220kV變電站電氣自動(dòng)化系統(tǒng)控制

羅雨辰

摘 要 先進(jìn)化的技術(shù)手段的應(yīng)用，可以有效促進(jìn)電網(wǎng)的自動(dòng)化水平的提升。電力行業(yè)的發(fā)展，對(duì)電力技術(shù)的革新具有著一定的推動(dòng)作用。在電網(wǎng)系統(tǒng)中，220kV變電站電氣自動(dòng)化系統(tǒng)始終都是變電運(yùn)行的重點(diǎn)內(nèi)容。本文主要從220kV變電站電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的功能入手，對(duì)220kV變電站電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的系統(tǒng)控制問題進(jìn)行了探究。

【關(guān)鍵詞】220kV變電站 電氣自動(dòng)化系統(tǒng) 系統(tǒng)控制方式 系統(tǒng)控制措施

電力產(chǎn)業(yè)是事關(guān)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)，電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性和安全性也是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要影響因素。變電站電氣自動(dòng)化系統(tǒng)在電網(wǎng)系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用。對(duì)220kV變電站電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的系統(tǒng)控制進(jìn)行探究，可以有效地在提升變電站專業(yè)水平和管理水平的基礎(chǔ)上，為我國(guó)變電站電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展提供一定的技術(shù)支持。

1 220kV變電站電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的主要功能

1.1 自動(dòng)化操作與控制功能

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，已經(jīng)讓變電站電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的系統(tǒng)功能得到不斷完善。自動(dòng)化操作功能與控制功能是變電站電氣自動(dòng)化系統(tǒng)所具有的主要功能。在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中的相關(guān)設(shè)備與相應(yīng)的受控設(shè)備之間構(gòu)建遠(yuǎn)程控制關(guān)系，可以讓電力企業(yè)通過簡(jiǎn)化工作程序的方式，提升變電站工作人員的工作效率。電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中應(yīng)用的人工直接跳閘、合閘手段也可以有效避免失控現(xiàn)象的產(chǎn)生。

1.2 控制保護(hù)與自我診斷功能

變電站電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中的控制保護(hù)與自我診斷功能是對(duì)變電站中的內(nèi)部電氣設(shè)備進(jìn)行保護(hù)的重要功能。在控制保護(hù)功能與自我診斷功能的作用下，系統(tǒng)會(huì)在計(jì)算機(jī)中自動(dòng)生成故障記錄。以保護(hù)動(dòng)作的實(shí)施階段為例，系統(tǒng)的總控制單元會(huì)向相關(guān)設(shè)備發(fā)出保護(hù)指令。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以根據(jù)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)在保護(hù)過程中所生成的動(dòng)作步驟記錄表和相關(guān)故障的信息表，并在完成故障進(jìn)行診斷處理以后上報(bào)處理結(jié)果，因而IP網(wǎng)絡(luò)在變電站電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用，圖1所示的內(nèi)容就是變電站遠(yuǎn)程控制的工作原理。

2 220kV變電站電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的控制方式

2.1 遠(yuǎn)程控制

根據(jù)220kV變電站電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的基本功能，變電站的操作與電氣設(shè)施的動(dòng)作及各個(gè)控制設(shè)備的協(xié)調(diào)運(yùn)作之間存在著較為密切的聯(lián)系，因而電力企業(yè)需要借助完整的系統(tǒng)，保障變電站的高效運(yùn)轉(zhuǎn)。在現(xiàn)有的科技條件下，電力企業(yè)可以借助一些前沿技術(shù)，為電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制技術(shù)的實(shí)現(xiàn)提供保障。在220kV變電站的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中，遠(yuǎn)程控制方式的作用主要表現(xiàn)在了以下方面：

