【解决方案】变电站自动化系统中的安全措施应用

 

未晓妃

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

    提升变电站自动化和安全管理水平，对保证整个行业的健康发展具有重要的现实意义。就现阶段的发展情况而言，随着工业现场复杂程度的提高、用电容量的扩大、自动化水平的提高，对于电力系统安全可靠性的要求也日益增长；同时随着压、特高压技术的普遍应用，电网规模不断扩大、影响不断加剧，使得变电站运行难度和抗故障能力需求也不断提升，所以不断提升其自动化水平，应用运行和管理手段，保证电力系统可靠运行。

1变电运行中的问题

   操作问题、设备问题、电网的系统性问题

2变电站的电气自动化系统与安全运行措施

2.1自动控制设备投入

   随着信息技术的不断发展，自动化、智能化开始成为时代发展的主流。故此，在变电系统运行中，要加大对于相关设备的研发力度，使其在性能方面更加适用于变电站的建设与运行高新技术往往和高额的建设成本相匹配，从而实现更高的价值。正因如此，在变电站运行中要加大对于自动化设备的投入力度，增加各类运行实时监测、检测技术的应用，不断提升变电站自动化水平。同时，提高设备的管理与维护的智能化，由此来保证设备运行的精良性，为电力安全做出保障。

2.2电气自动化与计算机技术

1. 智能巡检

2. 信号处理

3. 信息回传

2.3设备数据的采集与处理

   在时代发展的推动之下，变电站逐步走向智能化发展进程，设备运行监测等环节基本上实现自动化，在相关数据的采集处理方面及处理也可以部分智能化，不需要人工操作，程度上解放了劳动力。当然，为了保证变电站能够实现实时监测，需要对电气自动化技术进行革新，根据对终端数据的分析结果来制定出更加科学的设备控制策略，从根本上保证设备监测的性。另外，在数据采集方面，常规设备主要是针对站内设备的电流、电压等内容进行采集，随着技术的发展，红外成像、局部放电检测、无线测温、油样色谱在线监测等新技术的应用逐渐普及，通过相应的检测手段辅助来了解变电站设备的运行情况，可以根据实时数据进行分析汇总，从而提前判断设备恶化趋势、降低事故率，由此来实现电力系统的安全运行。

2.4变电运行的优化

  在整个电网架构中，变电站所起到的作用不言而喻，直接关系到电力系统的安全运行。而且随着变电设备的日益化、自动统，以自动化处理技术为发展技术，实现智能巡检。以保证系统安全运行为主要前提条件，不断完化，工作人员的技术水平、突发事故的应对能力、故障综合判断分析能力，对于整个系统的可靠运行更加重要。当然，在工作的过程中，需要时刻谨记安全的准则，将一切工作安排建立在安全的基础之上，为了进一步保证变电设备的安全性不受影响，工作人员需要从以下方面做出考量。

（1）在日常巡检操作中需要对设备本身状态进行严格检验分析，并且对各类信息综合研判，为后续工作的开展提供依据；

（2）要持续保持对于变电运行巡检的力度，实现对于各系统的排查，一旦发现问题要及时进行处理，提升变电运行的可靠性。

2.5电气自动化系统的技术升级

   对于电力系统运行而言，变电站在其中所起到的作用至关重要，所以电力工作人员要重视起对于变电站的技术管理，由此来保证电力系统的安全运行。在工作开展中，要注意将电气自动化与技术升级相结合，具体需要做好以下方面工作：

（1）对操作人员进行严格的规范管理，使其能够在工作中合理运用各项技术，实现对于技术人员的约束管理；

（2）采用手段如数字孪生等实现沉浸式仿真模拟，对运行、技术人员的能力以及技术进行培训，不断提升自身能力；

（3）将变电站内各类系统，例如，变配电自动化、消防系统、门禁系统、微机防误操作系统、设备在线状态监测系统、机器人巡检系统等进一步，使其能够多方位联动，切实保证电力安全运行。

2.6基于人工智能技术的变电运维管理

   电网设备智慧运维管理系统对供配电设备进行全寿命周期的规范化、数字化管理的大数据和智能化运维应用。变电领域存在众多的运行数据，在人工智能技术的应用下，对变电站进行运营维护，可以保证管理下的设备运行数据得到实时监测，将变电运维管理工作实行得更加。将人工智能技术与设备运行管理相结合，对变电站设备的运行状态进行实时跟踪。通过电力运行和维护过程中产生的数据信息，构建信息化人工智能技术的管理方法，实施智能电网的运营。

