安科瑞赋能园区变电站打造智能电力新生态

摘要：本文探讨了园区变电站自动化系统的设计与实现。随着电力系统智能化的快速发展，传统变电站已无法满足现代园区对供电可靠性、效率和安全性的要求。本研究旨在设计一套园区变电站自动化系统，以提高供电质量和管理效率。文章详细阐述了系统的总体架构、硬件组成、软件功能以及关键技术，并通过实际案例分析验证了系统的可行性和有效性。研究结果表明，该自动化系统能够显著提升园区变电站的运行效率和安全水平，为智能电网建设提供了有力支持。

关键词：园区变电站；自动化系统；智能电网；电力监控；故障诊断

引言

随着城市化进程的加快和工业园区的快速发展，对电力供应的可靠性、效率和质量提出了更高要求。传统变电站由于自动化程度低、信息集成度差，已难以满足现代园区的用电需求。园区变电站自动化系统的出现为解决这一问题提供了有效方案。该系统集成了计算机技术、通信技术和控制技术，能够实现变电站的监控、智能管理和自动控制。

国内外学者对变电站自动化系统进行了广泛研究。国外如美国、德国等在智能电网和变电站自动化方面已取得显著成果，而国内的研究和应用也正在快速推进。然而，针对园区这一特定场景的变电站自动化系统研究仍相对不足。本文旨在填补这一空白，设计一套适用于园区环境的变电站自动化系统，以提高供电可靠性和管理效率，降低运营成本。

园区变电站自动化系统的总体设计

园区变电站自动化系统的设计目标是实现变电站的监控、智能管理和自动控制，提高供电可靠性和效率。系统采用分层分布式结构，主要由站控层、间隔层和过程层组成。站控层负责全站监控和数据管理；间隔层实现保护和测控功能；过程层负责数据采集和执行控制命令。系统的主要功能包括实时数据采集与监控、自动控制与调节、故障诊断与处理、电能质量分析与管理等。通过这些功能，系统能够实现对变电站运行状态的感知和智能管理，提高供电可靠性和效率，降低人工干预和运营成本。

二、系统硬件设计与实现

系统硬件部分主要包括数据采集单元、控制单元、通信网络和人机界面。数据采集单元由各种传感器和智能电表组成，负责实时采集变电站的电压、电流、功率等参数。控制单元采用高性能工业计算机和PLC，实现数据处理、逻辑判断和控制命令执行。

通信网络采用工业以太网和现场总线技术，确保数据传输的实时性和可靠性。人机界面包括监控大屏和操作终端，为运行人员提供直观的操作界面和的运行信息。此外，系统还配备了UPS电源和防雷装置，确保在异常情况下仍能可靠运行。

三、系统软件设计与实现

系统软件采用模块化设计，主要包括数据采集与处理模块、监控与报警模块、自动控制模块和故障诊断模块。数据采集与处理模块负责实时采集和处理各种运行数据，为其他模块提供基础数据支持。监控与报警模块实现运行状态的实时显示和异常情况的及时报警。

自动控制模块根据预设逻辑和实时数据，自动执行开关操作、电压调节等控制功能。故障诊断模块利用人工智能算法，实现故障的快速定位和诊断。软件系统采用开放式架构，支持功能扩展和三方应用集成，具有良好的可扩展性和兼容性。

四、系统关键技术分析

系统采用了多项技术，包括智能传感技术、物联网技术、大数据分析技术和人工智能技术。智能传感技术提高了数据采集的精度和可靠性；物联网技术实现了设备的互联互通和远程监控；大数据分析技术为运行优化和故障预测提供了支持；人工智能技术则提升了系统的自学习和自适应能力。

这些技术的综合应用，使系统能够实现监测、更快速的反应和更智能的决策，大大提高了变电站的运行效率和安全水平。同时，系统还采用了网络安全技术，确保数据传输和存储的安全性，防止网络攻击和数据泄露。

五、系统结构

1 实时监测

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。

2 报警处理

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。事故状态方式时，事故报警立即发出音响报警（报警音量任意调节），操作员工作站的显示画面上用颜色改变并闪烁表示该设备变位，同时弹窗显示红色报警条文，报警分为实时报警和历史报警，历史报警条文具备选择查询并打印的功能。

事故报警通过手动，每次确认一次报警。报警一旦确认，声音、闪光即停止。

次事故报警发生阶段，允许下一个报警信号进入，即次报警不覆盖上一次的报警内容。报警处理具备在主计算机上予以定义或退出的功能。

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。

3 调节与控制

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，以确保操作的安全性和正确性。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。

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。

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。

4 用户权限管理

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、管理提供可靠的安全保障。

5系统硬件配置

六 结语

本研究设计并实现了一套适用于园区环境的变电站自动化系统。该系统通过硬件设计和软件实现，结合多项关键技术，实现了变电站的监控、智能管理和自动控制。实际应用表明，该系统能够显著提高园区变电站的运行效率和安全水平，降低运营成本，为智能电网建设提供了有力支持。变电所综合自动化系统是现代电力系统的重要组成部分，其应用和发展对于提高电力系统的运行效率和可靠性具有重要意义。

参考文献

[1]安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.05版