变电站电气自动化控制系统分析及其应用

赵博涛

（湖北科技学院，湖北 兴宁 437100）

变电站中应用智能化技术能够使变电站的运行变得更加科学，此外还可以利用互联网技术将变电站所采集到的运行数据进行分析以及监测。本项目所选用的智能变电站能够有效解决传统变电站存在的建设时间长、日常维护成本高等问题。但是，110kV智能变电站的自动化控制系统在实际运行过程中仍然会出现一些问题，因此本文将详细探讨在自动化控制系统中存在的问题并提出对应解决措施，从而能够确保该变电站稳定提供居民日常用电。

1 电气自动化技术在变电站中的应用原则、特点及应用

现如今电气自动化技术已经广泛应用于变电站中，并且电气自动化技术也逐步成为了电气工程领域中常用的一种技术手段。但是，要想完全将电气自动化技术应用其中，还需要遵循其应用原则以及相关特点才能更好地融入其中。

1.1 电气自动化技术的应用原则

目前，我国的电气自动化控制技术发展十分迅速，尤其是在变电站领域当中，其应用效率正在逐步增加，已然成为了我国电气工程行业中的重要组成部分。针对电气自动化技术的应用原则来说，首先需要了解的是该技术在实际的应用过程中，需要严格遵循的技术的科学性以及合理性，切不可盲目使用。其中的合理性是指该技术的运用需要符合使用的工程需要，当然在一些机械设备的使用当中也需要遵循科学性原则，这样才能高效保质的完成项目需要。确保电气自动化技术应用的科学性与合理性，最终还是需要结合变电站实际的工程需求。

1.2 电气自动化技术的应用特点

由于目前是电气自动化技术发展的黄金时期，尤其针对电气工程行业来说，该技术的应用能够给电气工程带来极大的帮助。以本文所探讨的智能变电站为例，该技术的应用能够使其从传统变电站变化成为现目前智能化变电站，从而能够满足电气工程发展需求。电子设备与机械设备形成的关系构建，由自动化技术作为纽带将其紧密联系在一起，并且发挥出其自身所具备的优势。通过智能化技术，变电站能够为人们提供更加优质、稳定的电力，而我国的电气工程事业也有了新的进展，变得更加地高效、科学、合理。

1.3 电气自动化技术在变电站中的相关应用

由于电气自动化技术的发展十分迅速，因此其在变电站行业中已被很好地运用并取得了良好的应用效果。关于电气自动化技术在变电站中的相关应用主要可以分为以下几方面：首先是控制系统，电气自动化控制技术能够有效操控变电站所有的控制系统，通过设定相关的自动化程序，再经过一系列的数字化处理，最后再通过信息化系统的不断优化升级，从而能够实现对整个变电站的自动化控制，确保变电站能够高效运行；其次，将电气自动化控制技术应用在智能变电器中，能够实现变电站综合自动化设计，从多个方面实现变电站的全方位管理与应用。例如，变电站中的自动化电子监测技术、电子化通信设备以及综合自动化系统等均符合变电站自动化设计的相关需求。

2 变电站电气自动化系统结构及功能

2.1 电气自动化系统结构

电气自动化系统能够为用户提供安全、稳定、高效的电能。其中，供电设备的高效性是保障目前智能变电站所追求的目标，但需要考虑到变电站日常运行及维护的经济性与可靠性，需要采用电气自动化的控制模式。这样做的目的是能够方便变电站的工作人员完成一些倒闸的操作，同时也能实现变电器的自身保护作用，将控制的风险能够降到最低，从而能够确保智能变电站高效稳定地运行。

目前，我国现行的变电站大部分为传统的变电站，智能变电站的普及还没有那么广泛。因此，本文所研究的正是基于先进技术下的智能化变电站。从相关的设备上来看，智能变电站所采用的设备均为目前新型设备，例如，主控制单元、智能终端设备、电子互感器、电流互感器等。传统的变电站与智能站变电站的电气自动化系统的结构其实相差不大，其主要区别在于后者所使用的设备均为高端智能设备。其中，两者之间存在的共同之处在于其都是通过后台的监控设计以及远程的调度设计作为控制装置，通过接入以太网并设置相应的测量与控制装置，不同之处在于传统变电站所采用的电力设备连接的是测量装置和控制装置以及一次设备，而智能变电站采用的则是智能终端设备以及对应的合并单元。其中的测量装置是通过GOOSE网关与智能终端设备进行交互，再通过SV网关能够实现与互感器之间的连接。由此可见，智能终端设备与对应的开关设备之间是由电力及电缆进行连接的，从而能够实现开关设备的控制以及终端设备相关数据的采集。

2.2 电气自动化控制系统功能

（1）保护功能。继电保护功能能够对整个电气自动化控制系统起到绝对保护，因此其也是该系统的重要保障措施之一。继电保护设备通常情况下都安装在变电站内部当中，例如：继电保护设备能够起到对母线母差保护、变压器保护、瓦斯保护、纵差保护等。当自动化控制系统发生故障时，此时的继电保护器就能够及时作出反应，准确判断出设备故障的位置，然后自动切断所有设备的控制开关，并发出报警。继电保护设备功能能够保障自动化控制系统安全、稳定的运行。

（2）测控。测控功能同样也是电气自动控制系统中的一项重要装置，其能够确保变电站处于一种安全稳定的运行状态，并且还能够单独完成一次电力数据采集。变电站的相关工作人员能够根据测控功能实现对一次设备进行开断控制的操作，确保变电器能够正常运行。变电站的运行数据涵盖了多个方面，其中包括有：电流电压、电功率等具体的运行参数，其中的状态数据包括了设备的开断、设备故障警报等参数，而这些大量的数据是通过电力电缆、通信光缆以及无线电信号等多种传输方式进入到自动化控制系统当中，最后将集中在变电器的主控制系统中，从而能够便于变电站的系统运维人员对系统进行检修。