   采用专家知识库+AI智能学习技术的设备在线监测系统取代传统的计划检修方式；一旦设备在运行期间出现故障，采用事故跳闸智慧分析系统替代人工判断、查找事故原因，具有优化电网设备运式、降低故障率、提升供配电设备寿命和供电可靠性等功能，可以提高变电设备管理的效率。通过数字孪生平台VR技术可以实现用可靠、安全、经济的虚拟场景替代高危险性、高成本和部分不可操作的场景进行职业技能培训，用以不断提高运行人员基础理论知识、日常巡检、倒闸操作水平。

3安科瑞Acrel-1000变电站综合自动化系统

3.1方案

   Acrel-1000变电站综合自动化监控系统在逻辑功能上由站控层、间隔层二层设备组成，并用分层、开放式网络系统实现连接。站控层设备包括监控主机，提供站内运行的人机联系界面，实现管理控制间隔层设备等功能，形成全站监控，并与远方监控、调度通信；间隔层由若干个二次子系统组成，在站控层及站控层网络失效的情况下，仍能独立完成间隔层设备的就地监控功能。

   针对工程具体情况，设计方案具有高可靠性，易于扩充和友好的人机界面，性能价格比优越，监控系统由站控层和间隔层两部分组成，采用分层分布式网络结构，站控层网络采用TCP/IP协议的以太网。站控层网络采用单网双机热备配置。

3.2应用场所：

   适用于公共建筑、工业建筑、居住建筑等各行业35kV以下电压等级的用户端配、用电系统运行监视和控制管理。

3.3系统结构

   Acrel-1000变电站综合自动化系统，以配电一次图的形式直观显示配电线路的运行状态，实时监测各回路电压、电流、功率、功率因数等电参数信息，动态监视各配电回路断路器、隔离开关、地刀等合、分闸状态及有关故障、告警等信号。

   监控系统具有事故报警功能。事故报警包括非正常操作引起的断路器跳闸和保护装置动作信号；预告报警包括一般设备变位、状态异常信息、模拟量或温度量越限等。

1）事故报警。

2）对每一测量值（包括计算量值），由用户序列设置四种规定的运行限值（物理下限、告警下限、告警上限、物理上限），分别定义作为预告报警和事故报警。

3）开关事故跳闸到次数或开关拉闸到次数，推出报警信息，提示用户检修。

4）报警方式。

报警方式具有多种表现形式，包括弹窗、画面闪烁、声光报警器、语音、短信、电话等但不限于以上几种方式，用户根据自己的需要添加或修改报警信息。

   操作员对需要控制的电气设备进行控制操作。监控系统具有操作监护功能，允许监护人员在操作员工作站上实施监护，避免误操作。操作控制分为四级：

一控制，设备就地检修控制。具有优先级的控制权。当操作人员将就地设备的远方/就地切换开关放在就地位置时，将闭锁所有其他控制功能，只进行现场操作。

二级控制，间隔层后备控制。其与第三级控制的切换在间隔层完成。

三级控制，站控层控制。该级控制在操作员工作站上完成，具有远方/站控层的切换。

四级控制，远方控制，优先级。

   原则上间隔层控制和设备就地控制作为后备操作或检修操作手段。为防止误操作，在任何控制方式下都需采用分步操作，即选择、返校、执行，并在站级层设置操作员、监护员口令及线路代码，以确保操作的性和正确性。对任何操作方式，保证只有在上一次操作步骤完成后，才进行下一步操作。同一时间只允许一种控制方式。

   纳入控制的设备有：35kV及以下断路器；35kV及以下隔离开关及带电动机构的接地开关；站用电380V断路器；主变压器分接头；继电保护装置的远方复归及远方投退连接片。

4）定时控制。操作员对需要控制的电气设备进行定时控制操作，设定启动和关闭时间，完成定时控制。

5）监控系统的控制输出。控制输出的接点为无源接点，接点的容量对直流为110V（220V）、5A，对交流为220V、5A。

    系统设置了用户权限管理功能，通过用户权限管理能够防止未经授权的操作系统可以定义不同操作权限的权限组（如管理员、维护员、值班员组等），在每个权限组里添加用户名和密码，为系统运行、维护、管理提供可靠的保障。

4系统硬件配置

 

 

作者介绍

未晓妃，安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为微电网能效管理和环保安全用电。