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13651854162摘要：闡述變電運行中的問題，電氣自動化係統與(yu) 安全運行措施，包括自動控製設備的投入，電氣自動
化與(yu) 計算機技術相、設備數據的采集與(yu) 處理、自動化係統的升級、人工智能技術的應用。
關(guan) 鍵詞：自動控製；數據采集；變電運行
提升變電站自動化和安全管理水平，對保證整個(ge) 行業(ye) 的健康發展具有重要的現實意義(yi) 。就現階段的發展情況而言，隨著工業(ye) 現場複雜程度的提高、用電容量的擴大、自動化水平的提高，對於(yu) 電力係統安全可靠性的要求也日益增長；同時隨著壓、特高壓技術的普遍應用，電網規模不斷擴大、影響不斷加劇，使得變電站運行難度和抗故障能力需求也不斷提升，所以不斷提升其自動化水平，應用運行和管理手段，保證電力係統可靠運行。
1變電運行中的問題
隨著技術的發展變電站防誤操作措施日益完善，但對於(yu) 整個(ge) 變電係統而言，如果操作過程存在動作不規範的情況，就會(hui) 造成範圍性影響，給一定區域內(nei) 的電力係統造成安全隱患，嚴(yan) 重時甚至會(hui) 發生重大安全事故。具體(ti) 操作環節可能存在因某一工作人員實際技能水平不符合規範要求，導致變電設備的某些功能無法正常發揮或者誤動作，從(cong) 而發生設備異常等問題，進而整個(ge) 區域係統的安全運行。
1.2設備問題
變電係統運行時，人們(men) 往往隻重視整體(ti) 效果，忽視了對線路和設備細節狀態的關(guan) 注，因生產(chan) 節奏緊張及係統關(guan) 聯性等因素，無法停運設備進行詳細檢修、維護，加上周圍環境的影響作用，出現不同程度的老化和故障問題，造成變電設備潛在隱患，從(cong) 而導致變電係統整體(ti) 功能性缺陷。同時，隨著備的使用年限的增加，也會(hui) 對變電係統造成不良影響，甚至引發安全事故。
1.3電網的係統性問題
目前，我國電力配電自動化係統並沒有發揮出更加實用性的功能，隻是在一些經濟發達地區的新建項目得到了應用和落實，沒有實現大範圍的覆蓋和普及。雖然較大範圍的變配電係統實現了保護的微機化，但對於(yu) 變配電自動化乃至智能化的認識不足，現實應用存在較大差距。
2變電站的電氣自動化係統與(yu) 安全運行措施
2.1自動控製設備投入
隨著信息技術的不斷發展，自動化、智能化開始成為(wei) 時代發展的主流。故此，在變電係統運行中，要加大對於(yu) 相關(guan) 設備的研發力度，使其在性能方麵更加適用於(yu) 變電站的建設與(yu) 運行高新技術往往和高額的建設成本相匹配，從(cong) 而實現更高的價(jia) 值。正因如此，在變電站運行中要加大對於(yu) 自動化設備的投入力度，增加各類運行實時監測、檢測技術的應用，不斷提升變電站自動化水平。同時，提高設備的管理與(yu) 維護的智能化，由此來保證設備運行的精良性，為(wei) 電力安全做出保障。
2.2電氣自動化與(yu) 計算機技術相
智能巡檢
在電氣自動化運行管理係統中，的巡檢手段是應用機器人巡檢係統、在線設備狀態檢測係善巡檢各類監測技術，利用智能化技術手段對相關(guan) 數據進行反複核查和處理，定期檢查變電站相關(guan) 線路和設備元器件的運行方法，保證故障問題可以在時間得到解決(jue) ，從(cong) 根本上維護變電係統的安全穩定性。
信號處理
將變電係統與(yu) 自動化處理係統進行結合，通過日常運行狀態數據采集，結合大數據分析，對設備運行狀態進行模擬，進而提升操作係統的準確性，保證變電安全，使得係統內(nei) 部各個(ge) 零件之間實現管理，盡量避免安全隱患。
信息回傳(chuan)
電氣自動控製係統可憑借自動處理功能對信息數據進行及時且的回傳(chuan) ，確保故障信息均有對應的處理指令，使計算機所具有的保護功能得到充分發揮，為(wei) 變電站的安全、穩定運行提供支持。對運行模式進行糾正，及時發現並解決(jue) 自動巡查相關(guan) 模塊存在的故障。
