无人值守变电站发展与电力自动化应用

周鑫 余海

【摘 要】当今电力系统的技术发展日趋成熟，无人值守变电站的出现开始取代人工值守操作化的变电站，电力系统发展到电力自动化应用阶段。在这个发展阶段，变电站除了自身的工作效率得到提高之外，还为整个电力行业节省了大量的人力物力资源。本文就结合无人值守变电站的发展，谈谈电力自动化的具体应用。

【关键词】无人值守；变电台；电力自动化

无人值守变电站，顾名思义，就是变电站内没有值班工作人员进行常规的操作、对电力安全进行监控。作为一种新兴模式，无人值守的变电站一方面减少了值守人员的劳动力报酬开支，有效节约整个电力系统运行的成本费用，另一方面也提高了变电台的管理效率，使得电网技术更加智能化。电力自动化综合利用了电子装置设备、计算机网络技术、仪器表盘等各种相关技术，实现了变电台的整个发电过程的检测、监控、管理、优化，能够在达到发电生产效率最优化的最终目标的同时，兼顾电力能源的低消耗量和电力系统运行的安全。

一、无人值守变电站的发展历程

1.自动化无人值守变电站的出现

在20世纪60年代以前，我国变电站一直是使用人工值守的模式，这种模式的缺点表现为投入的人力物力管理成本较高，值守人员的效率低下。随着20世纪80年代中期北京清华大学研制并实际运行了35kv变电站自动化系统后，无人值守变电站的使用才正式在全国普及，它在提高变电站管理效率和节省管理成本方面，都有了质的提升。

2.智能变电站的应用

智能变电站的突出特点是采用了先进的智能设备，这种智能设备能够迅速实现变电站的网络信息传达、信息资源共享、数字化手段操控，对于数据的信息的采集，它也可以完全实现自动化手段，例如自动化采集、自动化测量、自动化控制、自动化保护等多种功能，而且还能够实现一些高级化功能，例如根据自身适应的需要来实现对电网的实时控制、变电站联网的决策分析以及协同交汇技术，这样的高级智能可以让相邻的变电站之间实现信息的调度。

与传统的变电站相比，在智能变电站中加入了大量的新设备和新技术的使用，例如新设备中的电子互动感应器、智能化接收器、交换机设备等方面的应用给变电站的信息传输带来了便捷，再结合状态监测和智能辅助控制技术，变电站的智能化系统就基本形成。具体改变表现在如下方面：

（1）智能变电站的二次设备采用网络化装置，电信告警信号、直流和交流电压控制采用GOOSE技术，该技术是由IEC61850通信规范所定义的一种通信机制，具体功能是用于快速传输变电站的命令、告警、指示的信息，同时也可以传送开关量和诸如变压器温度、档位的模拟量。智能电子设备IED负责单个GOOSE信息的发送和接受。

（2）状态监测系统和智能辅助控制技术可以及时一次性获取到各种特征的独立变量，进而分析判断设备的可靠性能，及早发现电路系统潜在的故障，保证用户安全用电。

（3）变电站的图像监视、主变压器的防火报警、采暖通风等辅助系统都需要一个智能化的系统来统一控制管理，智能变电站的物联网技术就能很好地把这一些孤立的辅助设备有机地整合起来。

二、电力自动化应用分析

网络计算机的设置在电力自动化的运用过程中发挥着重要的作用，它能够针对变电站的实际运行情况进行相关的管理与分析。变电站管理程序的规范化和效率化在很大程度上来说，是由于电力自动化的应用后产生的价值，具体表现为以下方面：

1.电力传送制动技术的应用

在整个电力传送制动系统中，变频器是整个传送制动技术的关键因素。在电力传动运行过程中的变频调速，主要就是靠变频器的正常运转来实现的，它由几个基本部分组成：整流器（交流电变直流电）、逆变器（直流电变交流电）、滤波器、制动单元、驱动单元、检测单元、微处理单元等组成。变频器在电力设备中的运用越来越广泛，例如它可以用于产品的节能减排、减少资源消耗，可以说谁研究出先进的变频器系统，谁就占据了电力行业技术市场的鳌头。以瑞士的ABB公司为例，作为全球电力化技术的领导企业，该公司是由瑞典的阿西亚公司和瑞士的布朗勃法瑞公司合并而成，为世界范围内提供发电机和低压产品，例如可用于全部涡轮机类型的变压器、发电机、中低压产品以及二次回路变电站，目前已建立了世界范围内规模最大的变压器生产制造基地和绝缘体制造中心。

2.人工操作与计算机运算整合化应用

如今科学技术行业正处于飞速发展的阶段，电力技术对变电站的设备要求也更为严格。变电站二次回路里的直流电源屏作为承载提供直流电控制和保护电源开关的关键设备，直接影响着人们对变电站供电量的需求。目前国际上通用的直流电源屏都采用的是软开关技术，这种技术是应用物理中的简谐振动原理， 使开关器件中的电压按正弦或准正弦规律发生变化，把多级变换的交流电变成稳定的直流电。当电流为零时， 变换器关断；当电压为零时，变换器开通 ，从而减少开关损耗和用电安全。最后，智能后台设备系统就可以通过可编程逻辑控制器（PLC）将采集到的开关用量和电流、电压输入输出模拟量进行计算机运算处理，使它们可以获得人为的控制。

3.信息通讯网络技术的应用

建立一个稳定性好、传输速率快的通信网络一方面是变电站自动化的必然条件，另一方面还是整个电力系统运行实现管理自动化的前提基础。在计算机网络技术还没有来临的时代，电力系统传输信息只能依赖于简单的异步串行通信技术，这种通信技术传播速率相对较低，系统站点间的应用扩展十分困难，整个通信网络显得过于凌乱复杂。当计算机网络技术兴起之后，特别是应用到变电站的自动化系统中时，信息的传送在频带宽度的可容性、稳定性、扩展性、经济性和兼容性方面都有了质的提升，局域网的优势在于数据传输速率很快，传播距离很短，不会产生很多错误代码，其中以总线型拓扑结构的以太网应用程度最为广泛，其他的局域网类型，如FDDI网、Token Ring令牌环网也比较常用。

三、结束语

伴随着我国电力科技的不断研究和探索，无人值守变电站在发展的过程当中其范围规模也会越来越大，这正是因为它不但能够提高变电站的管理效率，这种管理效率来自于电力行业的劳动力资源的减少，而且还促进了我国电力系统行业的发展，进一步促进了社会效益和经济效益的提升，为电力系统的安全运行和稳定发展起到了重要的积极作用。总而言之，无人值守变电站发展的成功也是和电力自动化的应用息息相关的，这种高科技智能技术在符合社会科学技术发展潮流的同时，也最大程度地满足了人们的日常用电生活，相信在无人值守变电站未来的发展中，人们会对其中的电力自动化技术应用系统获益更多。对于变电站数字化技术应用而言，无人值守并不是电力行业不需要科技人才，关于电力自动化的研究项目也绝不仅仅是一个短期工程，必须顺着科技浪潮的脚步不断前进，才能够获得国家所需要的可持续化发展。

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