智能变电站自动化系统的结构及其工程调试技术

杨洪明，侯 顺

（贵州电网有限责任公司铜仁供电局，贵州 铜仁 554300）

0 引 言

智能变电站自动化系统的兴起，是在信息技术的支持下，为适应电力系统的发展提供有效的解决方案。一方面，信息技术的迅速发展为智能变电站自动化系统提供了先进的硬件设备和软件平台，为智能变电站提供了更精确、高效的运行管理。另一方面，电力系统智能化的需求推动了智能变电站自动化系统的发展。现代电力系统需要更高水平的监控、保护和控制能力，智能变电站自动化系统能够实现远程监视、故障诊断、智能调度等功能，提高了电力系统的运维效率和可靠性。总之，智能变电站自动化系统通过融合信息技术和电力系统的优势，为电力系统的安全、稳定和经济运行提供了有力支持，推动了电力系统向智能化、自动化方向迈进。

1 智能变电站自动化系统的结构

智能变电站自动化系统是基于信息技术和自动控制技术的电力管理系统，旨在实现对变电站设备的自动化控制、监测和管理。智能变电站自动化系统通过集成硬件设备、通信网络和软件平台，实现对变电站的远程操作、故障诊断、智能调度，以提高电力系统的安全性、稳定性与经济性。智能变电站自动化系统的主要功能包括监测、保护、控制以及通信。其中，监测功能通过传感器和数据采集设备，实现对变电站设备参数的实时监测，如电压、电流、温度等；保护功能通过智能保护装置，对变电站设备进行故障检测和保护动作，以防止设备损坏和事故发生；控制功能通过可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）或分布式控制系统（Distributed Control System，DCS）对变电站设备进行自动化控制和调节，以满足电力系统的需求；通信功能通过网络设备和通信协议，实现与电力系统内部和外部的数据交换与信息传输。其中，分布式控制系统如图1所示。

图1 分布式控制系统

智能变电站自动化系统是由过程层、间隔层、站控层3 个层次组成的复杂系统。每个层次都承担着不同的功能和任务，共同工作以实现对变电站设备的自动化控制、监测和管理。

1.1 过程层

过程层是智能变电站自动化系统的最底层，直接与变电站的物理设备进行交互。在过程层中，包括传感器、执行机构、采集装置等设备。首先，传感器是过程层的重要组成部分，用于采集变电站设备的参数信息，如电流、电压、温度等。这些传感器将实时采集到的数据转换为数字信号，并传送给采集装置。其次，执行机构是过程层的另一核心组件，用于控制变电站设备的操作状态。执行机构可以是开关设备、断路器、隔离开关等。根据指令，执行机构实现对设备的开关、断开、接通等操作。最后，采集装置用于接收传感器采集的数据，并将其转换为数字信号进行处理。采集装置可以将处理后的数据通过通信网络传输到上层系统供进一步处理和分析[1]。

1.2 间隔层

间隔层是智能变电站自动化系统的中间层，主要负责数据处理与控制。在间隔层中，包括保护装置、控制装置、通信设备等。首先，保护装置是间隔层的重要组成部分，用于检测变电站设备的故障并进行保护动作。通过对过程层采集的数据进行分析和判断，识别出设备故障，并触发相应的保护动作，以防止设备损坏和事故发生。其次，控制装置是间隔层的另一个核心组件，用于实现对设备的自动化控制和调节。根据监控系统传递过来的指令和数据，对执行机构进行控制，实现设备的开关、调节、操作等功能。最后，通信设备用于与上层和下层系统进行数据交换与信息传输，可以通过各种通信协议和网络接口，实现与其他层次之间的联动和数据传输[2]。

1.3 站控层

站控层是智能变电站自动化系统的最高层，负责系统的监测、管理和决策控制。在站控层中，包括监控系统、管理系统和操作人员界面等。首先，监控系统是站控层的核心组成部分，用于实时监测和显示变电站设备的参数信息。可以通过图形界面或其他形式，将变电站设备的状态、工作情况、故障报警等信息直观地展示给操作人员。其次，管理系统是站控层的另一个重要组件，用于对变电站设备进行管理和调度。可以根据设定的规则和算法，对设备进行故障诊断和维护计划的制定，以确保变电站的安全运行与良好性能。最后，操作人员界面是站控层的交互接口，供操作人员进行系统监控和管理。提供了丰富的功能和操作选项，使操作人员能够远程监视设备、下达指令和处理异常情况，从而实现对变电站的远程操作和管理。

