浅谈电气自动化技术在变电站中的应用

崔渊博

（中国能源建设集团广东火电工程总公司，广东 广州 510730）

为了能够将发电场中的电能进行远程输送，因此变电站必须把电压升高，输送到用户附近的变压场所中再将电压降低，以满足居民用电。变压器和开关是变电站的主要设备。近年来，随着我国科学技术的不断进步，电气自动化在我国变电站改造中得到了广泛的应用，特别是对具有较高、较先进的电气自动化技术的应用，对电网的高效、顺利运行、电力系统工作效率的提高都起到了重要的作用。下文就变电站改造中对电气自动化的应用进行分析和探讨。

一、电气自动化技术的重要作用

电气自动化技术在电力系统工作中的各个环节中渗透，使变电站逐步摆脱了电力运行中人为操作的局面，给变电站的整体运行面貌带来了质的改变。具体来讲，电气自动化技术在变电站运行中的应用主要涉及到以下几个方面：

1电气自动化帮助科研人员开展实时仿真工作。使用电气化驱动技术，可以在更大程度上实现暂时状态和稳定状态的同步存在，这使得同步实验成为了可能。为系统运行提供了大量的精确数据，增加了实验的精准度。在这种仿真的环境中，工作人员可以进行更多的电力装置测试，有助于帮助科研人员建立起一个混合型的实时仿真实验室。

2实现了电力服务的智能化。当今时代，几乎每个行业都离不开电力的使用，失去电力系统的支持，许多行业将陷入瘫痪的境地。电力的广泛使用对电力系统的安全性和自动化程度都提出了极高的要求。电气自动化相关技术是电力系统智能化的重要组成部分，能够帮助工作人员更精确地进行系统运行设计工作，并能代替人力做到更精确的系统运行故障分析。这种智能化的控制方式，使得电力系统的运行更加高效准确。这种高度安全的自动化运行体系，使电力系统的服务能力迈上了一个新的台阶。

二、电气自动化系统主要模式在变电站的应用

1 对电气自动化系统中相对分散模式的应用

图1

电气自动化系统中相对分散模式是从90年代后出现的，并逐步在全国范围得到推广和广泛的应用。它的应用原来是将变压站以几个相对独立小区的形式呈现，通过对小区内部设备小室的建设，形成安装小室地点并对各项用于监控、安全保障的设备进行安装。对特殊控制设备，比如对波录、通信控制器、直流的安装仍然采用集中安装方式，以便实现其总控制功能。最后通过对工业总线网路的使用，实现总控制室与各个安装小室的互联。

分散控制系统（DCS）是一项将“四C”技术充分结合的新型计算机控制系统。“四C”即显示技术、计算机技术、通信技术和控制技术。DCS系统利用计算机网络或数据高速公路把不同地方的不同功能的计算机进行连接，依照分散控制、总体配置、集中管理、各司其职、信息共享的原则构建具有高可靠性、高性能的计算机控制系统。分散控制系统是一个闭环控制系统，安全可靠且维护方便，利于扩展。如图1。

2 对电气自动化系统中集中模式的应用

电气自动化系统中集中模式是：设置特殊的操作控制室，同时相应的对自动化模块通信模块、保护模块、监控模块进行安装。虽然这些自动化模块在一个控制室中集中放置，但是各个模块之间根本不存在任何的联系。这种电气自动系统集中放置方式，在电路外围的接口的有效扩展中发挥着重大的作用。但是在实际的放置过程中需要对不同档次的计算机系统进行使用，以完成变电站模拟量信息、数字量信息、开关量信息的集中采集、计算和处理。

3 对电气自动化系统中分层分散模式的应用

作为一种全监控的应用模式，分层分散模式的应用原理是对中低压变电站自动化模式的参照和利用。该过程中采用集中组屏的设备是高压线路、主变、母线设备中的通信、保护监控、中央信号。在设备小室中依照设备间隔进行监控、电容器、出线设备的安装，或者直接将上述设备在一次设备上进行安装，各个设备模块之间的互联应用的是通信规约和标准局域总线。同时这些模块的安装采用集中组屏的方式也较适宜。分散式结构的应用对变电站二次设备之间互联线的简化、连接电缆的大量节省、设备投入的降低发挥着重要的作用。其自身存在着较强的抗干扰力、安全可靠性高、维修保养操作简便、各器件之间组态灵活等特点。这些优点的存在使变电站系统中，对这种模式的应用十分的广泛，特别是随着当今电力水平的不断提高，在变电站自动化系统中有着很迅速的发展势头。

