提高变电站电力系统自动化技术途径分析

引言

变电站是整个电力系统中非常重要不可或缺的关键环节，其稳定运营直接关系到电力保障能力的有效发挥，是目前电力企业高度关注的技术领域。目前，我国变电站电力系统已经基本实现自动控制，自动化系统成为原变电站二次系统的完美替代者，这也是电力系统未来的发展方向。但随着自动化相关技术的不断发展，变电站自动控制也需要进行持续完善和创新，通过明确相关问题并找到问题的技术解决的途径，进而推动变电站电力系统自动化管理达到更高水平。

1 电力自动化系统控制分析

在变电站的设计中，确保控制与操作的高可靠性是首要考量因素，特别是对于配备了自动化系统的变电站，计算机监控系统的精密设计更是不可或缺。这些产品支持多级多地点控制功能，包括远方遥控、站控操作和就地操作（后备操作）3 种模式。远方遥控允许调度人员在远端发出控制指令；站控操作则是由运行人员在变电站层的监控主机上发出命令，通过交互式对话，选定操作对象及性质，以完成整个操作过程；就地操作则作为应急备用，当监控系统或网络出现故障时，可通过间隔层的测控单元小开关手动控制，或直接通过就地监控单元上的薄膜键盘进行操作。这 3 种模式通过软件或使能开关可灵活切换，确保在任何情况下，系统都能保持高效、准确的运行。在操作过程中，软件的多重校验机制也是确保操作可靠性的关键。操作员需通过权限设密，防止误操作及非法操作。成熟的监控系统软硬件设备均具备出色的容错能力，即使操作员在操作过程中发生一般性错误，也不会影响系统的正常运行。操作指令的发出需经过严格的选择、校核、执行等步骤，只有在所有校验环节均通过后，指令才会被送至执行点。同时，系统还会自动记录每次操作的过程，以备后续分析。为了确保变电站控制与操作系统的绝对可靠，双机配置和冗余设计也被广泛应用于高压变电站的自动化系统中。作为人机接口的监控主站，采用冗余配置和热备用工作方式，以确保在任意设备故障时控制功能不受影响。监控系统的硬件冗余配置以及分层分布式结构为变电站的可靠运行提供了坚实的保障。在防误操作设计方面，变电站采用了更为智能和灵活的方式。由于计算机监控系统的引入，烦琐的电气联锁被更先进的多级联锁所取代。每个间隔的测控装置都引入了相应的交流电流、电压、断路器位置及刀闸辅助接点等信息，为实现本间隔内的操作闭锁提供了必要条件。同时，对于涉及多个电气间隔和电压等级的操作闭锁，系统也提供了多种实现方式，包括软件实现、硬件闭锁以及软硬件相结合的闭锁方式，以满足不同场景下的需求。

2 提高变电站电力系统自动化技术的途径

2.1 计算机监控系统

计算机监控系统是变电站电力系统自动化的核心组成部分。该系统由监控主机、数据采集装置、通信网络等组成，通过软件系统实现对变电站设备的实时监控和控制。监控主机作为系统的核心，负责数据处理、分析和操作指令的下达；数据采集装置负责采集电力设备的运行数据；通信网络则实现各设备之间的数据传输。计算机监控系统能够以图形化界面展示变电站的运行状态，运行人员通过操作界面可直观地了解设备运行情况，并进行远程控制操作。例如，在某 220kV 变电站中，计算机监控系统实现了对全站设备的集中监控，运行人员可在监控室完成对断路器、隔离开关等设备的操作，大大提高了操作效率。

2.2 统一技术标准与规范

（1）制定统一的通信协议。不同厂家生产的自动化设备通信协议不一致，严重阻碍了设备间的互联互通。制定统一的通信协议，如广泛应用的 IEC61850 标准，能够实现不同设备之间的互操作性。遵循该标准，智能电子设备（IED）可通过标准接口和通信协议进行数据交换和协同工作。在某区域电网的多个变电站改造项目中，统一采用 IEC61850 通信协议后，不同厂家设备之间的兼容性问题得到有效解决，系统集成和调试时间缩短了约 30% ，提高了变电站自动化系统建设和运维的效率。（2）规范设备接口标准。统一设备接口标准，确保各类自动化设备在物理连接和电气性能上的一致性。明确规定设备接口的类型、尺寸、引脚定义、电气参数等，使得不同厂家生产的设备能够方便地进行连接和互换。例如，在变电站自动化系统中，对数据采集装置、智能电表、测控装置等设备的接口进行标准化规范后，设备更换和升级更加便捷。当某变电站需要更换部分数据采集装置时，由于接口标准统一，可快速选择符合标准的不同厂家产品进行替换，无需进行复杂的接口适配工作，降低了设备维护和更新成本。（3）建立完善的技术规范体系。涵盖设备选型、设计、安装、调试、运行维护等各个环节的技术规范体系，是保障变电站自动化技术有效实施的重要依据。详细规定每个环节的技术要求、操作流程和质量标准，使电力企业在实施变电站自动化项目时有章可循。例如，在变电站自动化系统设计规范中，明确规定系统的架构设计、功能配置、可靠性指标等要求；在安装调试规范中，对设备安装位置、布线方式、调试步骤等进行详细说明。

2.3 强化网络安全防护

（1）加强网络安全技术应用。采用防火墙、入侵检测系统（IDS）、虚拟专用网络（VPN）等多种网络安全技术，构建多层次的网络安全防护体系。防火墙可阻挡外部非法网络访问，IDS 实时监测网络流量，及时发现并报警入侵行为，VPN 则为远程通信提供安全加密通道。在某重要变电站中，部署防火墙和 IDS 后，成功拦截了多次外部网络攻击尝试，保障了自动化系统的网络安全。（2）完善网络安全管理制度。制定严格的网络安全管理制度，明确人员职责、操作规范和应急处理流程。限制人员对自动化系统的访问权限，实行最小权限原则，仅授予必要的操作权限。例如，对运行人员、维护人员、管理人员分别设置不同的用户账号和权限，运行人员仅能进行设备监控和常规操作，维护人员可进行设备维护和故障处理相关操作，管理人员负责系统配置和权限管理。（3）提升人员网络安全意识。通过培训、宣传等方式，提高电力企业员工的网络安全意识。开展网络安全知识培训，使员工了解常见的网络安全威胁和防范措施。例如，组织员工学习网络钓鱼、恶意软件攻击等常见网络安全事件的特征和应对方法，提高员工识别和防范网络安全风险的能力。

结语

变电站电力系统自动化技术是现代电力系统发展的重要支撑，其在提高电力系统运行效率、可靠性和智能化水平等方面发挥着关键作用。通过对自动化技术的功能、优势、关键应用的研究，以及对现存问题的分析和解决对策的探讨，明确了变电站电力系统自动化技术的发展方向。未来，随着相关技术的不断进步和创新，变电站电力系统自动化技术将朝着智能化、与新能源深度融合、云平台与大数据广泛应用等方向发展，为推动智能电网建设和电力行业的可持续发展提供强大动力。

参考文献

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