自动化技术在数字化变电站中的应用

熊鹏辉

摘 要：随着计算机技术的飞速发展和变电站的广泛应用，变电站系统的数字化已经成为未来变电站发展的主要方向。电力系统自动化技术让变电站的数字化从理论走向现实。数字化变电站应该从自动化技术相关概念入手，分析电气自动化技术的作用以及自动化系统的组成结构，再对数字化变电站的应用进行说明，旨在提高变电站的综合运行水平。

关键词：自动化技术；数字化；变电站

随着当前电力行业的发展和技术革新，电力系统中的自动化及时产生了广泛的应用。作为电力系统中的重要组成部分，变电站也在不断革新自己的技术水平。电压互感器等机电一体化设备的出现，不但提高了电力系统的现代化水平，也让国家电网更加的稳定，为电力系统的安全性提供了保障。这些新的技术为变电站带来新的革新方向，让数字化变电站的自动化配置成为可能。因此，企业需要合理利用电力资源，为我国电力系统的健康有序发展贡献自己的力量。

1 数字化变电站

变电站一般是由分层布置进行结构排布，间隔层、变电站层和过程层、站控层构成[1]。间隔层是保护装置以及故障过滤器等设备，能够实现实时数据传输；过程层是直接采集电力系统的电气量设备；变电站层包括操作员站、主机等设备，需要汇总全站的实时数据，在接受命令后实现人机相连，从而对过程层和间隔层进行在线维护。

变电站作为电力系统的重要组成部分，不但需要变换电压等级，而且还要做好电能配送工作。整个变电站的系统从电能传输分配到系统测量和监视，再碰到故障的时候能够及时得到反馈。数字化变电站系统作为综合性的数字化系统，由于科技的进步，让计算机技术和电子通信技术的处理受到更多的应用。这种功能性的组合升级和设备简化模式，提高了变电站的安全稳定程度，降低运行成本的同时，提升了企业经济效益。

2 数字化变电站自动化系统结构分析

2.1 过程层

数字化变电站的自动化系统中的过程层，可以有效地检测电力系统运行中的电气量[2]。电气量能够将电压和电流等因素直观的显示出来，在完成基础数据的同时，对电气量的数字进行精确的测算，达到更好的效果。传统检测电气量的方式已经无法将过程层中的数据精确的显示出来，只有充分利用光电电流互感器代替原有的电磁式电压互感器，才能够提高检测的精确度，促进我国电力系统的发展。

过程层主要应用于电压、电流以及各种分类检测，通过设备计算出有功功率、无功功率以及电能量。对变电站设备的数据进行检测并做好相关数据统计，将获取到的数据信息详细记录。数字化变电站的自动化系统，可以有效将系统中运行设备的参数进行准确的在线统计，尤其是设备的温度和密度是关系到变电站最重要的参数，只有将这些设备工作状态的具体数据记录清楚，才能够确保正常发电工作。数字化变电站的过程层可以通过相关操作进行有序的执行，包括电容量的执行和控制，通过对变压器的调节对直流电源的操作进行合理化配置，以确保变电站的正常发电。数字化变电站自动化系统的过程层自身具有智能效果，不但能够将每一个动作进行精准化控制，而且能够对命令进行判断，保证电力系统的安全稳定进行。

2.2 间隔层

数字化变电站自动化系统的间隔层，主要的功能是有效的对间隔层相关设备和资料进行统计；有效保护和控制相应的设备，完成对本间隔的必要操作以及命令，将系统控制中心發出的数据采集与运算命令优先控制，实现数字化变电站自动化系统过程层和站控层之间的高速通信；有效提高数字化变电站自动化系统网络的可靠性。数字化变电站的每一层功能都有自己的作用，变电站间隔过程中产生的实时数据能够将信息汇总，完成一次设备的保护控制。另外，在控制间隔操作的锁止功能中对数据采集与整理进行优先控制，起到了十分重要的过渡效果。

2.3 变电站层

变电站层是数字化变电站的重要组成部分，可以通过每一层的既定程序向数字化变电站的系统调度与控制发送相关的数据，接收数字化变电站的系统命令并且转发给过程层和间隔层进行执行，同时对间隔层与过程层中的设备进行维护，将故障分为几类方便分析。

2.4 站控层

站控层的功能是针对数据库的信息进行刷新，通过定时登陆变电站的数据库，按照规定的要求将数据库内的信息上传至调度中心，将有关指令反馈给过程层和间隔层。站控层还具有在线编程的功能，实现监控和人机交互要求，对于过程层中的问题进行修理，为故障提出了分析的可能，这些人性化操作功能可以进一步保证数字化变电站的良好运行。