2.3設備數據的采集與(yu) 處理
在時代發展的推動之下，變電站逐步走向智能化發展進程，設備運行監測等環節基本上實現自動化，在相關(guan) 數據的采集處理方麵及處理也可以部分智能化，不需要人工操作，程度上解放了勞動力。當然，為(wei) 了保證變電站能夠實現實時監測，需要對電氣自動化技術進行革新，根據對終端數據的分析結果來製定出更加科學的設備控製策略，從(cong) 根本上保證設備監測的性。另外，在數據采集方麵，常規設備主要是針對站內(nei) 設備的電流、電壓等內(nei) 容進行采集，隨著技術的發展，紅外成像、局部放電檢測、無線測溫、油樣色譜在線監測等新技術的應用逐漸普及，通過相應的檢測手段輔助來了解變電站設備的運行情況，可以根據實時數據進行分析匯總，從(cong) 而提前判斷設備惡化趨勢、降低事故率，由此來實現電力係統的安全運行。
2.4電氣自動化係統的技術升級
對於(yu) 電力係統運行而言，變電站在其中所起到的作用至關(guan) 重要，所以電力工作人員要重視起對於(yu) 變電站的技術管理，由此來保證電力係統的安全運行。在工作開展中，要注意將電氣自動化與(yu) 技術升級相結合，具體(ti) 需要做好以下方麵工作：
（1）對操作人員進行嚴(yan) 格的規範管理，使其能夠在工作中合理運用各項技術，實現對於(yu) 技術人員的約束管理；
（2）采用手段如數字孿生等實現沉浸式仿真模擬，對運行、技術人員的能力以及技術進行培訓，不斷提升自身能力；
（3）將變電站內(nei) 各類係統，例如，變配電自動化、消防係統、門禁係統、微機防誤操作係統、設備在線狀態監測係統、機器人巡檢係統等進一步，使其能夠多方位聯動，切實保證電力安全運行。
2.5變電運行的優(you) 化
在整個(ge) 電網架構中，變電站所起到的作用不言而喻，直接關(guan) 係到電力係統的安全運行。而且隨著變電設備的日益化、自動統，以自動化處理技術為(wei) 發展技術，實現智能巡檢。以保證係統安全運行為(wei) 主要前提條件，不斷完化，工作人員的技術水平、突發事故的應對能力、故障綜合判斷分析能力，對於(yu) 整個(ge) 係統的可靠運行更加重要。當然，在工作的過程中，需要時刻謹記安全的準則，將一切工作安排建立在安全的基礎之上，為(wei) 了進一步保證變電設備的安全性不受影響，工作人員需要從(cong) 以下方麵做出考量。
（1）在日常巡檢操作中需要對設備本身狀態進行嚴(yan) 格檢驗分析，並且對各類信息綜合研判，為(wei) 後續工作的開展提供依據；
（2）要持續保持對於(yu) 變電運行巡檢的力度，實現對於(yu) 各係統的排查，一旦發現問題要及時進行處理，提升變電運行的可靠性。
2.6基於(yu) 人工智能技術的變電運維管理
電網設備智慧運維管理係統對供配電設備進行全壽命周期的規範化、數字化管理的大數據和智能化運維應用。變電領域存在眾(zhong) 多的運行數據，在人工智能技術的應用下，對變電站進行運營維護，可以保證管理下的設備運行數據得到實時監測，將變電運維管理工作實行得更加。將人工智能技術與(yu) 設備運行管理相結合，對變電站設備的運行狀態進行實時跟蹤。通過電力運行和維護過程中產(chan) 生的數據信息，構建信息化人工智能技術的管理方法，實施智能電網的運營。采用專(zhuan) 家知識庫+AI智能學習(xi) 技術的設備在線監測係統取代傳(chuan) 統的計劃檢修方式；一旦設備在運行期間出現故障，采用事故跳閘智慧分析係統替代人工判斷、查找事故原因，具有優(you) 化電網設備運式、降低故障率、提升供配電設備壽命和供電可靠性等功能，可以提高變電設備管理的效率。通過數字孿生平台VR技術可以實現用可靠、安全、經濟的虛擬場景替代高危險性、高成本和部分不可操作的場景進行職業(ye) 技能培訓，用以不斷提高運行人員基礎理論知識、日常巡檢、倒閘操作水平。
