变电站自动化与智能技术

摘要：变电站自动化系统的设备配置和功能要求按远方监控、无人值班智能变电站模式设计。 符合大运行发展方向，满足调控一体化运行模式的要求。智能变电站一体化监控系统的应用功能按照数据采集和统一存储、数据消息总线和统一访问接口、五类应用功能分为 3 大功能层次。 充分考虑大运行生产方式，按调控一体化需求整合运行监视、操作与控制、信息综合分析与智能告警、运行管理、辅助应用五大功能。

关键词： 变电站 自动化 职能技术

中图分类号：F407文献标识码： A

引言：变电站自动化系统是一种微机控制系统，其中涵盖计算机硬件技术，模块化软件技术以及通信技术，从而实现了自动化系统的数字化集成管理 ， 并可以远程操纵。从变电站自动化系的组成上来看 ， 其危机保护单元、后台管理机相互连接 ， 在通信网络的作用下 ， 实现了网络化管理，同时还连接打印机 ，以便于打印各种资料和数据。与变电站二次系统相比较，自动化系统提高了电网运行的可靠性 ， 而且还适应了现代化能源管理。

一、变电站综合自动化系统结构

1分布式系统结构

分布式系统结构是利用计算机网络技术将各个功能板块连接起来 ， 也可以使用串行的方法。采用这种方式所建立起来的数据传输系统 ， 可以使分散开来的自动化系统带动多台计算机同时运行。采用这种系统结构的优势在于， 如果局部发生故障，其他模块依然可以正常运行 ， 因此具有良好的安全可靠性。一般中低压变电站可以选用这种自动化技术 ， 选择使用的安装方式为分层组屏、集中组屏两种。

2分层式系统结构

分层式系统结构是目前较为常用自动化系统结构。在设计方法上 ， 将功能设备分散地安装在功能性设备附近处 ， 也可以将其安装在开关的柜子旁边以便于操作 ， 而这些被分散安装的保护单元、单元控制、间隔层的数据等等 ， 所指向的都是电器的一次回路设备 ， 或者是电器间隔设备 ， 各个功能相互之间通过网络技术连接起来。因此 ， 这种分层式系统结构所采用的方法被形象地称为“面向对象”的设计方法。

二、变电站自动化与智能技术的提出

将原本按照分散考虑的变电站设备进行模块化管理。充分地利用网络技术 ， 将多个电气单元以及间隔单元的管理通过一个模块来实现。建立分层分散式的自动化系统 ， 其优点在于可以突破由于地域分散而产生不利管理 ， 运用光纤通信技术实施网络化管理 ， 就可以将分散的集成功能模块、主变电器的保护装置以及高压线路的保护装置相互之间连接起来 ， 一种全分散式的网络型机构的综合自动化系统形成了。目前变电站自动化技术在设备的使用和维护上 ， 普遍具有专一性 ， 各自厂家之间都有各自的维护操作方式 ， 接口更是无法通用。随着变电站自动化技术的发展 ， 利用网络将多功能数字平台 ， 软件和硬件平台为国家统一标准设计 ， 并且能够适应多样化需求。为了适应自动化控制 ， 并能够有效维护 ， 变电站自动化将被设计为开放性的。保护功能上经过优化后被综合在一起 ， 以实现数字化多功能保护 ， 从而专用设备发展为通用管理设备。随着机电一体化技术的发展 ， 变电站的电气设备在集成化的过程中 ， 逐渐地形成了控制智能化和保护整体化。断路器装置和变电系统的各种保护装置在智能化技术高度发展的今天 ，逐渐地提高其应用效率。比如 ， 为了提高设备的空间使用率 ，可以对于各个连接设备进行优化、协调 ， 使设备的各项使用功能更具有灵活性。另外 ， 还要将数据的不一致性对大程度地消除 ， 并提高数据采集以及控制的质量 ， 增强变电系统的抗风险性。

智能变电站具有信息数字化、 功能集成化、 状态可视化等主要技术特征。采用一次设备就地数字化和光缆通信代替传统变电站的二次电缆，光缆信息传输具有带宽高、 不受电磁干扰等优点，避免了使用电缆产生的电磁兼容、 传输过电压、 两点接地、 交直流误碰等导致继电保护误动和拒动的问题； 解决了各种干扰源通过控制电缆耦合进入二次设备， 造成设备损坏或保护装置的不正确动作等问题。