3 自动化技术在数字化变电站中的优势

3.1 提高设备运行可靠性

传统的变电站基本用电缆传输，整个系统的运行都需要大量的人力和物力资源，并在系统后期运行的维护管理中存在不同的问题。数字化变电站的运行主要以光纤为主，实现了电磁兼容的问题，进一步实现了高低系统的电气隔离，与传统变电站相比，减少了设备的维修与投入的人力和实践，将成本缩小到最低化。自动化技术在数字化变电站中的应用以光纤或者网线取代了传统的二次回路线路，降低了变电站运行的复杂性，在原有程度上提高了系统运行的稳定性。

3.2 提高测量精准度

变电站设备运行数据的收集，一般都是为了保障正常速度采用同期的方式，系统采用并联方式，任选一台达到额定输出的机组，到合闸上供电，其他机组与该机组同步之后在进行依次的合闸供电。

3.3 实现信息共享

自动化技术在数字化变电站当中的应用让变电站从计量到监控都实现了网络电流信息、电压信息和变电站的运行状态等信息同一网络接收。变电站的控制信息不再需要信息收集和执行。自动化技术在数字化变电站的应用可以更好的实现信息共享，在原有基础上提升了变电站系统的可操作性，也降低了成本。

4 自动化技术在数字化变电站的应用

4.1 模拟系统在数字化变电站的应用

在我国的电网的建设中，变电工程正在逐渐向数字化和信息化迈进，呈现出自动化的特征。当前我国的电力行业还处在基础阶段，未来的发展还需要不断革新。动态仿真系统能够对数字化变电站的故障进行演练或者进行仿真模拟，从而对电路充分进行保护，无论是线路还是变压器都能够得到有效监控，让风险降低。电气自动化的驱动技术能够在最大程度上实现电力的稳定发展，让电力科研人员将同步实验成为可能。只有精确的数据才能够为稳定系统提供强有力的依据，增强仿真实验的精确度，科研人员在仿真的模式下进行电力的测试，更容易发现问题并且及时解决，创建混合型的电力仿真实验室。

4.2 设计结构的应用

随着计算机技术的不断革新和发展，只有分散式的结构设计才是设计的重中之重。在分散式的结构设计之中，变电站的输入和输出都是将零件应用于开关柜当中。因为技术先进和完善，在分散式结构中加大了技术的力度和应用频率，让变电站的自动控制更加完善。

对于分散式结构的自动化控制系统，将采集、处理和遥控等命令集中在现场的每一个部件之上，工作的部件将信息从自身输入到计算机当中，變电站的工作也随之被控制，这种设计的方式非常合理简便，大大降低了检修工作的难度，遇到问题的同时可以尽快解决问题，使变电站运行的安全性和稳定性更高。

4.3 集中处理数据信息

变电站的数字化网络框架当前为集中又分散的结构，这个结构的运算核心就是运行工EC6185。对于标准的站控层设备，还需要标准的间隔层和过程层来合并单元，以便及时准确的执行通信的共享。在变电站中针对220伏以及110伏的高压进出线就可以运行工EC6185。对于一些中低压单元，由于基本的采用室内开关矩形式，这种模式会将通信网络进行统一，设备和站控层之间的通信交流十分顺畅，数据化模式更加简便，数字网络化的远程操控也会变得更加简单。自动化系统可以将插件本身的自行诊断功能移到调度中心。系统的装置本身应该及时自我检查，确保变电站系统的维护和维修，每一个系统的运行设备都要实时检查，只有这样才能够快速有效地查找运行装置所存在的缺陷和故障，有效提示故障的位置。

5 结语

在传统的变电站当中，由于技术和人员等原因常常会有很大的问题，但是我国的电力资源需求量大，只有通过自动化的技术，将数字化变电站逐渐建立起来，才能够提高变电站的工作效率，输出更加稳定高效的电能，为我国的经济发展做出贡献。数字化变电站系统的建立和实现，对我国的自动化技术有着深远影响，从而推动经济的发展。数字化变电站自动化系统的实现，对电网自动化技术的发展和推广具有促进作用。想要数字化变电站自动化的功能进一步优化，还需要对变电站的优点和缺点进行深入研究。

参考文献：

[1]马天涛.自动化技术在数字化变电站中的应用分析[J].中国电力教育，2014，2，（12）：229-230.

[2]邢耀杰.自动化技术在数字化变电站中的应用研究[J].电子世界，2014，3，（14）：42-43.