（1）可以降低系統(tǒng)建設(shè)和運(yùn)行管理的成本費(fèi)用；

（2）減少電纜材料的應(yīng)用量；

（3）具有節(jié)約材料的特點(diǎn)。

在遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建過程中，相關(guān)人員可以在原有的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)基礎(chǔ)上，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。出于維護(hù)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)擴(kuò)展性的需要，相關(guān)人員可以在變電站的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中安裝有相應(yīng)的ICS設(shè)備。ICS設(shè)備可以讓下級(jí)變電站的網(wǎng)絡(luò)分段控制需求得到實(shí)現(xiàn)。主流的Log4j軟件具有科學(xué)化的日志管理功能。它可以通過對(duì)控制臺(tái)、文件GLL組件和套接口服務(wù)器、NT事件記錄器、UNIX Syslog的守護(hù)方式，實(shí)現(xiàn)環(huán)境控制功能，也可以在對(duì)每一條日志的信息級(jí)別進(jìn)行控制的基礎(chǔ)上，對(duì)日志的輸出格式進(jìn)行確定。

2.2 線路控制

線路傳遞管控信號(hào)在220kV變電站電氣自動(dòng)化系統(tǒng)管控工作中發(fā)揮著重要作用。線路在變電站電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中發(fā)揮著連接不同變電站和相關(guān)設(shè)備的作用。針對(duì)不同類型的設(shè)備線路連接方式存在一定差異性，相關(guān)人員電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)踐中，需要對(duì)不同設(shè)備的線路連接模式進(jìn)行關(guān)注。

2.3 現(xiàn)場(chǎng)控制

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控是220kV變電站電氣自動(dòng)化系統(tǒng)管控中的難點(diǎn)因素。在變電站系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，相關(guān)人員需要對(duì)變電站系統(tǒng)的監(jiān)控、管理機(jī)制進(jìn)行關(guān)注。一般而言，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控工作的開展，是促進(jìn)變電站的作業(yè)順序規(guī)范化的有效放肆。在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控體系進(jìn)行強(qiáng)化以后，相關(guān)人員可以在減少端子柜、環(huán)網(wǎng)柜和I/O端口的數(shù)量的基礎(chǔ)上，節(jié)省變電空間。因而現(xiàn)場(chǎng)控制技術(shù)可以讓變電站的的全面化功能得到強(qiáng)化。

2.4 集中控制

變電站在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著轉(zhuǎn)換線路電壓作用。220kV變電站集中控制體系的構(gòu)建，可以為各個(gè)設(shè)備的有效運(yùn)行提供支持?；诩锌刂频淖詣?dòng)化控制體系的作用主要表現(xiàn)在了以下方面：

（1）維護(hù)變電站電氣自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行；

（2）促進(jìn)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的處理水平的提升。

3 220kV變電站電氣自動(dòng)化系統(tǒng)控制措施

3.1 電氣自動(dòng)系統(tǒng)的操作管理措施

為保證220kV變電站電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的有效運(yùn)轉(zhuǎn)，電力企業(yè)在變電站電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的管理、維護(hù)人員進(jìn)行選拔的過程中，需要對(duì)其技能進(jìn)行嚴(yán)格考核，操作、管理及維護(hù)人員只有在擁有專業(yè)的知識(shí)技能以后才能獲得上崗資格。220kV變電站電位連接的自動(dòng)化控制途徑涉及到了控制網(wǎng)絡(luò)、控制路徑、控制位置和控制型號(hào)等多個(gè)方面，在工作過程中，相關(guān)工作人員需要嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。為了讓操作人員對(duì)變電站中的相關(guān)設(shè)備和電氣設(shè)備的操作技巧進(jìn)行熟練掌握，電力企業(yè)也需要定期組織工作人員開展技能培訓(xùn)指導(dǎo)工作，以便在保障變電站自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)有效運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)上，保證企業(yè)的正常運(yùn)行。

