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更新時(shí)間：2023-11-21
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吳柯霓
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：隨著時(shí)代的進(jìn)步和發(fā)展，在當(dāng)前的變電站設(shè)計(jì)上，數(shù)字化變電站設(shè)計(jì)成為一種趨勢(shì)。其也成為未來(lái)我國(guó)變電站設(shè)計(jì)的核心研究方向和趨勢(shì)。當(dāng)前來(lái)說(shuō)，我國(guó)在數(shù)字化變電站的設(shè)計(jì)上，綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用，在整個(gè)變電站設(shè)計(jì)上也有作用發(fā)揮。為此在進(jìn)行觀點(diǎn)分析上，本文圍繞當(dāng)前我國(guó)數(shù)字化變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展問(wèn)題進(jìn)行了觀點(diǎn)的闡釋和分析，并對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望和分析。
關(guān)鍵詞：數(shù)字化變電站；綜合自動(dòng)化系統(tǒng)；發(fā)展
結(jié)合目前來(lái)說(shuō)，隨著技術(shù)的不斷升級(jí)和發(fā)展，數(shù)字化變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)成為我國(guó)在變電站設(shè)計(jì)上的主流趨勢(shì)。相較于傳統(tǒng)的變電站來(lái)說(shuō)，數(shù)字化變電站能夠有技術(shù)優(yōu)勢(shì)，是我國(guó)變電站設(shè) 計(jì)未來(lái)的主要發(fā)展趨勢(shì)和方向。對(duì)于數(shù)字化以及自動(dòng)化的研究來(lái)說(shuō)，基于高新技術(shù)的引入，合理實(shí)現(xiàn)技術(shù)問(wèn)題的解決，能夠基于本質(zhì)角度出發(fā)，促使我國(guó)數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)有較為出色的應(yīng)用效果，推動(dòng)我國(guó)數(shù)字化變電站自動(dòng)化綜合系統(tǒng)研發(fā)水平的不斷升級(jí)。
1 數(shù)字化變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)
數(shù)字化變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在應(yīng)用上，其不僅有較為出色的可擴(kuò)展性，而且整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用相對(duì)簡(jiǎn)單，有較為出色的兼容性，所以在當(dāng)前國(guó)內(nèi)很多變電站中，其都有較為出色的應(yīng)用價(jià)值。而且從目前的 應(yīng)用現(xiàn)狀來(lái)說(shuō)，數(shù)字化變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)不僅有較為穩(wěn)定的運(yùn)行表現(xiàn)，且有較為出色的運(yùn)行效率，而且可以降低人工資源的耗費(fèi)，確保實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守？梢哉f(shuō)，數(shù)字化變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的出現(xiàn)，能 夠促使我國(guó)在電網(wǎng)運(yùn)行和管理上取得更為出色的運(yùn)行效益，同時(shí)也可以更好的滿足當(dāng)前我國(guó)在變電站系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的需求。同時(shí)企業(yè)是我國(guó)未來(lái)實(shí)現(xiàn)變電站建設(shè)的核心方向和趨勢(shì)。
2 數(shù)字化變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn)解讀
圖1展示的是當(dāng)前數(shù)字化變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的布局結(jié)構(gòu)。
圖1數(shù)字化變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)架構(gòu)
通過(guò)引入數(shù)字化變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，促使在變電站的管理上，有更為出色的管理效益，充分實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理目標(biāo)。數(shù)字化變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的突出特點(diǎn)是：
2.1數(shù)字化的數(shù)據(jù)采集