2 自动化系统的功能

2.1 运行监控与控制功能

智能变电站自动化系统可以对变电站的运行状态进行实时监测和控制。通过传感器和监测设备，系统能够获取变电设备的电流、电压、温度等参数，并将数据传输到中央控制室。基于这些数据，系统可以对设备进行远程控制，包括开关操作、电流调节等，以实现对变电设备的精确控制。

2.2 保护与安全功能

智能变电站自动化系统配备了高级保护装置和故障检测设备，能够对变电设备进行准确的故障检测和快速的故障切除。当变电设备发生故障时，系统能够及时发出警报并采取相应的保护措施，以确保设备和人员的安全。此外，系统还具备防火、防爆、防雷等安全功能，提高了变电站的安全性和稳定性。

2.3 数据管理与分析功能

智能变电站自动化系统可以对大量的运行数据进行采集、存储、管理。通过数据库和云平台技术，系统能够对历史数据进行存档和查询，并生成相关的报表与分析结果。这些数据和分析结果可用于运行状态评估、设备健康监测、运行规划等决策过程，提供科学依据。

2.4 远程监控与管理功能

智能变电站自动化系统支持远程监控和管理，即使在不同地点或时间，用户也可以通过网络连接访问变电站的实时数据和状态信息。这为运维人员提供了更加灵活和便捷的工作方式，减少了出差和现场操作的需求。此外，远程监控还能够提高对变电站的响应速度和故障处理效率。

3 智能变电站工程调试技术

3.1 工程调试基础

调试基础主要包括硬件检查与测试、软件配置与校验2 个方面。在硬件检查与测试中，首先要对设备进行检查，确保其完好无损并符合设计要求。其次对接线进行检查，确认其正确连接并检查接地装置的连接情况。最后对各仪器仪表进行校验和测试，确保其准确可靠，并与控制系统进行联动测试。在软件配置与校验方面，需要进行控制系统的软件配置，包括设备参数、通信参数、逻辑控制等。然后进行软件的校验，核实软件逻辑与实际设备状态是否一致，确保系统的稳定性和安全性[3]。

3.2 工程调试原则

调试原则主要包括安全第一和系统性原则。安全第一是调试的基本原则。在进行调试前，必须对设备和系统进行全面的安全评估，并制定详尽的安全措施与应急预案。调试工作中，严格按照操作规程和安全操作程序执行，注意防止电气风险、机械伤害等潜在危险，确保人员和设备的安全。系统性原则是进行调试的重要原则。调试工作要逐步有序地进行，从局部到整体，分步骤进行，逐一验证功能和性能，确保每个环节都得到正确有效的调试。同时，要注重联调，确保各设备之间的相互配合与协同工作，保证整个系统的稳定性和可靠性。而在调试过程中，还应注重记录和归档工作，详细记录调试方案、参数设置、测试结果等信息，以便日后的维护和故障排查。此外，调试过程中的数据和信息要及时共享给相关人员，提高整个团队的配合与沟通效率[4]。

3.3 现场调试

现场调试主要包括设备调试和系统调试2个方面。设备调试是指对智能变电站中各个设备进行独立测试和调试。首先，检查设备的安装情况和接线是否正确。其次，逐一对设备进行功能测试，包括开关、保护装置、变压器以及电容器等设备的动作、测量、控制功能测试。最后，确保每个设备能够正常运行，并根据设计要求进行参数配置和校准。系统调试是指对整个智能变电站系统进行联调和综合测试。通过模拟实际操作场景，测试各个设备之间的通信和联动性能。调试系统的功能包括自动化控制、保护装置、监控系统以及远程通信等，确保系统的稳定性和可靠性[5]。

4 结 论

在智能变电站建设和运行中，合理的系统结构设计与有效的调试技术是保证工程质量和稳定运行的关键。应密切关注新技术的应用和创新，进一步完善系统结构和调试技术，以满足未来电力系统发展的需求。只有不断更新知识，紧跟时代步伐，才能推动智能变电站自动化系统的进一步发展和应用。