三、 智能变电站自动化系统的要求

1功能结构

智能变电站一体化监控系统的应用功能结构分为三个层次：数据采集和统一存储、数据消息总线和统一访问接口、五类应用功能。五类应用功能包括：运行监视、操作与控制、信息综合分析与智能告警、运行管理、辅助应用。

2 运行监视

通过可视化技术，实现对电网运行信息、保护信息、一、二次设备运行状态等信息的运行监视和综合展示。 包含以下三个方面：

1）运行工况监视

(1) 实现智能变电站全景数据的统一存储和集中展示。

(2) 提供统一的信息展示界面，综合展示电网运行状态、设备监测状态、辅助应用信息、事件信息、故障信息。

(3) 实现装置压板状态的实时监视，当前定值区的定值及参数的召唤、显示。

2）设备状态监测

(1) 实现一次设备的运行状态的在线监视和综合展示。

(2) 实现二次设备的在线状态监视，通过可视化手段实现二次设备运行工况、站内网络状态和虚端子连接状态监视。

(3) 实现辅助设备运行状态的综合展示。

3)_ 远程浏览

调度 ( 调控 ) 中心可以通过数据通信网关机，远方查看智能变电站一体化监控系统的运行数据以及分析处理信息。

3 操作与控制

实现智能变电站内设备就地和远方的操作控制。 包括顺序控制、无功优化控制、正常或紧急状态下的开关 / 刀闸操作、防误闭锁操作、智能操作票、信息综合分析与智能告警、事故信息综合分析决策等。 调度 ( 调控 ) 中心通过数据通信网关机实现调度控制、远程浏览等。

4辅助应用

通过标准化接口和信息交互，实现对站内电源、安防、消防、视频、环境监测等辅助设备的监视与控制。在目前工程实践中，图像监视、安防、环境监测设备通常由一家厂商提供，可以看做一个综合视频监控系统，火灾报警系统由当地消防系统认证得厂商提供，一般以图像监视厂家为主体，实现其他子系统和采暖通风设备的接入。辅助控制普遍按照“视频服务器 + 环境监测单元 + 后台服务器”的模式进行配置，摄像机以模拟摄像机为主。 视频服

务器用来接收模拟摄像机或网络摄像机的内容，进行视频压缩处理工作；环境监测单元接入各子系统和设备，完成联动功能。后台服务器通过连接视频服务器和环境监测单元， 将图像监视与其他系统融合，实现视频监视相关联动功能。

四、变电站自动化系统的软件系统

变电站自动化系统的组成包括有采集与监控软件、管理软件、网络通讯软

1 采集与监控软件

采集与监控软件的功能性在于承担着设备的温度、电压、气压、功率等等信号数据采集工作 ， 对于数据进行处理后 ， 通过分析判断事故 ， 整理打表、控制输出。其监控的功能主要体现在做好变电站设备运行的各个环节的监控工作 ， 不但要坚实运行的安全可靠性 ， 还要对于运行状态做好记录。

2 管理软件

管理软件的控制主要是由管理人员来操作的 ， 其工作任务就是将信息数据进行整合 ， 根据所显示信息来调整设备运行状态 ， 以及承担着故障处理工作。管理软件所获取的信息是通过网络通讯装置来完成的 ， 对于所接受到的信息进行处理之后 ，将相应的命令传输给工控机。

3 网络通讯软件

网络通讯软件承担着监控管理层与单元之间 ， 以及各个单元之间的通信工作。 在变电站自动化系统中， 网络通讯是基础，除了承担着信息的传输任务之外 ， 还调度中心与管理层之间所建立起来的远程联系 ， 也需要网络通讯来完成 ， 而且还强化了监控作用。

结束语：智能变电站技术的应用使得原有的设计、调试、 运行和维护模式都发生了重大变化， 传统的电力系统保护、 自动化和计算机专业划分已无法满足智能变电站运行维护对复合型人才的需求，因此必须打破目前电力企业对保护、监控和计算机专业的传统管理模式。一具创新是电力行业的发展需求。

参考文献：

［1］许伟国，张 亮．数字化变电站网络通信在线故障诊断系统的设计与应用［j］．电力自动化设备，2010-30(6)：121 -124．

［2］张 陶,张 滨，郭德胜．青岛智能配电自动化系统的建设［j].供用电，

2010(6) ：34-37．