對(duì)于數(shù)字化變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)而言，其在工作開(kāi)展上，采取的是全自動(dòng)數(shù)據(jù)采集方式，為此也致使其在進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)獲取上，有較為出色的自動(dòng)化表現(xiàn)，可以基本滿足自動(dòng)化系統(tǒng)管理需求。結(jié)合 圖2展示內(nèi)容，通過(guò)測(cè)控裝置的搭載，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)測(cè)控，并借助通信處理完成數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸。
圖2 數(shù)字化變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集
2.2 系統(tǒng)分層分布化
對(duì)于數(shù)字化變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)而言，其從初誕生，采取的是集中式管理模式，而今開(kāi)始采取分布式系統(tǒng)。基于分布式系統(tǒng)的引入，促使在進(jìn)行數(shù)字化變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，其可以充分契 合當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展需求，同時(shí)實(shí)現(xiàn)開(kāi)放式的管理，針對(duì)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中的設(shè)備運(yùn)行情況做出精準(zhǔn)的記錄，同時(shí)也可以確保系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，能夠?qū)崿F(xiàn)響應(yīng)速度的進(jìn)一步提升。
2.3 信息交互網(wǎng)絡(luò)化依舊信息應(yīng)用集成化
在當(dāng)前的數(shù)字化變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，其引入了更多先進(jìn)的技術(shù)以及設(shè)備，促使在進(jìn)行系統(tǒng)研發(fā)上，有更為出色的運(yùn)作效率。比如當(dāng)前在進(jìn)行數(shù)字化變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，其在互感器的使用上，選擇的是新型互感器，這些互感器在工作過(guò)程中不僅有較低的工作效率，同時(shí)也有較為出色的數(shù)字化應(yīng)用表現(xiàn)，能夠更好的了滿足系統(tǒng)工作需求，可以實(shí)現(xiàn)一些大電流以及高電壓到相應(yīng)數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換需求。
3 數(shù)字化變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展
隨著時(shí)代的進(jìn)步和發(fā)展，越來(lái)越多新技術(shù)引入也促使數(shù)字化變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)成為未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)。在當(dāng)前時(shí)代背景下，隨著更多優(yōu)勢(shì)技術(shù)的引入，也必然會(huì)促使數(shù)字化變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng) 在應(yīng)用上，實(shí)現(xiàn)更多優(yōu)勢(shì)技術(shù)的引入，提升數(shù)字化變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)作效果，促使其能夠?yàn)楦锰嵘覈?guó)變電站系統(tǒng)的運(yùn)作提供切實(shí)的技術(shù)支撐和保障。
3.1新型高壓斷路器二次系統(tǒng)的引入
在實(shí)現(xiàn)數(shù)字化變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，新型高壓斷路器二次系統(tǒng)是采用微機(jī)、電力電子技術(shù)和新型傳感器建立起來(lái)的，斷路器系統(tǒng)的智能性由微機(jī)控制的二次系統(tǒng)、IED和相應(yīng)的智能軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)， 保護(hù)和控制命令可以通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)到達(dá)非常規(guī)變電站的二次回路系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)與斷路器操作機(jī)構(gòu)的數(shù)字化接口。通過(guò)該系統(tǒng)的引入，實(shí)際上為達(dá)成數(shù)字化控制提供了必要的基礎(chǔ)支撐和保障。該系統(tǒng)在使用上，有較為出色的線性度，在實(shí)現(xiàn)上，也可以實(shí)現(xiàn)輸出信號(hào)和IEC的直接接口。該系統(tǒng)的引入，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，卻使系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值得以提升。未來(lái)，隨著越來(lái)越多新技術(shù)的引入，也必然促使我國(guó)在數(shù)字化變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的研發(fā)上，取得更為出色的成績(jī)，促使其能為改善我國(guó)變電站的日常運(yùn)營(yíng)和管理，提供更為出色的管理效益支撐。