Acrel-1000變電站綜合自動化監控係統在邏輯功能上由站控層、間隔層二層設備組成，並用分層、開放式網絡係統實現連接。站控層設備包括監控主機，提供站內(nei) 運行的人機聯係界麵，實現管理控製間隔層設備等功能，形成全站監控，並與(yu) 遠方監控、調度通信；間隔層由若幹個(ge) 二次子係統組成，在站控層及站控層網絡失效的情況下，仍能獨立完成間隔層設備的就地監控功能。
針對工程具體(ti) 情況，設計方案具有高可靠性，易於(yu) 擴充和友好的人機界麵，性能價(jia) 格比*，監控係統由站控層和間隔層兩(liang) 部分組成，采用分層分布式網絡結構，站控層網絡采用TCP/IP協議的以太網。站控層網絡采用單網雙機熱備配置。
3.2應用場所：
適用於(yu) 公共建築、工業(ye) 建築、居住建築等各行業(ye) 35kV以下電壓等級的用戶端配、用電係統運行監視和控製管理。
Acrel-1000變電站綜合自動化係統，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態，實時監測各回路電壓、電流、功率、功率因數等電參數信息，動態監視各配電回路斷路器、隔離開關(guan) 、地刀等合、分閘狀態及有關(guan) 故障、告警等信號。
監控係統具有事故報警功能。事故報警包括非正常操作引起的斷路器跳閘和保護裝置動作信號；預告報警包括一般設備變位、狀態異常信息、模擬量或溫度量越限等。
1）事故報警。事故狀態方式時，事故報警立即發出音響報警（報警音量任意調節），操作員工作站的顯示畫麵上用顏色改變並閃爍表示該設備變位，同時彈窗顯示紅色報警條文，報警分為(wei) 實時報警和曆史報警，曆史報警條文具備選擇查詢並打印的功能。
事故報警通過手動，每次確認一次報警。報警一旦確認，聲音、閃光即停止。
次事故報警發生階段，允許下一個(ge) 報警信號進入，即次報警不覆蓋上一次的報警內(nei) 容。報警處理具備在主計算機上予以定義(yi) 或退出的功能。
2）對每一測量值（包括計算量值），由用戶序列設置四種規定的運行限值（物理下限、告警下限、告警上限、物理上限），分別定義(yi) 作為(wei) 預告報警和事故報警。
3）開關(guan) 事故跳閘到次數或開關(guan) 拉閘到次數，推出報警信息，提示用戶檢修。
4）報警方式。
報警方式具有多種表現形式，包括彈窗、畫麵閃爍、聲光報警器、語音、短信、電話等但不限於(yu) 以上幾種方式，用戶根據自己的需要添加或修改報警信息。
操作員對需要控製的電氣設備進行控製操作。監控係統具有操作監護功能，允許監護人員在操作員工作站上實施監護，避免誤操作。
操作控製分為(wei) 四級：
第控製，設備就地檢修控製。具有優(you) 先級的控製權。當操作人員將就地設備的遠方/就地切換開關(guan) 放在就地位置時，將閉鎖所有其他控製功能，隻進行現場操作。
級控製，間隔層後備控製。其與(yu) 第三級控製的切換在間隔層完成。
第三級控製，站控層控製。該級控製在操作員工作站上完成，具有遠方/站控層的切換。
第四級控製，遠方控製，優(you) 先級。
原則上間隔層控製和設備就地控製作為(wei) 後備操作或檢修操作手段。為(wei) 防止誤操作，在任何控製方式下都需采用分步操作，即選擇、返校、執行，並在站級層設置操作員、監護員口令及線路代碼，以確保操作的性和正確性。對任何操作方式，保證隻有在上一次操作步驟完成後，才進行下一步操作。同一時間隻允許一種控製方式。
納入控製的設備有：35kV及以下斷路器；35kV及以下隔離開關(guan) 及帶電動機構的接地開關(guan) ；站用電380V斷路器；主變壓器分接頭；繼電保護裝置的遠方複歸及遠方投退連接片。
3）定時控製。操作員對需要控製的電氣設備進行定時控製操作，設定啟動和關(guan) 閉時間，完成定時控製。
4）監控係統的控製輸出。控製輸出的接點為(wei) 無源接點，接點的容量對直流為(wei) 110V（220V）、5A，對交流為(wei) 220V、5A。
