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韓歡慶
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：闡述變電運行中的問(wèn)題，電氣自動(dòng)化系統與安全運行措施，包括自動(dòng)控制設備的投入，電氣自動(dòng)
化與計算機技術(shù)相、設備數據的采集與處理、自動(dòng)化系統的升級、人工智能技術(shù)的應用。
關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制；數據采集；變電運行
提升變電站自動(dòng)化和安全管理水平，對保證整個(gè)行業(yè)的健康發(fā)展具有重要的現實(shí)意義。就現階段的發(fā)展情況而言，隨著(zhù)工業(yè)現場(chǎng)復雜程度的提高、用電容量的擴大、自動(dòng)化水平的提高，對于電力系統安全可靠性的要求也日益增長(cháng)；同時(shí)隨著(zhù)壓、特高壓技術(shù)的普遍應用，電網(wǎng)規模不斷擴大、影響不斷加劇，使得變電站運行難度和抗故障能力需求也不斷提升，所以不斷提升其自動(dòng)化水平，應用運行和管理手段，保證電力系統可靠運行。
1變電運行中的問(wèn)題
隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展變電站防誤操作措施日益完善，但對于整個(gè)變電系統而言，如果操作過(guò)程存在動(dòng)作不規范的情況，就會(huì )造成范圍性影響，給一定區域內的電力系統造成安全隱患，嚴重時(shí)甚至會(huì )發(fā)生重大安全事故。具體操作環(huán)節可能存在因某一工作人員實(shí)際技能水平不符合規范要求，導致變電設備的某些功能無(wú)法正常發(fā)揮或者誤動(dòng)作，從而發(fā)生設備異常等問(wèn)題，進(jìn)而整個(gè)區域系統的安全運行。
1.2設備問(wèn)題
變電系統運行時(shí)，人們往往只重視整體效果，忽視了對線(xiàn)路和設備細節狀態(tài)的關(guān)注，因生產(chǎn)節奏緊張及系統關(guān)聯(lián)性等因素，無(wú)法停運設備進(jìn)行詳細檢修、維護，加上周?chē)h(huán)境的影響作用，出現不同程度的老化和故障問(wèn)題，造成變電設備潛在隱患，從而導致變電系統整體功能性缺陷。同時(shí)，隨著(zhù)備的使用年限的增加，也會(huì )對變電系統造成不良影響，甚至引發(fā)安全事故。
1.3電網(wǎng)的系統性問(wèn)題
目前，我國電力配電自動(dòng)化系統并沒(méi)有發(fā)揮出更加實(shí)用性的功能，只是在一些經(jīng)濟發(fā)達地區的新建項目得到了應用和落實(shí)，沒(méi)有實(shí)現大范圍的覆蓋和普及。雖然較大范圍的變配電系統實(shí)現了保護的微機化，但對于變配電自動(dòng)化乃至智能化的認識不足，現實(shí)應用存在較大差距。
2變電站的電氣自動(dòng)化系統與安全運行措施
2.1自動(dòng)控制設備投入
隨著(zhù)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，自動(dòng)化、智能化開(kāi)始成為時(shí)代發(fā)展的主流。故此，在變電系統運行中，要加大對于相關(guān)設備的研發(fā)力度，使其在性能方面更加適用于變電站的建設與運行往往和高額的建設成本相匹配，從而實(shí)現更高的價(jià)值。正因如此，在變電站運行中要加大對于自動(dòng)化設備的投入力度，增加各類(lèi)運行實(shí)時(shí)監測、檢測技術(shù)的應用，不斷提升變電站自動(dòng)化水平。同時(shí)，提高設備的管理與維護的智能化，由此來(lái)保證設備運行的精良性，為電力安全做出保障。
2.2電氣自動(dòng)化與計算機技術(shù)相
智能巡檢
在電氣自動(dòng)化運行管理系統中，的巡檢手段是應用機器人巡檢系統、在線(xiàn)設備狀態(tài)檢測系善巡檢各類(lèi)監測技術(shù)，利用智能化技術(shù)手段對相關(guān)數據進(jìn)行反復核查和處理，定期檢查變電站相關(guān)線(xiàn)路和設備元器件的運行方法，保證故障問(wèn)題可以在時(shí)間得到解決，從根本上維護變電系統的安全穩定性。
信號處理
