浅谈电气工程及其自动化的建设与发展
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【摘 要】自动化变电站是坚强智能电网的组成部分，是电气工程自动化建设的重要工作任务。设备可靠是变电站坚强的基础，综合分析、自动控制是变电站智能的关键，信息化、集成化、紧凑化、状态化和高效化是发展方向和目标。近些年来，变电站自动化改造成为了电气工程自动化的主要发展趋势，文章首先介绍了国内外对自动化变电站的研究现状，提出通过自动化改造解决传统变电站存在的问题，说明了本文研究的意义和内容，为电气工程自动化的建设与发展添砖加瓦。
【关键词】电气工程；自动化；现状；建设
引言
随着经济的快速发展，电力系统用电负荷发生了迅猛的增长，采用传统的基于微处理器和以太网通信的自动化系统已无法满足当今社会的发展需求，传统变电站由于电缆繁杂和众多干扰等因素严重影响了一次设备和二次设备之间的数据传输，同时电缆杂乱容易诱发电气事故，给变电站安全运行造成严重威胁。与传统变电站不同，智能变电站通过采用新型的二次设备、智能自动控制技术、测控保护等技术，对变电站的保护、综合自动化、系统稳定性等提出了更高、更严格的要求。智能电网中各领域的研究成为我国和国际电力发展的新热点，作为电网的关键节点，自动化变电站是我国建设智能电网的重要枢纽，同时也是坚强电网的基础。
1、国内外研究现状
二十世纪初，美国就开始探索智能电网。2006 年，美国科罗拉多博尔德市宣布建设首个城市智能电网，通过大数据对电网进行控制和调度，有效提高了供电可靠性和稳定性，同时，用户可以实时了解电价、用电情况，有了更多的个性化选择。
近十年来，智能电网在欧洲国家也得到了快速发展，通过采用新型电气设备和智能控制系统，实现电网的综合自动化和系统的稳定性。2005 年欧洲首次提出智能变电站概念，结合 2008 年发布的智能电网建设战略技术规划蓝图报告，欧洲详细阐释了智能变电站的未来发展规划。日本和韩国受制于自身能源短缺特点，主要通过风能、太阳能等新能源大力开展智能电网建设，2009 年设立智能电网研究中心，开展智能电网综合自动化试验并投入运行。2009 年，我国数据化程度最高的兰溪智能变电站完成改造，通过采用高级应用程序、一体化设备、控制保护等自动化技术，实现了信息一体化和状态可视化，有效提升了供电可靠性。随着自动化技术的日益发展，国内各地区相继建设了自动化变电站和传统变电站自动化改造，基于一体化设计理念，运用了先进的智能技术，实现了智能变电站的高效性、可靠性和稳定性。
2、变电站自动化改造方向分析
随着计算机数据处理能力及物联网技术水平的不断提升，智能变电站监控系统和安全自动装置等大部分设备都已经相互连接，利用计算机通信方式实现数据交换、信息共享。而常规变电站一次设备和二次设备间的连接则是通过二次电缆，利用二次电气回路进行数据交换，这是智能变电站与常规变电站最大的不同。通过上述对比分析，我们应从以下几方面对传统变电站进行自动化改造：
（1）一次设备的自动化改造：传统变电站的电流互感器及电压互感器输出的均是模拟量，必须通过采样，通过模数转换器将模拟量转变为数字量，使其与数字化设备接口匹配。为解决二次侧系统机构复杂、输出增多、负载能力增加的问题，必须提高一次设备自动化程度。
（2）二次設备的自动化改造：二次设备型号种类繁多，且采用各自特定的专用通信协议，这无形中增加了自动化改造的困难度，因此，在自动化改造中，必须提高二次设备相互间的兼容性。
（3）优化二次回路：由于常规变电站二次设备功能单一、相互独立，导致二次回路种类多、结构复杂、信息共享度低，因此，在自动化改造中需要优化二次回路。
3、智能电网变电站自动化改造原则
3.1安全可靠原则
常规变电站自动化改造首先要确保变电站自动化改造后安全运行的可靠性水平不能下降。所以常规变电站在进行自动化改造的时候，要严格按照国家电网公司制定的规章制度进行改造。
3.2经济实用原则
常规变电站自动化改造应本着“运行可靠性高，改造成本低，运营效率高”的原则。根据变电站的重要程度、设备运行情况等，使改造后智能电网运行可靠性高、运营效率高、经济、实用。
3.3 因地制宜原则
常规变电站自动化改造应在国家电网公司的总体规范下，根据每一个变电站的特点，再制定出详细的、有针对性的改造方案。
4、变电站自动化改造具体实施计划
常规变电站的自动化改造工程是一个综合性的大型变电类施工项目，涉及到线路临时搭接、大量一次设备及构架起吊、安装和调试；高空作业较多，工艺流程相对复杂；本次工程工期长，阶段性操作任务多，且施工阶段现场人员众多，工作地点较分散，现场监控有一定难度；具有易发生触电伤害、高空坠落、生产过程连续性强易引发疲劳等特点。因此，改造时需做好运行设备与改造设备的隔离和安措，做到技术措施、安全措施层层保证。在常规变电站的自动化改造的过程中，为了缩短技术改造的工期，降低由于设备的停役而带来的安全生产风险，需要制定出合理的技术改造的实施方案。常规变电站的自动化改造总体可以分为两个阶段：第一个阶段，主要是完成变电站内网络的铺设和智能变电站的主系统的构建和调试工作，这个阶段设备不停电。第二个阶段，设备的停役改造，从公共设备开始针对每一个间隔进行改造。以下的工作内容主要是在第一个阶段，设备部停电时完成：
（1）铺设变电站网络和光缆，并对光纤进行衰耗测试，避免在敷设过程中出现损伤；
（2）对整个变电站进行连接和组网并且铺设站层和过程网络，并做好相对应的测试；
（3）建设变电站智能设备和单元，并对各单元进行调试；
（4）针对母差及主变进行多间隔保护的安装，并对110k V刀闸、电流互感器、电压互感器、110k V避雷器进行高压试验，对电流互感器开展特性试验；
（5）将时钟同步接入网络，对信息进行同步采样；
（6）将变电站层网络、调度中心与监控中心的网络进行连接，连接完成后做好相关的测调工作；此时即完成了变电站改造的全部准备工作，常规变电站自动化改造工作就进入了设备停电阶段。
结束语
本次改造与建设极大地提升了变电站的自动化水平。全站通讯实现信息建模标准化、信息传输网络化、全站通信协议标准化（遵循DL/T 860标准），为变电站和电网之间的沟通提供标准可靠的解决方案。全站实现保护测控一体化，采用集中式录波装置，减少了设备的数目，简化了设备之间的二次连线，降低了系统的故障；设备之间还具备了相互操作性，使设备的更新和维护更加简便，调试时间也大大降低，工作效率得到大幅度的提升；此外，减少了二次设备屏位，减小了变电站设备占地面积，便于变电站的扩建及自动化系统的扩充。对一次设备安装以变压器、断路器等为重点监测对象的在线监测单元，便于及时发现变压器及断路器存在的问题，为实现状态检修及全寿命周期管理奠定了基础。站控层高级应用功能及辅助功能的采用，提升了变电站的运行管理水平，符合智能电网的建设发展方向。
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