3.2 電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)備管理措施

設(shè)備管理工作是變電站日常工作的重要組成部分。對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格保護(hù)，是工作人員在日常工作中所無法忽視的問題。在新設(shè)備購(gòu)進(jìn)以后，企業(yè)需要及時(shí)開展設(shè)備調(diào)試工作，以便對(duì)設(shè)備的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行確定。在強(qiáng)化設(shè)備調(diào)試的基礎(chǔ)上，企業(yè)也需要及時(shí)更新老舊電氣設(shè)備。各種型號(hào)的箱體、機(jī)架是等電位連接工作中所不可忽視的內(nèi)容。裝置設(shè)備的對(duì)號(hào)入座，是等電位連接自動(dòng)化的保障因素。在避雷器、屏蔽器等設(shè)備管理工作中，相關(guān)人員需要對(duì)其與連接線路中的電壓和電流的吻合度進(jìn)行關(guān)注。并要在第一時(shí)間處理調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題。

3.3 電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的故障管理措施

電氣網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，可以為電氣結(jié)構(gòu)運(yùn)行的系統(tǒng)化控制體系的構(gòu)建提供一定的幫助。隨著現(xiàn)代電氣技術(shù)水平的提升，先進(jìn)電氣連接網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，已經(jīng)可以為接地裝置性能的最大發(fā)揮提供一定的技術(shù)支持。為保障整個(gè)等電位連接的有效性，相關(guān)人員需要對(duì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的故障管理措施進(jìn)行完善。在工作過程中，相關(guān)人員需要及時(shí)處理系統(tǒng)中可能存在的故障，并要提升設(shè)備故障問題的管理水平和管理效率。自排查技術(shù)和自檢測(cè)技術(shù)是故障管理工作中常用的技術(shù)，對(duì)操作過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行有效解決，可以在改善電力運(yùn)行效率的基礎(chǔ)上，提升管理效率。

4 電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的接地措施

4.1 電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的防雷接地措施

雷擊破壞是影響電氣自動(dòng)化系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要因素。變電行業(yè)技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)可以讓人們對(duì)雷擊問題給電氣自動(dòng)化系統(tǒng)帶來的不利影響進(jìn)行控制。防雷接地措施是各種變電場(chǎng)所所不可缺少的措施。在避雷裝置的選擇過程中，相關(guān)人員需要選用一些與變電工程相適合的設(shè)備，并要在對(duì)防雷裝置區(qū)域進(jìn)行合理劃分的基礎(chǔ)上，提升電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的防雷效果。

4.2 電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的工作接地措施

工作接地是220kV電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中常用的一種接地形式。一般而言，工作接地可以被看作是電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中的基礎(chǔ)要素。在對(duì)電壓大小進(jìn)行轉(zhuǎn)換的過程中，變電站工作接地可以發(fā)揮出對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行綜合的作用。從220kV變電站的實(shí)際工作情況來看，相關(guān)單位需要在現(xiàn)有的條件下，完成相關(guān)設(shè)備的編排工作?？茖W(xué)化的編排工作為變電站的正常運(yùn)行提供保障，也可以讓自動(dòng)化設(shè)備的優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮。

4.3 電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的屏蔽接地措施

在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用過程中，相關(guān)人員還需要對(duì)電磁場(chǎng)給系統(tǒng)帶來的不利影響進(jìn)行關(guān)注。在電磁場(chǎng)的影響下，變電站自動(dòng)化控制系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸中斷的問題。屏蔽接地技術(shù)在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用，可以讓電磁場(chǎng)對(duì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的影響得到有效控制，也可以對(duì)電磁場(chǎng)給工作人員帶來的身體危害進(jìn)行控制。從220kV變電站的實(shí)際運(yùn)行情況來看，在電磁場(chǎng)的干擾作用下，電氣設(shè)備的損壞率始終在10%至15%之間，屏蔽接地措施的應(yīng)用，可以讓電磁場(chǎng)給設(shè)備參數(shù)、精準(zhǔn)度和程序帶來的破壞進(jìn)行有效控制。

4.4 電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的保護(hù)接地措施

保護(hù)接地措施在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中可以發(fā)揮出監(jiān)測(cè)、保護(hù)的作用。220kV變電站中所使用的保護(hù)接地裝置可以有效預(yù)防連接線路中出現(xiàn)的問題。一般而言，在變電站的異常狀態(tài)下，保護(hù)接地措施可以在對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行有效控制。自動(dòng)化操控模式的應(yīng)用，可以在對(duì)各種數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行有效區(qū)分的基礎(chǔ)上，為變電站自動(dòng)化運(yùn)行的效率提供保障。