將變電系統與自動(dòng)化處理系統進(jìn)行結合，通過(guò)日常運行狀態(tài)數據采集，結合大數據分析，對設備運行狀態(tài)進(jìn)行模擬，進(jìn)而提升操作系統的準確性，保證變電安全，使得系統內部各個(gè)零件之間實(shí)現管理，盡量避免安全隱患。
信息回傳
電氣自動(dòng)控制系統可憑借自動(dòng)處理功能對信息數據進(jìn)行及時(shí)且的回傳，確保故障信息均有對應的處理指令，使計算機所具有的保護功能得到充分發(fā)揮，為變電站的安全、穩定運行提供支持。對運行模式進(jìn)行糾正，及時(shí)發(fā)現并解決自動(dòng)巡查相關(guān)模塊存在的故障。
2.3設備數據的采集與處理
在時(shí)代發(fā)展的推動(dòng)之下，變電站逐步走向智能化發(fā)展進(jìn)程，設備運行監測等環(huán)節基本上實(shí)現自動(dòng)化，在相關(guān)數據的采集處理方面及處理也可以部分智能化，不需要人工操作，程度上解放了勞動(dòng)力。當然，為了保證變電站能夠實(shí)現實(shí)時(shí)監測，需要對電氣自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行革新，根據對終端數據的分析結果來(lái)制定出更加科學(xué)的設備控制策略，從根本上保證設備監測的性。另外，在數據采集方面，常規設備主要是針對站內設備的電流、電壓等內容進(jìn)行采集，隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，紅外成像、局部放電檢測、無(wú)線(xiàn)測溫、油樣色譜在線(xiàn)監測等新技術(shù)的應用逐漸普及，通過(guò)相應的檢測手段輔助來(lái)了解變電站設備的運行情況，可以根據實(shí)時(shí)數據進(jìn)行分析匯總，從而提前判斷設備惡化趨勢、降低事故率，由此來(lái)實(shí)現電力系統的安全運行。
2.4電氣自動(dòng)化系統的技術(shù)升級
對于電力系統運行而言，變電站在其中所起到的作用至關(guān)重要，所以電力工作人員要重視起對于變電站的技術(shù)管理，由此來(lái)保證電力系統的安全運行。在工作開(kāi)展中，要注意將電氣自動(dòng)化與技術(shù)升級相結合，具體需要做好以下方面工作：
（1）對操作人員進(jìn)行嚴格的規范管理，使其能夠在工作中合理運用各項技術(shù)，實(shí)現對于技術(shù)人員的約束管理；
（2）采用手段如數字孿生等實(shí)現沉浸式仿真模擬，對運行、技術(shù)人員的能力以及技術(shù)進(jìn)行培訓，不斷提升自身能力；
（3）將變電站內各類(lèi)系統，例如，變配電自動(dòng)化、消防系統、門(mén)禁系統、微機防誤操作系統、設備在線(xiàn)狀態(tài)監測系統、機器人巡檢系統等進(jìn)一步，使其能夠多方位聯(lián)動(dòng)，切實(shí)保證電力安全運行。
2.5變電運行的優(yōu)化
在整個(gè)電網(wǎng)架構中，變電站所起到的作用不言而喻，直接關(guān)系到電力系統的安全運行。而且隨著(zhù)變電設備的日益化、自動(dòng)統，以自動(dòng)化處理技術(shù)為發(fā)展技術(shù)，實(shí)現智能巡檢。以保證系統安全運行為主要前提條件，不斷完化，工作人員的技術(shù)水平、突發(fā)事故的應對能力、故障綜合判斷分析能力，對于整個(gè)系統的可靠運行更加重要。當然，在工作的過(guò)程中，需要時(shí)刻謹記安全的準則，將一切工作安排建立在安全的基礎之上，為了進(jìn)一步保證變電設備的安全性不受影響，工作人員需要從以下方面做出考量。
（1）在日常巡檢操作中需要對設備本身狀態(tài)進(jìn)行嚴格檢驗分析，并且對各類(lèi)信息綜合研判，為后續工作的開(kāi)展提供依據；
（2）要持續保持對于變電運行巡檢的力度，實(shí)現對于各系統的排查，一旦發(fā)現問(wèn)題要及時(shí)進(jìn)行處理，提升變電運行的可靠性。
2.6基于人工智能技術(shù)的變電運維管理
