數字化變電站自動化技術探討

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摘要：隨著計算機網絡技術的不斷發展，自動化技術已經深入至多種行業領域并發揮了重要的作用。在現代化的變電站系統建設發展中，數字化建設已經成為重要的系統發展方向，而自動化技術的應用則是促進數字化系統發展的重要基礎。本文簡要地對數字化變電站中的自動化技術應用進行分析，并就自動化技術的應用功能進行探討，以期為促進變電站的數字化發展和自動化技術的應用效益提升提供參考。

關鍵詞：數字化變電站；自動化技術；技術應用；功能

在社會經濟與科學技術的發展帶領下，自動化技術在變電站建設中的應用水平逐漸提升，其不僅有力的促進了電力系統的現代化發展，用時還有利于電網調度可靠性的有效提高，同時為該系統實現安全穩定運行提供了重要的技術支持，最終實現了變電站的數字化發展。所以，當前的設計研究人員應當對自動化技術的應用發展進行深入研究，不斷實現數字化功能完善，使其服務于電力資源的合理配置并推動我國的電力行業實現不斷發展。

1數字化變電站中的自動化技術應用

1.1光電量測技術

對于數字化變電站來說，傳感器工程應用所具備的穩定性能是十分重要的。其主要分為光電式與電子式兩種類型的電流/電壓互感器。其中數字化變電站中所應用的光電測量技術主要由互感器、交換器、信息處理設備以及連接光纜共同組成。其中根據原理進行變換器分類主要分為半常規與電—光兩種類型。其中，前者的電壓變換原理主要是依靠電阻與電壓分壓實現，其中電阻的計算方式為I1=j•（L/N）•I2•（1/R+r+j•L）,R=U/I1.電流變換原理主要是依靠帶鐵芯微型CT來實現的。而后者的電壓變換原理主要是依靠逆電壓效應來實現的，電流變換主要依靠法拉第效應來實現。其主要的系統構成結構有分別針對電流采樣與電壓采樣工作的電流變換器，以及電壓變換器與光電接口裝置幾部分，并且利用光纜裝置進行連接。圖1即為光電測量技術的基本光路原理。

1.2系統中的合并單元技術

合并單元技術是數字化變電站中全新的物理元件，其合成功能主要是針對由二次轉換器所提供的電流與電壓數據。該系統主要是由七個以上的電流互感器與五個以上的電壓互感器共同構成單元組，并將該單元組中輸出的瞬間數字信號填進數據幀內，這就使得數據信號具有更高的優越性。另外，互感器與監控系統、計量與保護裝置之間的聯系也是利用該技術來實現的，接收由互感器傳出的信號數據并將其進行轉化后傳出，并且在這同時進行同步信號的收集，為系統運作的二次設備進行精確的電壓與電流提供。

1.3集成與智能的開關設備

對于變電站來說，其在實際工作中有必要實現一次與而二次設備的集成操作。與傳統的互感器進行比較而言，光電量測系統為實現設備集成與結構優化工作創造了條件。就當前的系統研究工作已經實現了多種高壓設備集成技術，其主要包括了針對互感器和斷路器的量測技術、智能化的斷路器以及智能開關設備等。目前已經出現了一種在SF6斷路器基礎上研發的半封閉組合電器，其形成原理主要是將SF6氣體填充進金屬殼中，并在該金屬殼中將斷路器、隔離與接地開關裝置以及變換器進行合理組合，并利用集成開關設備系統實現出線。

1.4系統中的網絡通信技術

變電站的自動化發展主要是依靠系統中的網絡通信技術來實現的。而在當前的數字化變電站中常見的網絡技術包括交換式的以太網技術、IEEE802.1p排隊特性、虛擬化局域網以及快速生成樹協議幾部分。變電站在進行網絡通信技術應同時主要是結合了抽象通信服務接口使其實現了自動化功能的獨立性建設，有利于先進的網絡技術的高效應用。同時，抽象通信服務接口中也對IED進行了隱藏，將多種功能在IED中進行存儲和分配。但是也存在著部分不支持IEC61850標準的通信服務接口。在實際技術應用中，只需要引進ACSI網關裝置就能實現設備接入操作。其中，IEC61850協議實現模式如圖2所示。