係統設置了用戶權限管理功能，通過用戶權限管理能夠防止未經授權的操作係統可以定義(yi) 不同操作權限的權限組（如管理員、維護員、值班員組等），在每個(ge) 權限組裏添加用戶名和密碼，為(wei) 係統運行、維護、管理提供可靠的保障。
4係統硬件配置
應用場合 | 型號 | 圖 片 | 保護功能 |
35kV變電站綜合自動化係統 | Acrel- 1000 |
| 可顯示變電站主接線圖，模擬配電網絡運行，實現無人值班模式；根據順序事件記錄、曆史曲線、故障錄波，協助運維人員實現快速故障分析、定位和排除問題，盡量縮短停電時間；實時采集各回路、設備的電流、電壓、功率、電能以及諧波、電壓波動等參數，對配電係統和用電設備進行用能分析和能效管理 |
網關(guan) | ANet- 2E8S1 |
| 8路RS485串口，光耦隔離，2路以太網接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA等協議的數據接入，ModbusTCP（主、從(cong) ）、104（主、從(cong) ）、建築能耗、SNMP、MQTT等協議上傳(chuan) ，支持斷點續傳(chuan) 、XML、JSON進行數據傳(chuan) 輸、支持標準8GBSD卡（32GB）、支持不同協議向多平台轉發數據；每個(ge) 設備的多個(ge) 報警設置。輸入電源：AC/DC220V，導軌式安裝。 |
35kV/10kV/6kV 弧光保護 | ARB5-M |
| 主控單元，可接20路弧光信號或4個(ge) 擴展單元，配置弧光保護（8組）、失靈保護（4組）、TA斷線監測（4組）、11個(ge) 跳閘出口； |
ARB5-E | 擴展單元，多可以插接6塊擴展插件，每個(ge) 擴展插件可以采集5路弧光信號： | ||
ARB5-S |
| 弧光探頭，可安裝於(yu) 中壓開關(guan) 櫃的母線室、斷路器室或電纜室，也可於(yu) 低壓櫃。弧光探頭的檢測範圍為(wei) 180°，半徑0.5m的扇形區域； | |
35kV/10kV/6kV 進線櫃電能質量 在線監測 | APView500 |
| 相電壓電流＋零序電壓零序電流，電壓電流不平衡度，有功無功功率及電能、事件告警及故障錄波，諧波（電壓/電流63次諧波、63組間諧波、諧波相角、諧波含有率、諧波功率、諧波畸變率、K因子）、波動/閃變、電壓暫升、電壓暫降、電壓瞬態、電壓中斷、1024點波形采樣、觸發及定時錄波，波形實時顯示及故障波形查看，PQDIF格式文件存儲(chu) ，內(nei) 存32G，16D0＋22D1，通訊2RS485＋1RS232＋1GPS，3以太網接口（＋1維護網口）＋1USB接口支持U盤讀取數據，支持61850協議。 |
35kV/100kV/6kV 間隔智能操控、 節點測溫 | ASD500 |
| 5寸大液晶彩屏動態顯示一次模擬圖及彈簧儲(chu) 能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗電、核相、3路溫溫度控製及顯示、遠方/就地、分合閘、儲(chu) 能旋鈕預分預合閃光指示、分合閘完好指示、分合閘回路電壓測量、人體(ti) 感應、櫃內(nei) 照明控製、1路以太網、2路RS485、1路USB接口、GPS對時、高壓櫃內(nei) 電氣接點無線測溫、全電參量測溫、脈衝(chong) 輸出、4～20mA輸出； |
35kV/10kV/ 6kV傳(chuan) 感器 | ATE400 |
| 合金片固定，CT感應取電，啟動電流大於(yu) 5A，測溫範圍-50-125℃，測量精度±1℃；無線傳(chuan) 輸距離空曠150米； |
35kV/10kV/6kV 間隔電參量測量 | APM830 |
