摘要：在电网架构中,变电站既是电力传输的重要节点,也是电气自动化应用与实现的关键所在,站内有着大量的电力设备,需借助于其自动控制系统对设备进行监测与控制,进而更好的保障电力安全运行。本文首先就变电站电气自动化系统构造予以分析,探讨了电气自动化的具体应用,并提出电力安全运行保障相关措施,以期对电力安全与发展有所帮助。
关键词：变电站; 电气自动化; 电力安全; 运行;
Analysis of Substation Electrical Automation and Power Safe Operation
Liang Yabin
Power Supply Branch, Shanxi Fenxi Mining (Group) Co., Ltd.
Abstract：In the power grid architecture,substation is not only an important node of power transmission,but also the key to the application and realization of electrical automation.There are a large number of power equipments in the substation,which need to be monitored and controlled by its automatic control system,so as to better ensure the safe operation of power.Firstly,this paper analyzes the structure of substation electrical automation system,discusses the specific application of electrical automation,and puts forward relevant measures to ensure the safe operation of power,in order to help the safety and development of power.
经济社会发展对电力需求呈持续增长态势,促使电力变电站的建设规模不断增长。而在电网长期建设过程中,传统变电站往往在自动化程度上有所欠缺,其供电安全性与可靠性也达不到现代化电网建设要求,同时还存在占地较大的问题,势必对其进行自动化改造,建立具有高度自动智能的现代化变电站。由于大量高压设备的存在,其在长期运行中难免会有缺陷或故障出现,为实现运行设备监测与控制的效果提升,更应重视电气自动化的应用,相关企业需不断加大先进电力技术设备的引进,切实提高电力安全运行水平。下面将针对变电站电气自动化相关问题展开详述。
1.变电站电气自动化概述
(1)自动化应用的必要性
许多变电站建设较早,采取的仍是传统变电站运行模式,不仅变电设备容量较为有限,与持续增长的电力需求产生矛盾,而且自动控制水平较低,电能质量与运行安全缺乏保障,总而言之,传统变电站往往受限于较低的自动化程度,使得变电设备运行质效处于较低水平,已成为现代电网发展急需解决的关键性问题。为此,近年来大量传统变电站的综自改造计划被提上议程,各式先进变电设备、测控装置及光纤电缆进行了大量的应用,使得变电设备运行维护更加灵活且高效,也显着提高电能质量。此外,自动化应用,使得占地较大的老式变电设备得以更替,使得变电站建设所需场地面积更小,对缓解电网建设用地及投资压力有很大帮助。
(2)电气自动化与电力安全运行的关系
在现代变电站建设中,设备更具先进性与多样性的特点,设备状态的监测与运行控制的基础便是电气自动化,而设备安全更是电力安全运行的重要基础,电气自动化应用的根本目的便是要改善传统变电站在供电安全、效率及电能质量保障中的劣势。在实际应用中,变电站电气自动化改造是依托二次设备开展的,不直接作为电能传输通道,而是以控制与监测模块而存在,不仅能监测分析电力运行的安全性与稳定性,还能够根据科学控制策略,通过控制开关类设备动作,进而保证电力网架整体安全性。在电力应用普及的今天,供电可靠性关系着社会稳定与发展,这对电力安全运行要求颇高,势必要重视电力系统自动化改造与提升,以使得电力运行更加可控且安全。
2.变电站电气自动化系统构成
(1)系统框架
在变电站自动监控系统中,其结构构造多为分层分布式,通常可分为:一是间隔层,其功能主要为借助传感器等装置监测变电站内各设备运行状况,而且还具备操作控制功能,用于重要设备的保护或控制;二是网络层,主要用于数据传输,基本构成为以太网;三是站控层,作为自动控制系统的关键,能够实现站内设备的监控、指令下发、故障告警与分析等,还有的具备现场设备参数的在线修改功能。
(2)系统硬件设计
为实现系统功能,各层级硬件的配置要合理且齐备,而且要采取冗余配置的方式。通常站控层所需硬件设备有服务器、五防系统、监控机等;网络层则主要是通信设备,如交换机、光缆等;间隔层则主要是直流系统、电量采集及保护设施等。
(3)系统软件设计
变电站电气自动化的实现,系统软件是其控制核心,可实现站端数据采集、监视、分析、控制等诸多功能。在设计时,要满足各模块功能要求,主要有:一是A/D采集模块,用于站端电网运行信息的数据转换;二是计算机处理模块,则是对所收集的站端数据予以分析和处理,并且还具备可视化的人机交互功能;三是I/O模块,也就是将控制信号与现场接点信号进行转换,实现信号的有效识别;四是计量模块,主要是作为一次设备传输电量的实时采集。