1.5系統中IED設備的互操技術

IED設備即為智能電子裝置，其可組合在一次設備當中進行應用，并且該技術的主要應用功能是為實現數據收集做準備，并對數據的輸入與傳輸進行控制。該技術與系統中的光纖通信和二次系統技術共同投入應用，是實現對變電站進行的監控與維護工作的基礎。而智能電子裝置本身具備的互操技術更是為維護軟硬件投資提供了支持，可實現對多種產品的有效集成。所以，在不斷推進IED設備的互操技術應用的同時，還應當進一步進行技術優化，研究人員可采用一致性測試與性能測試來進行優化實驗探究。

1.6系統中的信息同步技術

數字變電站系統在進行數據采樣操作時，為避免由于相位與幅值差異而造成采樣數據誤差，應當在統一時間點進行統一化的數據信息采集。GPS接收裝置應當安裝在通信服務器中，為進行數據采集工作的光電式互感器等提供對時服務。同時利用網絡時間協議進行間隔總線設置，以此來實現系統內的設備采樣同步，并將同步時間的誤差控制在1ms之內。但在收集數據同步采樣過程中，系統的總線承載過大，實際誤差范圍應當控制在1us之內。所以，應當將以IEEE1588標準作為同步標準，在這基礎上設置的時鐘系統是由多個節點共同組成的，并利用網絡實現節點連接。這樣不僅可以實現系統網絡的同步性能提高，同時避免了實際操作過程中繁瑣的通信同步過程，最終實現通行時間與執行時間的有效分隔。

2數字化變電站中自動化技術的主要應用功能

2.1計算機保護功能

自動化技術的應用可實現對計算機設備的有效保護，其不僅包括了電氣設備，還涵蓋了自動化裝置、變壓器以及母線等多種系統環節。在變電站的實際運行過程中，其還具備對系統內的故障進行記錄與存儲的功能。同時，其還在接受控制指令的同時進行運行流程和故障信息的傳遞，再進一步地就設備運行故障進行正確的診斷與處理，完成定值修改與時間校對。

2.2對系統運行數據進行收集與處理

自動化技術應用的另一重要功能即為高效地對系統運行數據進行收集與處理。并且其主要的數據收集與整理工作是面對系統脈沖、狀態與模擬的。其中針對系統狀態的數據收集主要包括事故跳閘、斷路器運行、預告信號以及隔離開關等方面的狀態。而針對系統模擬的數據收集與處理工作主要包括對電壓與電流等模擬的數據收集與處理。

2.3自動診斷與控制功能

在數字化變電站中運用自動化技術能實現系統本身自動化的進行診斷與檢查，并根據診斷結果進行系統維護，同時在開展自動診斷功能時，其還能就系統的具體缺陷位置進行判斷與顯示，為系統維修工作提供了幫助。另外，該技術的應用還能保證系統操作與控制自動化的實現，相關工作人員能在實際工作中的系統設備進行遠程控制。另外，自動性能的實現還對跳合閘現象進行了考慮，避免由于系統故障的意外出現而造成相關設備出現應用癱瘓，影響變電站的正常運行。在該技術的支持下，已經基本實現即使系統出現故障，操作人員依舊可依靠自動化操作來實現系統運行。

變電站的數字化發展離不開自動化技術的應用支持。其主要涉及到數字化的光電量測、單元合并、智能化開關設備、網絡通信、設備互操作性能以及信息同步技術等。其在系統運行中的主要功能優勢包括對計算機進行維護，精確快速的進行相關數據的收集與處理工作，自動對設備功能進行診斷以及能滿足操作人員對于自動化操作與控制的需求。所以，在數字變電站中加強自動化技術的應用與發展對于實現變電站現代化發展是十分重要的，相關研究人員應當加強對該技術的應用研究。

作者:成祥祥 單位:渤海大學工學院

引用：

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