关于变电站电气自动化的研究分析

摘 要：变电站电气自动化是构成只能电网的重要一环，在保证电力系统的安全稳定运行发挥着重要的功能。本文分析了变电站电气自动化的发展背景及其优越性，讨论了其较为成熟的三种发展模式，然后对电气自动化技术在变电站中的具体应用进行了分析，并对其发展前景进行了展望。

关键词：变电站；电气自动化；应用

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2015.24.133

1 引言

变电站电气自动化就是将信息技术、传感器技术、自动化技术等与变电站的基础设施相结合，保证变电站安全、可靠运行。我国的电气行业一直走在世界前列，变电站自动化的发展水平较高，目前已经有希望实现110kV及以下电压等级变电站的无人值守以及110kV以上电压等级的变电站少人值守。随着电气自动化技术在变电站中的深入运用，不但可以节省更多的人力资源，而且可以提高变电站的整体运行质量。变电站实现电气自动化还可以推动电力服务智能化进程。采用电气自动化技术，可以提高电力系统运行的准确性，及时对故障进行反应，保证系统的安全、高效运行，提高服务的智能化。此外，变电站实现电气自动化有利于对系统进行动态仿真，可以利用大量的实时数据同时进行静态和暂态稳定性分析，提高仿真的效果。

2 变电站电气自动化的主要模式

经过几十年的发展，变电站电气自动化已经形成了较为成熟的应用模式，主要包括相对分散模式、集中模式、完全分散模式等。

2.1 相对分散模式

相对分散模式产生于上世纪九十年代末，大范围应用于我国各地的变电站。分散的涵义是自动化装置根据变电站的不同电压等级或是一次系统的建设，把变电站分成两个或两个以上的分散区域，在每个区域的内部分别装设自动化设备，独立发挥保护、测控等作用。之所以成为相对分散，是因为具有总控能力的主站以及滤波等控制设备采用集中设置的方式，均设置在变电站的中央控制室，通过中央控制室和各个分散区域的总线进行通信。

2.2 集中模式

集中模式是对各类电气自动化设备进行集中调节和控制，各设备集中安置在一个地方，但是设备之间在物理概念上几乎没有联系。由于设备在空间上比较相近，应该充分利用不同等级的计算机系统，通过I/O接口扩展，对各类电信号、开关信号、动作信号等进行采集和处理，从而实现测控和保护功能。

2.3 完全分散模式

完全分散变电站中的各种电气自动化设备除了与主变压器、母线、高压线路有关的自动化设备依然采取集中式安装之外，其他自动化设备比如与低压输电线路、电流互感器、电压互感器有关的自动化装置等，都直接安装在设备间隔甚至一次系统中，通过系统总线进行相互联系。这种模式大大节约了电缆的使用，降低了建设成本，而且具有高度的可靠性和灵活性。随着电力系统自动化水平的提高，完全分散模式将取代相对分散模式应用于变电站的自动化系统中，具有良好的发展前景。

3 变电站电气自动化的主要应用

3.1 在测控系统中的应用

随着信息技术的飞速发展，通过通信技术和传感技术的有机融合，可以实现对变电站的电气设备进行在线监测，从而降低每年因定期检修所带来的巨大人力、物力浪费以及由此带来的供电损失。

3.2 在事故处理中的应用

采用电气自动化技术，可以对各类事故进行追忆和记录，从而可以对事故进行正确、及时的处理。系统发生故障后，自动化系统可以及时记录与故障有关的开关量、动作量等信息，便于对事故进行正确的分析和处理。

3.3 在自行诊断中的应用

采用电气自动化技术，可以对变电站中各电气设备的运行状态进行实时掌握和历史数据和给定参考量进行对比，从而可以迅速找出故障的源头，并通过计算机分析后发出控制命令进行处理，帮助系统进行自我恢复。

3.4 在交流采集中的应用

对变电站的各种运行数据进行采集和分析是电气自动化的巨大优势。通过模数转换器将采集到的电信号转变成离散的数字信号传送给计算机，可以得到电压、电流、功率、开关状态等信息。这些信息为事故分析和故障排除提供充足的数据支持。

3.5 在微机保护中的应用

变电站自动化技术的一个主要应用是微机继电保护，其数据来源于通过交流采集系统计算机可以得到电压、电流、功率等物理量。如果系统发生故障，计算机接收到的物理量发生显著变化，通过对比分析后，计算机发出相应的控制指令进行处理，对保证系统的稳定运行具有良好的作用。

4 变电站电气自动化的发展前景

随着智能电网的构建，我国的变电站电气自动化技术也得到了飞速发展。但是由于我国的工业整体发展水平不高，还需要其他学科领域的技术进步相配合。另外，我国生产自动化装置的企业较多，产品缺乏统一的标准，往往难以相互兼容，为现场使用带来困难。制定统一的国家标准，提高自动化装置的兼容性，是实现提高变电站电气自动化水平的必然选择。

5 结语

随着电力系统整体自动化水平的提高，依赖于信息技术进步的变电站自动化技术也将得到飞跃式的发展。但是，我们应该清醒得认识到，尽管变电站电气自动化建设已经积累了很多成功经验并具有较为良好的发展前景，我国电力行业的自动化建设还需要相当程度的发展，这需要所有电力行业工作者的共同努力。

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