效率，为我国电力行业稳步发展提供有效参考依据。
5.7对信息数据采集与处理的应用
电气工程及其自动化技术能够在变电站进行电力系统的配电过程中对期间的各种数据进行采集和处理，它主要对变电站的运行状态、脉冲、模拟等数据信息进行采集和归纳。并且，它能够对变电站的跳闸状态、预告信号、断电器、设备的警告信号、隔离开关等变电站的关键设施及信号要点进行全面的采集，并在信号信息采集后将其传送至统一的数据处理系统当中去，便于变电站的工作人员根据这些数据信号的处理结果进行电力输送的变电配置工作，从而在确保变电站电力系统工作运行的安全稳定性的同时保证数据信息的准确性，有利于变电站工作的顺利进行，提高变电站的工作质量及效率。
5.8在变电站中计算机保护系统中的应用
变电站运行中对计算机系统进行相应的保护也是电气工程及其自动化技术应用的重要作用之一。通过对各类电气设备中存在的信号技术做相应的技术处理，利用通信技术把各类运行中的状态数据信息传递给计算机系统，并且利用计算机技术的监控检测功能对变电站运行中的各类电气设备进行保护，从而起到对变压器和电路、线路等进行相应保护的作用。如果变电站在运行过程中出现故障情况，计算机就可以对所收到的故障数据信息进行相应的分析，并且对所对应的故障发出命令处理，使故障设备接收命令指令，对所出故障内容做及时应对和处理，从而对计算机系统起到相应的保护作用。
6应用展望
将信息化技术与电力行业发展要求进行有效结合，在推进电力行业发展的过程中，实现电力行业与社会发展需求全面衔接的目的。作为电力行业与信息技术结合的产物，电气工程及其自动化技术在变电站中应用范围有很大的扩展，其不仅仅能够减少变电站在运行过程中出现问题的可能，对于优化完善变电站内部电气系统也有非常重要的作用。除此之外，电气工程及其自动化技术还能够及时有效的解决在变电站运行过程中出现的突发情况，避免变电站受到突发情况的影响，在提升变电站内部电气设备运行稳定性的同时，实现整个变电站运行安全的目的。
7结语
总之，由于电气工程及其自动化技术在变电站电力系统运行工作中的应用，使得变电站电力运行的安全性与可靠性得到了有效保障，也使得变电站能够在电力系统的运行过程中提供智能化的设备检测与实时监测服务，使得变电站的电力系统由传统的人工化向自动化、数字化进行有效过渡，以便进一步确保变电站电力运行工作的稳定性，对变电站的工作效率进行了有效提升。文章通过对电气自动化技术在变电站工作运行中所起到的积极作用的分析，在此基础上对变电站中电气工程及其自动化技术的应用作出了研究，从而推动电气工程及其自动化技术在我国变电站中得到更加广泛的应用，确保电力输送工作的稳定高效运行。
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作者简介：
邓四明，职称：工程师、专家，职务：技术部部长，研究方向：电气工程及其自动化。长沙光润电气科技有限公司技术部部长，电气工程师，湖南省政府采购评审专家库专家，湖南省综合评标专家库评标专家。先后在各知名企业担任设计室主任、设计总工程师等。