5 220kV變電站自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

在控制系統(tǒng)的技術(shù)結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，220kV變電站所應(yīng)用的電氣自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)表現(xiàn)出了技術(shù)獨(dú)立性強(qiáng)、抗干擾性強(qiáng)和適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)。遙視技術(shù)和藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用，可以為變電站自動(dòng)化系統(tǒng)提供更為廣闊的發(fā)展空間。

變電站所應(yīng)用的遙視技術(shù)主要指的是將圖運(yùn)行處理系統(tǒng)中所使用的視覺技術(shù)應(yīng)用于變電站自動(dòng)化控制系統(tǒng)監(jiān)控的技術(shù)。在遙視技術(shù)應(yīng)用于變電站自動(dòng)化控制系統(tǒng)以后，相關(guān)人員需要應(yīng)用MPEG4格式壓縮視頻流，將變電站現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況傳遞到控制中心。在圖像幀格式為352X288，色彩為24位彩色，幀速率為25幀/s的情況下，遙視技術(shù)所占用的帶寬為400kbit/s。如果圖像幀格式為704X576，色彩為24為彩色，且?guī)俾蕿?5幀/s，這一技術(shù)所占用的帶寬為1200kbit/s。除了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)畫面進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸以外，遙視技術(shù)所具有的自動(dòng)識(shí)別功能可以對(duì)相關(guān)作業(yè)人員的行為進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，因而這一技術(shù)現(xiàn)階段在變電站自動(dòng)化控制系統(tǒng)中具有較好的應(yīng)用空間。在遙測(cè)技術(shù)應(yīng)用于變電站自動(dòng)化控制系統(tǒng)以后，相關(guān)人員需要重點(diǎn)關(guān)注遙測(cè)數(shù)據(jù)合格率，一般而言，遙測(cè)數(shù)據(jù)合格率指標(biāo)主要涉及了本月不合格路數(shù)、不可用小時(shí)數(shù)和遙測(cè)總路數(shù)等內(nèi)容，利用標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)流程等因素對(duì)遙測(cè)技術(shù)應(yīng)用于自動(dòng)化控制系統(tǒng)以后所面臨的故障進(jìn)行有效排除，可以有效促進(jìn)自動(dòng)化裝置遙測(cè)數(shù)據(jù)合格率的提升。

藍(lán)牙技術(shù)是一種支持設(shè)備短距離通信的低功耗、低成本無線電技術(shù)。高速調(diào)頻擴(kuò)展技術(shù)是藍(lán)牙技術(shù)中的核心內(nèi)容，一般情況下，藍(lán)牙系統(tǒng)的調(diào)頻速率可以達(dá)到每秒1600次，每次所傳送數(shù)據(jù)包的大小為126bit至2871bit之間。成本低、功率小和微型化是藍(lán)牙技術(shù)的主要特點(diǎn)?，F(xiàn)階段這一技術(shù)并沒有在變電站自動(dòng)化控制領(lǐng)域中得到應(yīng)用。利用藍(lán)牙技術(shù)對(duì)變電站電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中的各種電氣設(shè)備的相互通訊功能進(jìn)行優(yōu)化，可以在電力自動(dòng)化系統(tǒng)控制水平的提升過程中發(fā)揮積極作用。

6 結(jié)論

220kV變電站在電力行業(yè)中發(fā)揮著重要的作用，加快研究速度，堅(jiān)持技術(shù)革新，可以有效促進(jìn)電氣設(shè)備運(yùn)行的自動(dòng)化發(fā)展。遙視技術(shù)和藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用，可以為變電站自動(dòng)化系統(tǒng)提供更為廣闊的發(fā)展空間。

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作者單位

北京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 北京市 100081