3.变电站电气自动化具体应用
(1)数据的采集与处理
变电设备运行监测是实现自动控制的基础,而且设备数据的采集与处理不需要人为参与,自动控制系统可自主完成相关业务。为实现变电站运行状态的实时监测,需借助电气自动控制系统,达到对数据采集的实时性要求,并对站端数据进行综合分析,以便制定正确的设备控制策略,这对于电力运行安全极为关键。通常所需采集数据主要为站内设备的电流与电压,还能进行其他电力数据的转换,可对变电站设备负载变化、电压异常等情况进行可靠监视,如若有设备异常工况出现,可借助于实时采集的运行数据,及时汇总分析出故障象征及部位等关键性信息,进而方便后续排障与维修的开展,进而保障电力运行安全。
(2)自动化操作与控制
在电网建设中,变电站规模与数量持续增长,而且受土地资源限制多远离市区,传统的单纯依靠人工运维与操控的方式,在具体执行上更为困难,势必要采取自动控制策略,进而显着提高变电站设备操作与控制的效率,这也同时体现出电气自动化的优势。通过对变电设备进行自动化改造,使其同时具备数据采集上传与设备状态控制等功能,基本上可满足多数变电设备不断运行状态转化的需要,这对电力事故的处置极为关键。而若因设备故障而难以保证操作的自动化,或者是变电设备需停电检修的情况下,则应由运维人员到站操作,双管齐下,共同保障站内设备安全,满足变电设备检修与维护的需求。
(3)防雷接地技术
因为站内存在许多户外高压设备,而且站内出线与线路杆塔相连,存在较高的直击雷与雷电侵入的风险。在变电站自动化控制系统的构建中,也要完善防雷接地等设计,避免雷击感应对变电设备及控制系统的损害。在电力安全运行保障中,防雷接地也是必要的技术措施,同样可应用自动控制策略。在实际应用中,要结合变电站整体构造以及相关技术标准,对防雷接地装置种类及型号予以合理选择,并将其设于合适的位置,确保其防雷接地效果的可靠发挥。
(4)保护及接地选线装置
变电站运行中往往面临许多故障威胁,短路会造成短时大电流进而具有较高破坏性,接地则会使母线电压较长时间处于异常状态,较为考验变电设备绝缘水平。为此,在站内自动控制系统中,要采取正确的保护策略,合理安装并设置保护及接地装置。这样即使有电力故障发生,也可及时予以切断并发出告警,提高电力故障整体的响应与处置速度。此外,自动控制系统还能对故障数据进行综合分析,进而对故障给出更加明确的结论,可有效缩小故障排查范围,缩短故障停电的时长,更好的保障电力供应安全。
4.电力安全运行保障措施
在电网持续发展与建设中,供电服务质量提升的基础便在于电力安全运行,而为实现该目标,要从信息技术、自动控制、运行管理及技术培训等多方面加以强化,尽可能的提高电力安全运行的整体水平。相关措施如下:
(1)强化信息技术应用
网络通信技术的发展,使得电力监测数据传输具有更高的实时性与安全性,显着提高变电站运行监测与控制的效率。在变电站自动化改造与建设中,要结合先进信息技术,对传统变电站控制系统予以改造,充分借助通信与计算机技术,构建电力运行高效自动控制网络,提高电力运行监测、分析与控制的自动化与智能化程度,为变电站安全提供有力保障,不断推动智能电网建设,发挥信息技术在电力运行中的优势。
(2)加大自动控制设备投入
随着技术发展,新一代站用自动控制设备不断研发,将其应用于变电站改造或建设,可实现其自动、安全、可靠运行。而先进自动控制设备往往意味着高成本,但相应的其对电力安全运行所产生的综合价值更高。为此要加大设备成本投入,及时对站内自动设备予以更新,提高其自动控制与管理效能。而且,还应重视自动控制设备的维护与管理,强化变电设备维护投入,及时排查自动设备隐患缺陷,使其具备更加优良的自动控制性能,全面保障系统安全。
(3)完善电力运行管理
变电站的安全与稳定离不开相关运行管理工作,由于自动控制设备并不能保证完全可靠,也存在故障或异常可能,再加上站内出线、设备等在多重因素下故障概率较高,只有建立完善的电力运行管理体系,才能使设备运维责任得以落实,实现变电设备高效稳定运行。同时,电力运行管理制度及标准的落实也要到位,要求常态化开展设备巡检,降低自动控制设备故障对电力安全的危害性。
(4)重视技术及运维人员培训
变电站设备更新换代速度较快,许多先进自动控制设备不断被引入,应当加强相关技术及运维人员培训,确保其掌握自动控制装置的设置、操作及异常排查等技能,以便后续变电站运维与设备故障缺陷处理工作的高效开展,这也是电力运维工作开展的必然要求。相关企业为保障设备运行安全,不仅单纯依靠设备厂商的维护,因其很难保证电力故障处理的及时性,必然要强大自身力量,重视变电运行技术及运维人员的培训,建设电力运维的高素质队伍,对电力安全运行带来更有力的保障。
5.结束语
综上所述,为满足经济发展需求,不仅电力设施建设规模极大增长,而且电气自动化水平不断提升,各类智能化无人值守变电站不断涌现,显着提高变电站设备运维及操作控制效率,对电力安全运行提供更大保障。电气自动化在变电站运行中的数据采集处理、操作控制、保护、防雷接地等方面也有诸多应用。但同时,也要重视信息技术的应用,不断加大自动控制设备的投入,并加强变电站技术及运维人员的培训,切实提高电力运行管理的质量与效率,更好的服务电网发展。
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