变电站直流系统智能操作系统的研究及应用

摘要：随着变电站建设规模加大，智能技术也逐步被引入变电站中。基于此，针对变电站使用的直流智能系统展开探讨，阐述直流系统与智能化的基本概念，对其在项目中的具体应用进行分析，最后总结其应用优势，以期为相关工程提供参考。

关键词：变电站;直流系统;智能化

1    直流系统

自动化系统是调控变电站运行的关键，为实现对操作信号的精确控制，需针对断路器的分合采取可靠的保护措施[1]。若变电站内部未形成足够的冲击电流，则要参考行业标准，采取科学的计算方法，对其做灵活调整。此外，还要保留足够的容量，一旦出现异常状况依然可以满足变电站在短时间内的运行需求。

在直流系统的设计方案中，可省去降压硅链，增设微机型监测装置，而为了掌握蓄电池的容量情况，需适配特定检测仪。变电站的运行必须得到特定直流电源的支持，其与通信模块的直流电源存在较大差异，二者不具备公用的条件，因此要独立设置，形成一套满足变电站运行需求的直流系统。

2    智能化概念

不同于人工操作方式的是，智能化的基本特点在于得到自动化技术的支持，在程序的调度下自发执行某些操作[2]。在常规变电站的基础上引入智能系统，可以改变电网调度依赖人工的局面，相关事宜可借助网络平台而实现。此外，通过智能化技术的引入，可以联合各地区变电站，彼此间实现信息的高度共享，而智能系统还具备为信息传输保驾护航的能力，能避免信息丢失。通过智能系统的引入，在变电站工作效率大幅提升的同时，还缓解了对环境的污染问题。

3    操作系统的研究及应用

3.1    蓄电池与绝缘监察置应用状况

蓄电池被广泛应用于变电站中，2003年是我国变电站发展的重要节点，原本大量使用的碱性镍镉电泡被取代。尽管如此，现阶段固定式铅酸蓄电池依然被广泛用于变电站。从研究资料来看，多数直流系统都使用到了绝缘监察装置，一系列的改造措施正在改变变电站工作系统不完善的情况。还有部分变电站在绝缘监察装置的应用方式上较为特殊，由大量分立元件构成。

3.2    类型概况

电源系统人机交互是本次直流系统的主要功能，应具备远程电源切换的能力，操作者可在变电站以外的区域进行一键式操作，避免误动作、误解读等问题[3]。

根据变电站直流系统的使用需求，适配合适的设备，此项工作要高度注重各柜体结构的特性，各厂家的设备型号、操作模式均存在一定的差别，因此在整个直流系统中应形成配套。

从部分设备厂家来看，所提供的直流系统并未增设隔离开关，取而代之的是采集熔断器等形式，当充电机获得直流电源后，整个柜体结构均通上了DC110 V/DC220 V直流电，一旦运行中某结构出现异常，检修人员的工作量与工作难度都有所提升，且由于熔断器的特殊性，检修工作伴随大量的带电操作行为，稍有不当将引发安全事故。若在直流系统的特定区域安装隔离开关，如蓄电池、充电机等处，此时仅通过隔离开关便可实现对直流系统的控制，自动化操作水平得到提升。

从各类新、老设备直流系统的基本特性入手，对其展开优化设计，主要目的在于：提升直流系统的自动化水平;除本地操作外，还衍生出了远程控制功能，达到精简操作流程的效果;一旦直流系统出现意外，检修工作可在安全环境下完成，避免因步骤繁多而产生误操作等行为，最大程度降低风险。对此，给出该构想的逻辑图，具体内容如图1所示。

3.3    技术特点

（1）引入厂家拓扑图，基于此方式反映各开关状态，将实际情况通过触摸屏呈现。

（2）引入显示拓扑图后，能够为操作者直观呈现遥测量。

（3）提供一键化控制功能，可实現对系统各细分部分的控制，典型的控制对象有直流独立运行、蓄电池充电模式等。

（4）模拟化分析，汇总操作步骤并通过显示屏直观呈现出来，以用户要求为基本出发点，达到一键操作的效果。

（5）经模拟化分析且确认各项流程无误后，系统执行该流程，其在运行过程中还具备自动化采集数据的功能，如直流量、交流量等，将检测信息与标准值对比分析，评定系统的运行状况。