（3）自我诊断。针对自动化控制系统中的自我诊断功能来说，其同样也是系统中重要的功能之一。系统自我诊断是该系统对其运行状态、运行数据进行自我检查的一种方式。从学术的角度来看，该系统的自我诊断功能是属于二次范畴，由于系统的自身运维十分重要，所以电气自动化控制系统所具备的自我诊断功能为系统中的设备提供了有效保障。定期对自动化控制系统进行检查与维护，并通过自我诊断的方式能够精准、快速地找到故障设备的位置以及故障原因，由此可见，自我诊断功能的应用能够极大程度上地缩短检修故障设备的时间，与此同时也能够提高智能变电站的可行性指标。

（4）记录。智能变电站中自动化控制系统中的记录功能可以将准确记录变电站各项设备的历史运行状态数据，该数据能够为变电站内的相关运维人员提供有力的数据支撑，以便于其能够对变电站出现的故障进行准确判定。自动化控制系统的记录功能主要能够记录继电器保护过程以及故障设备的故障点。当变电站中的设备发生故障时会启动继电保护，此时的记录器将详细记录故障发生前后的继电器保护动作时间、开关闭合等都能够准确无误地进行记录并存储在系统中。

3 智能变电站的自动化控制系统应用

本文所探讨的基于110kV智能变电站的自动化控制系统的设计与应用是一种新型的自动化设备集中控制系统，能够满足控制系统自动化、智能化的同时，还能够不断地加强控制系统中所具备的各项功能，从而能够确保智能变电站高效、稳定地运作。

3.1 自动化控制系统的继电保护应用

继电保护功能能够对整个电气自动化控制系统起到绝对保护，因此其也是该系统的重要保障措施之一。继电保护功能在本文所研究的110kV变电站自动化控制系统中，是一项关键技术，其作用原理是通过继电保护设备实现对变电站的所有设备的运行状况进行实时监测，通常情况下都安装在变电站内部当中，例如，继电保护设备能够起到对母线母差保护、变压器保护、瓦斯保护、纵差保护等。当自动化控制系统发生故障时，此时的继电保护器就能够及时作出反应，准确判断出设备故障的位置，然后自动切断所有设备的控制开关，并发出报警。该功能能够保障自动化控制系统处于安全稳定的运行状态。而智能化继电保护技术也广泛被应用，正是由于其接收速度快，检测效果准确的优势，因此能够应用于110kV变电站中进行数据信息的精确控制。

3.2 自动化控制系统的信息收集应用

智能变电站中的自动化控制系统应用的数据采集功能，能够使变电站中的所有电力数据变得更加科学化。应用数据采集功能，能够收集系统内的所有电力数据信息，从而能够为变电站的正常运行提供相应的科学依据。其中，需要特别注意的是，在收集信息的过程中，需要遵循信息收集的实时性原则，这样才能确保变电站中各项设备的运行数据能够被有效监测。其中，采用远程通信技术进行数据采集能够确保智能变电站始终保持正常运转状态，因此需要实时对系统收集到的数据资料进行检查，一旦发现任何问题，就需要及时进行处理。

3.3 自动化控制系统的PLC应用

本项目110kV智能变电站的电气自动化系统应用PLC技术是十分可靠的。其具体工作原理是：PLC控制技术能够通过特定图形对智能变电站进行实时监测，从而能够确保智能变电站安全、稳定的运行。因此，PLC系统应用与本文的智能变电站中，不仅能够确保自动化控制系统的正常运行，还能够有效防止变电站中的其他设备出现意外损坏。所以，本文将采用2/10型号的PLC设备，从而能够提高智能变电站的整体运行效果。

3.4 数据分析报警与监控系统

智能变电站的数据分析报警系统与监控系统的应用，能够快速获取到故障信息，并且及时地将故障信息传送到数据调度中心。通过采集数据能够得出相应的数据动态变化曲线，从而能够实时掌握设备的整体运行状况。在系统的运行过程中，主要是通过将温度数据的变化信息传输到系统主控制中心，然后再结合相关的数据程序，计算出整个设备的温度升值，而温度升值能够与主控单元中的一次设备中的不同状态下的温度升值进行比较，从而能够确定出温度升值的不同状态。一旦设备出现故障，系统中的主控单元将会立即触发报警系统，变电站的运维人员能够做出响应，及时避免事故的发生。

3.5 数据处理与通讯功能

110kV智能变电站中的自动化控制系统应用数据处理与通讯功能，能够有效记录变电站中的所有运行数据。其中包括数据记录档案、数据年报表、数据月报表等，最后应用于智能变电站中实现相应的数据查询功能。另外，变电站管理者可利用其可视化操作界面观察、分析变电站的运行状况，及时获取变电站运行信息，实现对变电站的合理控制。遥控通讯功能主要是指变电站信号能实时显示，并能及时反馈给控制中心，在收到信号后能对变电站进行全面控制，所以其主要优点是提高了工作效率，并能节省一定的人力和时间成本。

4 结语

综上所述，电力是人们生活不可或缺的重要能源，因此，电力在我国电气工程中起着重要的作用。随着时代的发展以及经济水平的提高，电力的消耗正呈现出逐年递增的趋势，导致我国各大变电站常年饱受电力紧缺的困扰。因此，电气自动化控制技术应用与智能变电器的建设，能够起到优化电力能源，确保居民用电高效、稳定的目的，进而能够为我国电气工程事业的发展奠定新的基础。