厂站自动化技术特点、现状及发展趋势研究

陈站

摘 要：本文简要论述了电力系统厂站自动化技术的主要特点，对当前厂站自动技术的发展现状进行了分析，并在此基础上，对电力系统厂站自动化技术的发展趋势进行了论述。

关键词：电力系统；自动化技术；厂站自动化

随着半导体芯片技术、通信技术以及计算机技术的飞速发展，电力系统厂站自动化技术得到了飞速发展，分层分布式的自动化系统结构被广泛采用。从广义上来说，厂站自动化系统不仅包含传统的远动（监控）系统，也包含继电保护装置与系统及若干附属设备。本文就电力系统厂站自动化技术的现状特点及发展趋势进行分析研究。

1 电力系统厂站自动化技术的主要特点

当前厂站自动化技术的主要特点有：①以国际电工委员会（IEC）关于变电站的结构规范为准，真正以分层分布式结构取代传统的集中式；②把厂站分为3个层次，即厂站层、间隔层以及过程层，在设计理念上不是以整个厂站作为设备所要面对的目标，而是以间隔和元件作为设计的依据，在中低压系统中，采用物理结构和电气特性完全独立，功能上既考虑测控又涉及继电保护，这样的测控保护综合单元对应一次系统中的间隔出线或发电机、变压器、电容器、电抗器等电气元件，而高压与超高压系统，则以独立的测控单元对应高压或超高压系统中的间隔和元件；③厂站层主单元的硬件以高档32位工业级模件作为核心，配有大容量内存、闪存以及电子固态盘和嵌人式软件，构成所谓嵌入式系统；④现场总线的兴起以及光纤通信的应用为功能上的分布和地理上的分散提供了物质基础；⑤网络，尤其是基于TCPI/P的以太网，在厂站自动化系统中广泛应用；⑥智能电子装置的大量运用，诸如继电保护装置、自动装置、电源、五防、电子电能表等均可视为IED而纳人一个统一的厂站自动化系统之中；⑦与继电保护、各种IED、远方调度控制中心交换数据所使用的通信协议更加与国际接轨。

2 厂站自动化技术的发展现状

2.1智能电子装置的兴起

20世纪末兴起的IED在工业自动化领域获得了广泛的应用，在电力自动化方面也不例外。比较典型的IED如电子电能表、智能电量传感器、各类可编程逻辑控制器（PLC）等。厂站自动化系统中的间隔层测控装置、继电保护装置、测控保护综合装置、RTU等都属于一种IED，各种IED之间一般采用工业现场总线，也有采用工业以太网接口的，其信息交换的协议则因应用环境的不同而有所区别。PLC作为一种比较经典的工业自动化产品已有相当的应用历史，目前在厂站自动化领域的应用已经十分广泛。

2.2现场总线和工业以太网的应用

现场总线是近年来迅速发展起来的一种工业数据总线，它主要解决现场的IED、控制器、执行机构等设备间的数字通信以及这些现场控制设备与后台系统或高级控制系统之间的信息传递问题。由于它有简单、可靠、经济、实用等突出的优点，而成为当今自动化技术领域发展的热点之一。现场总线的应用给自动化领域带来了一系列变革：①用一对通信线连接多台数字仪表和装置，取代一对信号线只能连接一台仪表；②用多变量、双向、数字式通信方式取代了单变量、单向、模拟传输方式；③变革传统的信号标准、通信標准和系统标准；④变革传统的自动化系统体系结构、设计方法及安装调试方法。

以太网目前已从不同途径进入到了厂站自动化领域。以太网最典型的应用形式是Ethernet+TCP/IP，使得以太网能非常容易地集成到以Internet和Web技术为代表的信息网络中，这一突出优点加上能满足各种要求的足够的带宽，开放式与标准化以及低廉的成本，促使以太网在工业领域包括厂站自动化系统获得越来越多的关注。目前，厂站自动化系统中实际采用的是一种以太网与现场总线网相结合的混合控制网络，其特点是，系统的通信建立在以太网、TCP/IP协议的基础之上，通过网关实现高速计算机网络-以太网和相对低速的网络-现场总线网之间的互联。

3 厂站自动化技术的发展趋势

3.1数字式视频图像监视技术的应用

通常，厂站自动化系统并不包括视频图像监视系统，由于无人值班的要求以及对一些现场情景，例如控制机房、重要一次设备现场视觉的需要，推动了视频图像监视技术在厂站自动化中的应用与发展。它不仅解决了无人值班站内在安全保卫、消防等方面出现的问题，更重要的是可以使远方运行控制人员亲眼看到现场的实际情况，包括采用360°的一体化球机和焦距调节，使视觉范围扩大，视物清晰。

数字式视频图像监视技术的主要功能有：环境及设备监视，即对厂站内运行设备的状态及其周围的环境进行监视；红外图像测量；移动物体监测。除上述3项主要功能外，还有许多其他辅助功能。这样就可以把数字式视频图像监视系统与传统的厂站自动化系统结合起来，以提高对事故的判断与响应速度，最终提高电力系统运行的可靠性。

3.2电气设备状态监测与故障诊断技术

电气设备的状态监测与故障诊断近年来在厂站自动化技术中发展较快，实践应用已经取得了不错的成效，其内容主要包括：电容型设备的监测与诊断；变压器的监测与诊断；断路器的监测与诊断。除了上述3种主要设备的状态监测与诊断外，还有诸如交联聚乙烯电缆、金属氧化物避雷器、大型发电机等都属于这一范围。在实际应用中，有故障预报、故障诊断和状态监测等几个在内容上相近但存在差别的概念。一般说来，它们在内容上没有严格的界限，采用的方法也差不多，都要进行在线检测和数据分析，其最终目标是一致的，即防患于未然。

3.3电能质量的在线监测

由于电力市场机制的形成与规范，用电方对作为商品的电能质量的要求也在逐步提高，引起了对电网电能质量的监测与评估的重视。为了规范供、用电双方对电能质量的共识，国家有关部门对电能质量相继颁布了五个相关的国家标准，其中对电网频率允许偏差、供电电压允许偏差以及三相电压不平衡度等的监测实际上在传统的厂站自动化系统中已有所涉及，然而对于谐波和电压闪变这两项指标的监测则需配置附加的设备来完成。这也是厂站自动化技术发展过程中应当加以考虑的，即如何利用本身的资源，减少实施电能质量监测的成本，把二者有机地结合起来，这不仅解决了长期困扰供、用电双方的技术难题，又丰富了厂站自动化技术的内涵。

4 结束语

厂站自动化技术的发展经历了一个相当漫长的过程。由于相关领域技术的发展与进步，使之发展速度日益加快。电子技术、半导体技术、网络通信技术以及计算机技术的飞速发展为厂站自动化技术的发展提供了重要的技术支撑。

参考文献

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[2]黄年.电力系统厂站自动化技术的发展与展望[J].科技创新与应用，2015（25）：85.

[3]唐涛.电力系统厂站自动化技术的发展与展望[J].电力系统自动化，2004（04）：92-97.

（作者单位：广东电网有限责任公司阳江供电局）