3.2 綜合自動(dòng)化軟件系統(tǒng)的搭載
在數(shù)字化變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)的過(guò)程中，其中綜合自動(dòng)化軟件系統(tǒng)是其中的關(guān)鍵技術(shù)。通過(guò)該技術(shù)的引入，確保在自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)建上，能夠借助自動(dòng)化軟件系統(tǒng)的應(yīng)用，更好的達(dá)成自動(dòng)化系統(tǒng) 控制目的。目前我國(guó)在綜合自動(dòng)化軟件系統(tǒng)的應(yīng)用上，相應(yīng)的技術(shù)不斷發(fā)展，技術(shù)水平也得到了不斷的提升。在這種背景下，也為更好推動(dòng)數(shù)字化變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)構(gòu)建提供了切實(shí)的軟件系統(tǒng)和智能化技術(shù)支持。通過(guò)這種方式，對(duì)于改善系統(tǒng)應(yīng)用效益，出色提升系統(tǒng)的智能化管理效果起到了幫助和支撐。在綜合自動(dòng)化軟件系統(tǒng)的建設(shè)上，其過(guò)程中的技術(shù)主要是智能化技術(shù)，諸如遙控閉鎖裝置、自動(dòng)事件以及數(shù)據(jù)記錄、相應(yīng)數(shù)據(jù)自動(dòng)分析、智能報(bào)、智能開(kāi)關(guān)等。通過(guò)這些自動(dòng)化技術(shù)的引入，確保系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)更為出色的自動(dòng)化操作，更好改善系統(tǒng)性能，確保系統(tǒng)的應(yīng)用能夠出色達(dá)成智能管理目的。
Acrel-1000變電站綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)在邏輯功能上由站控層、間隔層二層設(shè)備組成，并用分層、開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)連接。站控層設(shè)備包括監(jiān)控主機(jī)，提供站內(nèi)運(yùn)行的人機(jī)聯(lián)系界面，實(shí)現(xiàn)管理控制間隔層設(shè)備等功能，形成全站監(jiān)控，并與遠(yuǎn)方監(jiān)控、調(diào)度通信；間隔層由若干個(gè)二次子系統(tǒng)組成，在站控層及站控層網(wǎng)絡(luò)失效的情況下，仍能獨(dú)立完成間隔層設(shè)備的就地監(jiān)控功能。
針對(duì)工程具體情況，設(shè)計(jì)方案具有高可靠性，易于擴(kuò)充和友好的人機(jī)界面，性能價(jià)格比*，監(jiān)控系統(tǒng)由站控層和間隔層兩部分組成，采用分層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，站控層網(wǎng)絡(luò)采用TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)。站控層網(wǎng)絡(luò)采用單網(wǎng)雙機(jī)熱備配置。
4.2應(yīng)用場(chǎng)所：
適用于公共建筑、工業(yè)建筑、居住建筑等各行業(yè)35kV以下電壓等級(jí)的用戶端配、用電系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)視和控制管理。
Acrel-1000變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息，動(dòng)態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、地刀等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障、告警等信號(hào)。
監(jiān)控系統(tǒng)具有事故報(bào)警功能。事故報(bào)警包括非正常操作引起的斷路器跳閘和保護(hù)裝置動(dòng)作信號(hào)；預(yù)告報(bào)警包括一般設(shè)備變位、狀態(tài)異常信息、模擬量或溫度量越限等。
1）事故報(bào)警。事故狀態(tài)方式時(shí)，事故報(bào)警立即發(fā)出音響報(bào)警（報(bào)警音量任意調(diào)節(jié)），操作員工作站的顯示畫面上用顏色改變并閃爍表示該設(shè)備變位，同時(shí)彈窗顯示紅色報(bào)警條文，報(bào)警分為實(shí)時(shí)報(bào)警和歷史報(bào)警，歷史報(bào)警條文具備選擇查詢并打印的功能。
事故報(bào)警通過(guò)手動(dòng)，每次確認(rèn)一次報(bào)警。報(bào)警一旦確認(rèn)，聲音、閃光即停止。
次事故報(bào)警發(fā)生階段，允許下一個(gè)報(bào)警信號(hào)進(jìn)入，即次報(bào)警不覆蓋上一次的報(bào)警內(nèi)容。報(bào)警處理具備在主計(jì)算機(jī)上予以定義或退出的功能。