三、变电站电气自动化系统功能的有效运用

1 计算机保护功能的有效运用

对计算机保护功能的应用是为了保护变电站运行过程中使用到的所有的电气设备，包括对安全自动装置母线、变压器、线路等的保护。在变电站运行过程中，记录相应的故障并储存多套定值、显示自身修改定值。在变电站运行过程中，接受总监控系统命令，并对该过程中的工作步骤和对应的故障信息进行发送，诊断和处理变电站运行过程中设备出现的故障。对以往的定值进行有效的修改同时校对时间。在变电站运行过程中，为保障系统保护功能和控制功能的实现而采用标准规约。

2 采集和处理运行数据

变电站对自动化系统的应用，主要表现在对电气自动化具有的基本功能的应用，即对变电站运行过程中相关数据的采集和处理，其中变电站的脉冲数据、变电站的状态数据和变电站的模拟数据是其主要处理数据。对状态数据的处理包括对事故跳闸总信号的处理、断路器表现状态的处理、预告信号的处理、隔离开关表现状态的处理和一次设备告警信号的处理等。光电隔离方式和通信方式的应用使这些信号能够被有效的获取并在系统中成功的输入。对模拟数据的采集和处理主要包括对无功功率值、各段母线电压、电流、馈线电流等模拟数据的采集及处理。

3 能够及时准确的记录设备故障、事件播录测距

变电站对电气自动化记录功能的运用，是为了对设备故障和事件播录测距的准确记录。事件记录内容为：记录运行设备的开关跳合、保护动作序列。对各种配置的选用是为了实现监控系统中的通信功能，并通过对监控系统的应用实现分析、储存事件、故障功能。

4 电气自动化的操作和控制

通过对后台屏幕的应用，变电站的操作人员可以进行远程的操作控制变电站中的各项变电器设备。但是在实际的操作过程中，为了使因系统故障而无法进行设备操作的现象得到有效的避免，设计和建设变电站系统时应当注意对人工直接跳合闸的预先保留，这样一来即使系统出现了故障事故，变电站仍然能够正常的运行。

5 对自动化系统中自行诊断功能的应用

应用系统中各个插件的自行诊断功能，实现数据到远方调度中心和系统后台的输送。系统装置的本身可以及时的进行自检，使维护和维修工作能够更加方便快捷的进行。实时检查各项运行设备，有效的找出运行装置的自身缺陷和存在的故障，并对故障的出现位置进行有效的提示。

6 数据记录和处理的有效性

系统处理数据的工作任务是对变电站工作历史数据的有效处理，是进行变电保护、管理、上级调度中心所需数据的处理。详细的分为断路器运行动作次数的记录；对变压器和输电线有功、无功的记录；对断电器跳闸次数和累积数量的记录；母线电压最大、最小值应用时间记录等。在具体的操作过程中会根据实际的需要，在变电站运行中实现记录和处理数据。同时也可以通过调度中心和远动操作实行上述功能。

7 电气自动化系统中诊断功能的应用

电气自动化系统中诊断功能的应用原理是：对系统内部插件具有的自行诊断功能的应用。在对相关信息进行传递时，通过对其的应用使信息的传递数量大大的增加，并且能够进行时钟的统一设置、实现运行系统的维护和保护功能。

四、电气自动化在变电站的发展前景

新的电气自动化技术对现代化的计算机技术实现更高程度的应用，使得电气自动化技术在变电站中的应用体现出一种普及化的状态，具有代表性的是IED电力自动化技术。该项技术可以实现各个厂家对管理信息的共享和操作，是一种性能优良的电气综合自动化系统，为了规范这一系统的应用，国际上对这种自动化技术的应用出台了一些特定的使用标准。我国的研究人员在推动电气自动化的应用中主动将这种技术向国际标准靠拢，以便该项技术的应用和推广有一个更好的前景，目前已经按照IEC61850标准开始了电气综合自动化系统的研发。另外，电气自动化技术在变电站中的大规模应用，也必将推动以计算机技术为代表的现代信息及通信控制技术在智能控制工作中的应用进展。未来，多媒体、计算机、通信等技术也都将被吸纳成为现代电气自动化技术的一个重要组成部分。这些技术的综合应用也必将推动计算机技术在电气自动化控制中的应用更加深入。

结语

本文通过对变电站改造中对电气自动化系统主要模式的应用、变电站电气自动化系统的应用功能的简单分析，阐明了对电气自动化系统中相对分散模式的应用、对电气自动化系统中集中模式的应用、对电气自动化系统中分层分散模式的应用、计算机保护功能的有效运用、采集和处理运行数据、能够及时准确的记录设备故障、事件播录测距、电气自动化的操作和控制、对自动化系统中自行诊断功能的应用、数据记录和处理的有效性、电气自动化系统中诊断功能的应用。提出了电气自动化在我国变电站改造中得到了广泛的应用，特别是对具有较高、较先进的电气自动化技术的应用，对电网的高效、顺利运行、电力系统工作效率的提高都起到了重要的作用。

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