電網(wǎng)設備智慧運維管理系統對供配電設備進(jìn)行全壽命周期的規范化、數字化管理的大數據和智能化運維應用。變電領(lǐng)域存在眾多的運行數據，在人工智能技術(shù)的應用下，對變電站進(jìn)行運營(yíng)維護，可以保證管理下的設備運行數據得到實(shí)時(shí)監測，將變電運維管理工作實(shí)行得更加。將人工智能技術(shù)與設備運行管理相結合，對變電站設備的運行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤。通過(guò)電力運行和維護過(guò)程中產(chǎn)生的數據信息，構建信息化人工智能技術(shù)的管理方法，實(shí)施智能電網(wǎng)的運營(yíng)。采用專(zhuān)家知識庫+AI智能學(xué)習技術(shù)的設備在線(xiàn)監測系統取代傳統的計劃檢修方式；一旦設備在運行期間出現故障，采用事故跳閘智慧分析系統替代人工判斷、查找事故原因，具有優(yōu)化電網(wǎng)設備運式、降低故障率、提升供配電設備壽命和供電可靠性等功能，可以提高變電設備管理的效率。通過(guò)數字孿生平臺VR技術(shù)可以實(shí)現用可靠、安全、經(jīng)濟的虛擬場(chǎng)景替代高危險性、高成本和部分不可操作的場(chǎng)景進(jìn)行職業(yè)技能培訓，用以不斷提高運行人員基礎理論知識、日常巡檢、倒閘操作水平。
Acrel-1000變電站綜合自動(dòng)化監控系統在邏輯功能上由站控層、間隔層二層設備組成，并用分層、開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò )系統實(shí)現連接。站控層設備包括監控主機，提供站內運行的人機聯(lián)系界面，實(shí)現管理控制間隔層設備等功能，形成全站監控，并與遠方監控、調度通信；間隔層由若干個(gè)二次子系統組成，在站控層及站控層網(wǎng)絡(luò )失效的情況下，仍能獨立完成間隔層設備的就地監控功能。
針對工程具體情況，設計方案具有高可靠性，易于擴充和友好的人機界面，性能價(jià)格比*，監控系統由站控層和間隔層兩部分組成，采用分層分布式網(wǎng)絡(luò )結構，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)雙機熱備配置。
3.2應用場(chǎng)所：
適用于公共建筑、工業(yè)建筑、居住建筑等各行業(yè)35kV以下電壓等級的用戶(hù)端配、用電系統運行監視和控制管理。
Acrel-1000變電站綜合自動(dòng)化系統，以配電一次圖的形式直觀(guān)顯示配電線(xiàn)路的運行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監測各回路電壓、電流、功率、功率因數等電參數信息，動(dòng)態(tài)監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。
監控系統具有事故報警功能。事故報警包括非正常操作引起的斷路器跳閘和保護裝置動(dòng)作信號；預告報警包括一般設備變位、狀態(tài)異常信息、模擬量或溫度量越限等。
1）事故報警。事故狀態(tài)方式時(shí)，事故報警立即發(fā)出音響報警（報警音量任意調節），操作員工作站的顯示畫(huà)面上用顏色改變并閃爍表示該設備變位，同時(shí)彈窗顯示紅色報警條文，報警分為實(shí)時(shí)報警和歷史報警，歷史報警條文具備選擇查詢(xún)并打印的功能。
事故報警通過(guò)手動(dòng)，每次確認一次報警。報警一旦確認，聲音、閃光即停止。
次事故報警發(fā)生階段，允許下一個(gè)報警信號進(jìn)入，即次報警不覆蓋上一次的報警內容。報警處理具備在主計算機上予以定義或退出的功能。
2）對每一測量值（包括計算量值），由用戶(hù)序列設置四種規定的運行限值（物理下限、告警下限、告警上限、物理上限），分別定義作為預告報警和事故報警。
3）開(kāi)關(guān)事故跳閘到次數或開(kāi)關(guān)拉閘到次數，推出報警信息，提示用戶(hù)檢修。
4）報警方式。
報警方式具有多種表現形式，包括彈窗、畫(huà)面閃爍、聲光報警器、語(yǔ)音、短信、電話(huà)等但不限于以上幾種方式，用戶(hù)根據自己的需要添加或修改報警信息。
操作員對需要控制的電氣設備進(jìn)行控制操作。監控系統具有操作監護功能，允許監護人員在操作員工作站上實(shí)施監護，避免誤操作。
操作控制分為四級：
第控制，設備就地檢修控制。具有優(yōu)先級的控制權。當操作人員將就地設備的遠方/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)行現場(chǎng)操作。
級控制，間隔層后備控制。其與第三級控制的切換在間隔層完成。
第三級控制，站控層控制。該級控制在操作員工作站上完成，具有遠方/站控層的切換。
