基于数字技术的变电站自动化系统设计

基于数字技术的变电站自动化系统设计

 ,武帅帅

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摘要：经济的发展，促进社会对电力的需求也逐渐增加，这有效地推动了电力企业的发展。电力变电站设备是未来电力系统最为重要的能源基础设施，为了有效实现系统对变电站的运行管理状态情况，并且更全面实时感知分析与实时智能决策分析，进一步实现提高了变电站智能化运检服务的高时效性能与高度智能化管理程度，提高对变电站自动化运检工作的实际工作使用效率，及时结合数字孪生塔技术等在智能化变电站改造中的具体应用实践进行深化研究，助力传统电网企业进行在高压输电系统领域下的电网数字化转型。本文就基于数字技术的变电站自动化系统设计展开探讨。

关键词：数字技术；变电站；自动化

引言

当前，随着我国科学技术的进步和发展，数字技术可以应用于更多领域当中，为人们提供高质量体验。如今，为了满足人们日益增长的用电需求，对现有变电站进行更新是重点研究方向之一，计算机技术的进步让数字技术融入变电站成为可能。基于此，必须对智能变电站的电气自动化系统进行设计，并深入研究，才能探索出基于数字技术的变电站电气自动化系统设计之路，为提升人们用电质量提供有力帮助。

1变电站综合自动化系统的特点

变电站综合自动化系统利用计算机技术、网络通信技术，将变电站测控对象的模拟量（如电压、电流、有功功率、无功功率、温度等）、开关量（如断路器、隔离开关等位置状态、各类保护动作信号、报警信号等）、数字量（如GPS对时信息、对系统进行电能计量的电能量等）进行数据的采集与处理，通过通信网络将数据实时传输到各个控制点，满足对变电站进出线、主变压器、母线、馈出线路等设备实时工况的监视与调控，并与调度中心通信等功能需求。根据变电站电气主接线方式，综合自动化系统以电气间隔为对象配置相应的微机保护、测控装置，模块化设计的微机保护装置硬件结构通常由机箱、面板、电源插件、开关量输入输出插件、CPU插件、交流插件等组成，可按需求进行插件功能扩展；微机保护装置硬件结构组成相似，根据不同的保护功能配置不同的软件。自动化网络通信实现了全站数据信息的共享，借助于通信技术，将变电站的信息汇总至监控主机、上传至调度中心，达到对变电站进行监视、控制、协调和管理的目的。

2数字技术在变电站电气自动化中的应用

对于变电站电气自动化系统中，数字技术能够有效改善变电站的运行可靠性，并构建统一、健全、完善的信息共享平台，从而对变电站进行更新。将数字技术应用于变电站电气自动化中，需要利用电子式互感器将电流转化为数字信号，并利用网络装置将数字信号传输到合并器中，从而实现信息共享。同时，在变电站电气自动化设备中，为了满足资源共享的需求，需要合理利用网络通信技术将设备与装置进行连接，从而简化设备结构，为变电站提供成本上的便利。此外，设计人员还需要提前设计好电气自动化装置的运行参数，确保在变电站发生故障时能够及时分析故障成因及解决措施，从而有效减轻工作人员的工作压力，提升变电站的稳定性和供电质量。

3基于数字技术的变电站电气自动化系统设计

3.1总体框架设计

利用红外测距传感器的跟踪方式可进行对巡检机器人位置的自动跟随算法优化和远程实时的跟踪和计算，可以精确地控制被巡检的机器人位置,并快速获取实际巡检工作情况。结合数字智能巡检系统孪生平台，系统还会通过将机器人巡检系统数据信息远程或自动实时传输和反馈传送给机器人巡检管理系统智能终端，智能终端则会自动接收反馈到机器人管理巡检系统数据中对待将人工进行巡检任务时记录的各相关工作设备、时间、频次方面的相关信息数据等进行智能统一和集合，巡检机器人定位是一种以跟踪测距定位的定位方式，通过计算机对基站和待巡检测的机器人标签之间存在的角度关系以及与基站距离信息关系等情况进行深度化的跟踪定位分析，则机器人可自动向右方移动，当等于其余所有的角度数值之值时，则该机器便可始终保持直行。

3.2组态软件的设计

组态软件能够展示出变电站的各流程运行状态，从而判定出工作人员的工作状态。设计人员需要注意，设计出的组态软件需要与PLC进行连接，并利用组态软件对PLC进行程序设置，从而促进二者融合衔接。在进行组态软件设计过程中，工作人员应提前做好对应界面以及操作动画，并为系统构建出独立数据库，从而利用数据库中的信息对数据进行分析，为做好数据分析功能以及报警功能做铺垫。在组态软件中，报警功能十分重要，能够直接反映变电站中可能存在的风险或异常情况，帮助工作人员及时展开排查，并针对问题及风险进行有效处理，以提升变电站的稳定性和安全性。

3.3关键技术融合

CBM负荷状态的综合在线评价、试验、油温状态自动检测分析等对系统采集的负荷各种工况异常动态检测分析数据实时进行在线分析与综合判断及自动计算，当发现系统的异常在线监测分析数据异常超过自动报警系统阈值时，则会自动发出告警;针对装置最近的一次离载运行/运行在线的运行数据进行的对比及告警分析，研判筛选出装置最近运行的每一次载离载/运行在线的运行数据中的对比偏差阈值为大于或者正负差30%或者以上的变压器台数，当这些的变压器台数均远远大于超过了该偏差阈值时，则将予以进行告警及分析;同时针对变压器与投运的设备年限进行对比与告警点的分析，以保证通过定期统计、分析出变压器设备年限的变化速度和实际变压器投入使用和运行时间情况的变化及其两者可能存在一定的时间正相关性差异情况来准确予以进行实时跟踪告警。主题数据分析层是一个以提升变压器设备主题数据分析层的大数据的深度信息挖掘处理能力模型为主要分析核心，全方位综合的实时数据分析研判，研判分析的服务内容应包括设备各类实时在线实时数据信息的采集监测、离机/实时在线实时数据信息的查询比较、设备性能异常告警的智能算法研判分析等。

3.4通信系统的维护

通信方式的多样性与复杂性，使得变电站综合自动化系统通信故障的概率越来越高，因通信故障造成自动化故障也时有发生,如监控机可以进行画面切换等监视操作,但全站或站内某一间隔的实时数据不能刷新,下行命令不能执行。造成通信故障的可能原因如下：（1）早期综合自动化变电站内不同通信规约的设备如直流系统等接入通信控制系统，规约转换加重了CPU负荷,容易引起通信系统崩溃。（2）站控层交换机、集线器、光电转换器等故障、设备老化、超期服役、死机等造成通信中断。（3）监控机网卡故障造成通讯不畅。（4）网线接头制作不良、网络屏蔽电缆接线不紧固、同轴电缆虚接等造成通讯不畅。（5）系统硬件配置不合理或元器件质量不佳、屏蔽与抗干扰能力不强，导致系统运行不稳定性。变电站运维人员需针对现场运行中的通信中断等异常现象，找出关键点，缩小故障范围，排查通信中断的实际原因，采取相应处理措施，恢复系统的正常运行。

结语

变电站是维护电力的重要保障设施，能够维护国家电网的稳定性与安全性。当前，随着社会经济飞速发展、工业体系不断健全、生活质量不断提升，我国的用电需求也在不断增加，需要加大对电力供应的重视程度，提升稳定性和安全性，从而有效改善现状，为人们提供更加优质、完善的用电质量。因此，合理利用数字技术，并在此基础上构建变电站电气自动化系统，从多角度入手，有效维护电网日常运转，从而保障变电站正常运转。

参考文献

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