摘要：变电站综合自动化系统具有功能综合化、结构微机化、操作监控屏幕化、运行管理智能化等特点,它的发展应用提高了变电站安全、可靠、稳定的运行水平, 减轻了操作人员的工作量, 使变电所的技术水平和管理水平得到了全面的提高。由于电力系统规模的不断扩大, 对变电站监控和保护系统的要求也越来越高。而随着计算机技术、通信技术、控制技术的不断发展, 变电站综合自动化技术也得到了快速的发展。本文总结变电站综合自动化的发展历程, 并对在今后的发展方向作分析。
关键词：变电站；综合自动化；发展
当前，智能电网已成为国内外电网未来技术发展的趋势，北美和欧洲已经形成强大的研究群体。实际上欧美的智能电网革命是由新能源革命推动的，新能源革命引出了分布式电能和微电网的概念。“智能电网”的初衷是电网如何消纳分散于我们周边的风、光电能，最后将扩展成一场全面的发、输、用电革命，智能电网革命是一场和生活密切相关的发电与用电革命。即未来电网的特点应该是低碳、绿色、高效、互动、协调、安全、自愈、优质等。我国对“智能电网”的提法比较一致，但应如何建设“智能电网”是一个需要长期不断深入研究的大方向。
1智能变电站的目标
近几年来，对变电站综合自动化系统的进一步发展有多种不同的提法，最初是“数字化变电站”，智能电网的概念提出后，相继出现“智能变电站”、“智能化变电站”、“变电站智能化”或“智能数字化变电站”或“基于IEC61850 的变电站”等。一个建设目标名称的确定原则：首先，要强调的是有利于制定可持续发展的方向，要与该行业的发展总目标一致；其次，要紧密结合当前该领域国内外的技术水平和发展环境，要总结和吸收该领域历年来各阶段发展的经验；再次，要考虑有利于促进相关行业的发展。具体对变电站来说，要紧密结合当前电力建设的总目标，当前智能电网作为未来电网的发展方向，渗透到发电、输电、变电、配电、用电各个环节，在上述这些环节中，变电站无疑是核心的一环，需要强调的是今后变电站必须面对新能源革命带来的一系列技术难题。同时变电站包含一次设备和二次设备，可持续发展应该包含一次设备和二次设备的长远发展方向，智能变电站的重点应该在“智能”上，也即既需要立足于二次设备的智能化，也需要一次设备智能化，其建设过程可以带动与一次设备和二次设备有关的各行业的相关研究、设计和生产。至于“数字化变电站”，数字化应该是实现自动化和智能化的一种技术手段，不应该作为一种目标，实际上计算机和数字电路只能识别数字信号，原来变电站自动化系统（Substation Automation System, SAS）中的各子系统多数也是数字化系统。至于把名称定为“基于IEC61850 的变电站”的提法也不全面，因为IEC61850 只是一种通信规约，而且是IEC 在2004 年就正式发布的为变电站自动化系统制定的通信规约，只是目前我国提出要建设的“智能变电站”仍需采用变电站自动化系统的无缝通信规约IEC61850。
2 变电站综合自动化系统发展方向
2.1系统结构的转变
变电站综合自动化系统的结构将从集中控制、功能分散逐步向分散型网络发展。传统的系统结构是按功能分散考虑的, 发展趋势将从一个功能模块管理多个电气单元或间隔单元向一个模块管理一个电气单元或间隔单元、地理位置高度分散的方向发展。这样, 自动化系统故障时对电网可能造成的影响大大地减小了, 自动化设备的独立性、适应性更强。
2.1.1智能电子装置( IED) 的发展IED 实际上就是一台具有微处理器、输入输出部件、并能满足各种不同的工业应用环境的嵌入式装置, 它的软件则因应用场合的不同而不同。其实,变电站综合自动化系统中的测控装置、继电保护装置、RTU 都可以理解为是一种智能电子装置。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆现在计算机的发展使设备的功能仅由软件决定, 硬件因I/ O所要求的数量而异, 开发通用标准型的灵活的硬件和软件平台是一种趋势, 这样就能适用于所有保护和控制, 使系统具有开放性和数据一致性的特点, 为变电站综合自动化系统向分散型发展提供有利条件。