| 三相（1、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序電流In，四象限電能，實時及需量，本月和上月值，電流、電壓不平衡度，66種報警類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴展記錄，2-63次諧波，2D1＋2D0，RS485/Modbus，LCD顯示； |
變壓器繞組 溫度檢測 | ARTM-8 |
| 8路溫度巡檢，預埋PT100，RS485接口，2路繼電器輸出； |
變壓器接頭測溫低壓進出線櫃接頭測溫 | ARTM-Pn-E |
| 無線測溫采集可接入60個(ge) 無線測溫傳(chuan) 感器；U、I、P、Q等全電參量測量；2路告警輸出；1路RS485通訊； |
ATE400 |
| 合金片固定，CT感應取電，啟動電流大於(yu) 5A，測溫範圍-50-125C，測量精度±1℃；無線傳(chuan) 輸距離空曠150米； | |
櫃內(nei) 環境溫濕度 | AHE100 |
| 無線溫濕度傳(chuan) 感器，溫度精度：±1℃，濕度精度：±3％RH，發射頻率：5min，傳(chuan) 輸距離：200m，電池壽命：≥3年（可更換） |
ATC600 |
| 兩(liang) 種工作模式：終端、中繼。ATC600-Z做中繼透傳(chuan) ，ATC600-Z到ATC600-C的傳(chuan) 輸距離空曠1000m，ATC600-C可接收AHE傳(chuan) 輸的數據，1路485,2路報警出口。 |
應用場合 | 型號 | 圖 片 | 保護功能 | 其他功能 |
35kV/10kV/ 6kV進線 | AM6-L |
| 三段式過流保護（帶方向、低壓閉鎖）、過負荷保護、PT斷線告警、逆功率保護、三相一次重合閘、低頻減載、檢同期、合環保護、斷路器失靈保護； | 操作回路、 雙以太網口、 雙485口、 2路4-20mA變 送輸出、 故障錄波、 GPS對時、 全電量測量 直流量測量 |
35kV/10kV/ 6kV饋線 | AM6-L | 三段式過流保護（帶方向、低壓閉鎖）、過負荷保護、PT斷線告警、逆功率保護、三相一次重合閘、低頻減載、檢同期、合環保護、斷路器失靈保護； | ||
35kV主變 （2000kVA以上） | AM6-D2/ AM-3 | 兩(liang) 圈變/三圈變差動速斷保護、比例製動差動保護； | ||
AM6-TB | 變壓器後備保護測控、三段式過流保護（帶方向、複合電壓閉鎖）、非電量保護、啟動通風保護、PT斷線告警、遙調升檔、遙調降檔、遙調急停； | |||
35kV/10kV/ 6kV廠用變 | AM6-S | 三段式過流保護（帶方向、複合電壓閉鎖）、零序過流、過負荷保護（告警/跳閘）、控故障告警、PT斷線告警、非電量保護； | ||
35kV電機 （2000kW以上） | AM6-MD | 差動速斷保護、比例差動保護、過流、過負荷、堵轉等電機綜合保護； | ||
10kV/6kV 異步電機 | AM6-M | 兩(liang) 段式過流/零序過流/負序過流保護、過負荷保護（告警/跳閘）、低電壓保護、PT斷線告警、堵轉保護、啟動超時、熱過載保護、電壓不平衡； | ||
35kV/10kV/6kV PT監測 | AM6-UB | PT並列/解列、PT監測； | ||
10kV/6kV 電容器 | AM6-C | 兩(liang) 段式過流/零序過流保護、過負荷保護（告警/跳閘）、PT斷線告警、過電壓/欠電壓跳閘、不平衡電壓/電流保護； | ||
35kV/10kV/ 6kV母聯 | AM6-B | 兩(liang) 進線備投/母聯備投/自適應備投、聯切備投、三段式過流保護（帶方向、複合電壓閉鎖）、PT斷線告警、過負荷聯切/告警、檢同期、合環保護； |
5結語
近年來，電氣工程自動化水平有了顯著提升，變電站也逐漸向著智能化方向發展，在數據采集、操控、防雷技術等環節都開始應用自動化技術，地提升了變電站工作效率，進一步保證電力係統運行安全。
安科瑞侯文莉
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