第四級控制，遠方控制，優(yōu)先級。
原則上間隔層控制和設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、執行，并在站級層設置操作員、監護員口令及線(xiàn)路代碼，以確保操作的性和正確性。對任何操作方式，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)機構的接地開(kāi)關(guān)；站用電380V斷路器；主變壓器分接頭；繼電保護裝置的遠方復歸及遠方投退連接片。
3）定時(shí)控制。操作員對需要控制的電氣設備進(jìn)行定時(shí)控制操作，設定啟動(dòng)和關(guān)閉時(shí)間，完成定時(shí)控制。
4）監控系統的控制輸出?？刂戚敵龅慕狱c(diǎn)為無(wú)源接點(diǎn)，接點(diǎn)的容量對直流為110V（220V）、5A，對交流為220V、5A。
應用場(chǎng)合 | 型號 | 圖 片 | 保護功能 | 其他功能 |
35kV/10kV/ 6kV進(jìn)線(xiàn) | AM6-L | 三段式過(guò)流保護（帶方向、低壓閉鎖）、過(guò)負荷保護、PT斷線(xiàn)告警、逆功率保護、三相一次重合閘、低頻減載、檢同期、合環(huán)保護、斷路器失靈保護； | 操作回路、 雙以太網(wǎng)口、 雙485口、 2路4-20mA變 送輸出、 故障錄波、 GPS對時(shí)、 全電量測量 直流量測量 | |
35kV/10kV/ 6kV饋線(xiàn) | AM6-L | 三段式過(guò)流保護（帶方向、低壓閉鎖）、過(guò)負荷保護、PT斷線(xiàn)告警、逆功率保護、三相一次重合閘、低頻減載、檢同期、合環(huán)保護、斷路器失靈保護； | ||
35kV主變 （2000kVA以上） | AM6-D2/ AM-3 | 兩圈變/三圈變差動(dòng)速斷保護、比例制動(dòng)差動(dòng)保護； | ||
AM6-TB | 變壓器后備保護測控、三段式過(guò)流保護（帶方向、復合電壓閉鎖）、非電量保護、啟動(dòng)通風(fēng)保護、PT斷線(xiàn)告警、遙調升檔、遙調降檔、遙調急停； | |||
35kV/10kV/ 6kV廠(chǎng)用變 | AM6-S | 三段式過(guò)流保護（帶方向、復合電壓閉鎖）、零序過(guò)流、過(guò)負荷保護（告警/跳閘）、控故障告警、PT斷線(xiàn)告警、非電量保護； | ||
35kV電機 （2000kW以上） | AM6-MD | 差動(dòng)速斷保護、比例差動(dòng)保護、過(guò)流、過(guò)負荷、堵轉等電機綜合保護； | ||
10kV/6kV 異步電機 | AM6-M | 兩段式過(guò)流/零序過(guò)流/負序過(guò)流保護、過(guò)負荷保護（告警/跳閘）、低電壓保護、PT斷線(xiàn)告警、堵轉保護、啟動(dòng)超時(shí)、熱過(guò)載保護、電壓不平衡； | ||
35kV/10kV/6kV PT監測 | AM6-UB | PT并列/解列、PT監測； | ||
10kV/6kV 電容器 | AM6-C | 兩段式過(guò)流/零序過(guò)流保護、過(guò)負荷保護（告警/跳閘）、PT斷線(xiàn)告警、過(guò)電壓/欠電壓跳閘、不平衡電壓/電流保護； | ||
35kV/10kV/ 6kV母聯(lián) | AM6-B | 兩進(jìn)線(xiàn)備投/母聯(lián)備投/自適應備投、聯(lián)切備投、三段式過(guò)流保護（帶方向、復合電壓閉鎖）、PT斷線(xiàn)告警、過(guò)負荷聯(lián)切/告警、檢同期、合環(huán)保護； |
5結語(yǔ)
近年來(lái)，電氣工程自動(dòng)化水平有了顯著(zhù)提升，變電站也逐漸向著(zhù)智能化方向發(fā)展，在數據采集、操控、防雷技術(shù)等環(huán)節都開(kāi)始應用自動(dòng)化技術(shù)，地提升了變電站工作效率，進(jìn)一步保證電力系統運行安全。參考文獻
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作者介紹：
韓歡慶，女，現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、電力監控系統解決方案，
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