2.1.2光电互感器的应用。光电互感器采用光纤传送信号, 无铁心、频率响应范围宽、容量大、抗电磁干扰能力强, 所以测量单元与微机保护单元互感器可共用, 简化了二次设备, 这样可以将测量单元与保护单元融合在一起, 实现一个模块管理一个电气单元或间隔单元, 为变电站综合自动化系统结构实现分散式提供了技术支持。
2.2监控系统的发展
监控系统的发展主要表现在两方面, 即变电站遥视系统的逐步应用和人工智能在故障诊断应用中的不断完善。
2.2.1遥视系统的应用。遥视系统是将变电站内采用摄像机拍摄的视频图象远距离传输到调度中心或集控站( 主站) , 使主站的运行、管理人员可以借此对变电站电气设备的运行环境进行监控, 以保证无人值班变电站的安全运行。遥视系统的视频图象监视在本质上还属于图象获取系统, 将计算机视觉技术运用到图象信息的分析与理解中, 可以实现变电站系统图象信息的智能处理。
2.2.2人工智能技术的发展应用。近年来, 随着人工智能的发展, 诊断自动化、智能化的要求逐渐变为现实, 其中基于知识的专家系统目前在诊断中已有成功的应用。模糊理论通常和专家系统结合, 作为前处理和后处理。神经网络技术由于它强大的并行计算能力和自学习功能及联想能力, 很适合作故障分类和模式识别, 近年来, 已成为本领域的研究热点, 发展迅速。综合几种智能技术的优缺点来看, 人工智能技术在故障诊断领域的发展方向主要有: 神经网络与各种诊断理论的结合、神经网络与信号处理的融合、神经网络结构的改进、基于知识的专家系统与神经网络诊断系统的综合及智能诊断系统的微型化和傻瓜化。
2.3通信方式的发展
2.3.1工业以太网的发展应用。与现场总线相比, 工业以太网是统一的总线网络技术, 存在通用优势, 而且具有价格低、速度快、易于组网等优点。工业以太网有两种模型: 一种是混合模型 ; 另一种是所谓的透明工厂型, 即从高层到底层都采用统一的工业以太网的通信协议。混合型工业以太网的技术已经十分成熟, 透明工厂型工业以太网是工业控制领域的研究热点, 目前国内外已经提出了多种解决方案, 每种方案也都有许多学者在研究, 在不断地发展、完善中, 相信未来的一段时期, 工业以太网会给变电站自动化系统带来新的活力。
2.3.2蓝牙技术的发展应用。蓝牙技术是一种无线数据与语音通信开放性全球规范, 它是一种以低成本的近距离无线连接为基础、为固定与移动设备通信环境建立一个特别连接的短程无线电技术, 解决了以太网用于变电站自动化布线难的问题。该技术具有小功率、微型化、低成本以及与网络时代相适应的特点。蓝牙技术是一项发展中的技术, 其应用正处于起步阶段, 但蓝牙技术标准统一、知识产权共享的优势是非常明显的, 其未来的发展不可限量。
3 结论
由于变电站综合自动化系统经过近二十年的发展, 基本能够满足电力系统应用的需求。但是随着我国大系统联网和电力市场的实现, 对变电站综合自动化要求越来越高, 仍然有较大的发展空间。相信随着相关领域各种技术的迅速发展, 变电站综合自动化系统也将不断地发展, 并逐步满足电力系统规模不断扩大的需求及对电能质量要求不断提高的需求。
参考文献
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论文作者:王戈,刘贺丽
论文发表刊物:《基层建设》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/4
标签：变电站论文; 电网论文; 智能论文; 自动化系统论文; 技术论文; 以太网论文; 系统论文; 《基层建设》2017年第20期论文;