2）對(duì)每一測(cè)量值（包括計(jì)算量值），由用戶序列設(shè)置四種規(guī)定的運(yùn)行限值（物理下限、告警下限、告警上限、物理上限），分別定義作為預(yù)告報(bào)警和事故報(bào)警。
3）開(kāi)關(guān)事故跳閘到次數(shù)或開(kāi)關(guān)拉閘到次數(shù)，推出報(bào)警信息，提示用戶檢修。
4）報(bào)警方式。
報(bào)警方式具有多種表現(xiàn)形式，包括彈窗、畫面閃爍、聲光報(bào)警器、語(yǔ)音、短信、電話等但不限于以上幾種方式，用戶根據(jù)自己的需要添加或修改報(bào)警信息。
操作員對(duì)需要控制的電氣設(shè)備進(jìn)行控制操作。監(jiān)控系統(tǒng)具有操作監(jiān)護(hù)功能，允許監(jiān)護(hù)人員在操作員工作站上實(shí)施監(jiān)護(hù)，避免誤操作。
操作控制分為四級(jí)：
第控制，設(shè)備就地檢修控制。具有優(yōu)先級(jí)的控制權(quán)。當(dāng)操作人員將就地設(shè)備的遠(yuǎn)方/就地切換開(kāi)關(guān)放在就地位置時(shí)，將閉鎖所有其他控制功能，只進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操作。
級(jí)控制，間隔層后備控制。其與第三級(jí)控制的切換在間隔層完成。
第三級(jí)控制，站控層控制。該級(jí)控制在操作員工作站上完成，具有遠(yuǎn)方/站控層的切換。
第四級(jí)控制，遠(yuǎn)方控制，優(yōu)先級(jí)。
原則上間隔層控制和設(shè)備就地控制作為后備操作或檢修操作手段。為防止誤操作，在任何控制方式下都需采用分步操作，即選擇、返校、執(zhí)行，并在站級(jí)層設(shè)置操作員、監(jiān)護(hù)員口令及線路代碼，以確保操作的性和正確性。對(duì)任何操作方式，保證只有在上一次操作步驟完成后，才進(jìn)行下一步操作。同一時(shí)間只允許一種控制方式。
納入控制的設(shè)備有：35kV及以下斷路器；35kV及以下隔離開(kāi)關(guān)及帶電動(dòng)機(jī)構(gòu)的接地開(kāi)關(guān)；站用電380V斷路器；主變壓器分接頭；繼電保護(hù)裝置的遠(yuǎn)方復(fù)歸及遠(yuǎn)方投退連接片。
3）定時(shí)控制。操作員對(duì)需要控制的電氣設(shè)備進(jìn)行定時(shí)控制操作，設(shè)定啟動(dòng)和關(guān)閉時(shí)間，完成定時(shí)控制。
4）監(jiān)控系統(tǒng)的控制輸出。控制輸出的接點(diǎn)為無(wú)源接點(diǎn)，接點(diǎn)的容量對(duì)直流為110V（220V）、5A，對(duì)交流為220V、5A。
系統(tǒng)設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能，通過(guò)用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作系統(tǒng)可以定義不同操作權(quán)限的權(quán)限組（如管理員、維護(hù)員、值班員組等），在每個(gè)權(quán)限組里添加用戶名和密碼，為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的保障。
5 系統(tǒng)硬件配置
隨著時(shí)代的進(jìn)步和發(fā)展，在變電站系統(tǒng)開(kāi)發(fā)上，數(shù)字化變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)成為一種全新的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。通過(guò)數(shù)字化變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的引入，可以減少變電站工作人員的管理壓力，釋放人工， 在實(shí)現(xiàn)管理效率改善的同時(shí)，也提升了管理的精準(zhǔn)性。為此，數(shù)字化變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)必然是我國(guó)未來(lái)變電站設(shè)計(jì)的核心主流趨勢(shì)。我國(guó)在該領(lǐng)域要充分重視相應(yīng)自動(dòng)化以及智能技術(shù)的深入研發(fā)，促使我國(guó)在數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，取得研發(fā)效果。
[1]徐煥忠.變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的相關(guān)問(wèn)題研究與應(yīng)用[J].工程技術(shù) 研究，2017(10)：128-129.
[2]司欣茹.數(shù)字化變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展.
[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.05版．
吳柯霓，女，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要研究變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)解決方案
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