变电所自动化技术论文

1全面数字化技术

数字化变电所是基于IEC61850标准统一建模，并采用众多智能技术，进行一体化设计的单一系统变电站，具有数据采集数字化、系统分层分布化、系统结构紧凑化、系统建模标准化、信息交互网络化、信息应用集成化、设备检修状态化及设备操作智能化等鲜明的特征[3]，它在变电所建设、运行、维护和管理方面的独特优势，使其在变电所自动化技术上具有划时代的意义。数字化变电所由站控层、间隔层和过程层构成。其中过程层应用了电子式互感器和智能开关设备，可实现对运行电气量检测、设备状态检测和控制命令执行等功能。间隔层配置测控装置、保护装置、安全自动装置、电能计量装置和故障录波器等设备，实现实时数据汇总、一次设备保护控制、操作闭锁等功能，由于网络接口采用双口全双工方式，网络通信可靠性得到保障。站控层由主机/操作员站、五防工作站、保护信息子站及远动装置等组成，具有数据更新及时、与电网调度中心联系紧密、可在线编程操作闭锁控制、站内监控、人机联系以及对间隔层、过程层在线维护、在线组态、在线修改参数等功能。因此，数字化变电所代表了当前变电所自动化技术发展的最高水平和成就。

2.变电所自动化技术应用

2.1工程概况某煤矿电网拥有多座35kV变电站和数座6kV变电站，承担着矿区内所有生产矿井及周边地区供电任务。自上世纪90年代起，已陆续对部分变电所进行了自动化改造，并且尝试了调度自动化技术。然而各变电站内网络结构、传输规约、通信协议等各不相同，变电站的运行维护成本高，系统互联及互操作性差，也对变电所继续升级改造形成很大阻力。为此，需要进行较为彻底的改造，以从根本上改变目前的被动局面。如上所述，应用IEC61850标准进行数字化改造可以较为完美解决这个问题。

2.2改造目标与要求根据工程具体情况，制定了“一次规划、分段实施”和“电力调度一体化系统”的原则，主要内容包括变电站综合自动化改造、五防系统建设、一体化传输网络平台建设等内容，并作出以下具体要求：变电站主接线运行可靠，操作、维护、检修简便；开关设备实现无油化；采用直流操作电源，并有可靠备用电源；遥测量、遥信量要全面、准确、可靠等。

2.3实施方法变电站总体架构将操作员接口、工程师接口、通用计算机接口、现场单元（1、2、…、n）、低级人机接口分别与通信网络设备互联，即将物理上分散配置的各计算机、现场单元通过通信网络设备有机连接在一起，实现信息交互、资源共享，以便集中控制。变电站综合自动化模块分为中心枢纽单元和现场单元两部分，并分别与通用通信网络和专用通信设备（通道控制机）相连，实现通信和控制功能。中心枢纽单元包括调度员接口（操作员接口）、维护人员接口（工程师接口）、通用微机接口、上级调度接口，这些设备安装在变电站（所）值班室内，并通过站内以太网连接。现场单元包括数据采集与处理模块、主变保护模块、出线保护模块、母线保护模块、直流保护模块、电容器保护模块，这些设备分布于变电站现场。采用一体化通信平台作为各变电站、电力调度中心和用户之间的高速数据网络平台，并采用光纤通道实现高可靠性的通信要求。除保留必要的紧急操作的手动分、合闸以外，其他全部监控、测量、报警等都由监控计算机完成。调度自动化平台由前置系统、系统服务器和Web服务器等设备组屏而成。改造后的数字化变电所具有分布式结构与集中设计相结合、系统结构简单可靠、兼容性与可扩展性强的特点。

3.变电所自动化技术展望

虽然数字化技术较好地解决了变电所自动化过程中存在的众多问题，但是仍未完全成熟，目前存在的不足有：（1）IEC61850应用问题，如该标准基于欧美标准和习惯而制定，与我国目前使用的保护功能、方法等方面存在一些差异，在实际建模过程中受到一些限制；再如高压保护双重化配置，两套保护同时动作并发送报文时存在冲突的可能。（2）设备方面的不成熟，如智能一次设备智能断路器未完全成熟，所以采用完全数字化技术有一定困难，折中的解决方法包括设计基于IEC61850通信协议的过渡型数字变电站或基于IEC61850通信协议与数字化互感器的实用型数字化变电站。无论如何，一项新技术从孕育、发展到成熟必然有一个过程，展望未来可以预计在信息安全、状态检修、基于GOOSE网络技术新应用、采用高端交换机冗余组网、高度集成、智能自愈、异地同步测量、三态数据标准化等方面会有所突破，从而使数字化变电站运行更加智能、可靠，并为智能电网的建设奠定坚实基础。

4.结语

煤矿变电所进行自动化建设不仅可降低人力、物力和财力的投入，更重要的是提高煤矿运行的安全性，为煤矿稳定生产和可持续发展提供坚实的基础保障。从变电所自动化技术的发展历程可以看出，技术进步是无止境的，只有保持对技术发展的敏感性，才能不落伍。

作者：雷源华单位：陕西延长石油巴拉素煤业有限公司