（6）系统具有优良的兼容性，从配置上来看，主监控机选择的是通用接口，具备同时接入多个采集模块的条件，产生的数据能够及时传递至后台，为技术人员的分析提供依据。

（7）系统时间具有可调性。

（8）具有强大的数据记录能力，如各项操作的发生时间、开关状态等数据均可得到完整的记录。

4    优势概述

在传统变电站的基础上接入智能系统后，可实现对数据的自动化采集与传输，实时掌握电网工作状况，根据使用需求以自动化的方式调整运行参数，如内部电压等，确保电网处于稳定运行状态。因此，智能系统的引入能够为变电站的运行提供更充足的技术支持，其具备如下几点优势：

（1）精确性高。先进的光电变压器被广泛应用于智能变电站中，运行稳定性有所提升，敏感性更高，在各类高性能电子元器件的共同作用下，可提供保护与监测功能，准确捕捉变电站运行信息。

（2）自动化水平高。智能的突出特点在于自动化，省去了人工看护的繁琐环节，系统以电网运行状况为准做出灵活的调整。从自动化系统的运行模式来看，采取的是与检测系统协同工作的方式，通过监测装置的作用可获得实际运行数据，随即传导至终端设备，根据实际数据分析电网运行状况，生成结果后给出调节指令，电网系统获得指令后，将进入自定调节阶段，以确保系统运行稳定性。自数据采集开始直至最终的调节工作，整个环节都无需人员的参与。

（3）电网稳定性好。在社会不断发展的背景下，对电能的需求量逐步提升，为给用户提供高品质的电力服务，扩容成为主要途径。此时，由于电网运行规模的扩大，对电能传输稳定性提出更高要求，增设的大量电力元件在工作中会发出谐波，在其作用下电能传输稳定性有所下降。而通过智能系统的运用，则有效消除了谐波的影响，电能传输品质得到保障。

（4）通信质量提升。通过智能系统的调节，信息流通效率提高，解决了传统方式下信息传输滞后的问题。智能系统能够对电力传输状况做出准确的判断，根据分析结果选择通信通道，各模块的交流水平得到提升，可更为准确地传输信息，外界电磁波干扰得到有效控制。

（5）实时监控。智能变电站具备强大的监控功能，可实时获取主电网运行数据并及时传输至终端，若存在异常之处，则会给出调节指令，促使电网做出自动化调节行为，而检修信息也将被完整记录。

（6）兼容性好。现阶段，如太阳能发电等领域技术不断成熟，分布式能源不断被接入大电网中，各类型发电方式的特点有所不同，电网具备较强的兼容性尤为关键。智能系统的出现，从根本上解决了这一问题，如电厂和用户等主体具有相协调的关系，电网可维持稳定工作状态。

5    结语

本文围绕变电站智能化展开研究，提出直流智能操作人机交互系统，梳理了智能电网的基本特点，明确了其在变电站乃至整个电网中的应用效果。在传感器、通信等多个领域先进技术的支持下，应用直流智能操作人机交互系统，人工操作量减少，系统高效运行，为电力事业提供了可靠的技术支持。

[参考文献]

[1] 常惜阳.智能变电站发展现状与趋势的研究[J].电工技术，2019（20）：63-65.

[2] 郭美林.浅谈智能电网与智能变电站[J].中国设备工程，2019（18）：176-178.

[3] 谭睿.35 kV～110 kV变电站直流系统运行和维护方法探究[J].山西能源学院学报，2018，31（3）：36-38.

收稿日期：2020-03-02

作者简介：荣新智（1973—），男，河南商丘人，工程师，从事变电设备检修维护工作。