小瓊摘要：隨著近些年來(lái)電氣設(shè)備使用的普及，各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展與電氣工程的聯(lián)系越來(lái)越密切，變電站作為電力輸送的重要樞紐，在社會(huì)發(fā)展中具有著舉足輕重的地位，變電站的電氣工程也逐漸走向自動(dòng)化和智能化。在本文中，筆者對(duì)電氣工程設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和原則進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，并且對(duì)其自動(dòng)化發(fā)展在變電站建設(shè)中的設(shè)計(jì)和應(yīng)用進(jìn)行分析。
關(guān)鍵詞：電氣工程；變電站建設(shè)；技術(shù)應(yīng)用分析
由于近些年電氣工程智能化和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展和對(duì)于電力工程投資的不斷增加，以變電站為中心的工程設(shè)計(jì)研究也在不斷深入，并且為變電站的建設(shè)提供了巨大的支持。不斷有優(yōu)良的設(shè)計(jì)方案應(yīng)用到變電站建設(shè)當(dāng)中，例如三網(wǎng)合一（GOOSE網(wǎng)絡(luò)與SV網(wǎng)絡(luò)和時(shí)鐘同步網(wǎng)絡(luò)）方式的應(yīng)用，針對(duì)于電氣設(shè)施保護(hù)測(cè)控一體化系統(tǒng)的應(yīng)用等等，都在變電站的實(shí)際運(yùn)行中起到了重要的作用。
一、變電站電氣工程的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和設(shè)計(jì)原則
1、變電站電氣工程的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。變電站在作為電壓變換和電能分配的重要電力系統(tǒng)樞紐，處于聯(lián)系電力系統(tǒng)當(dāng)中各級(jí)電網(wǎng)連聯(lián)系的核心位置。變電站根據(jù)其地位和作用分為系統(tǒng)樞紐型、區(qū)域型和電力終端型等類(lèi)型的變電站，根據(jù)其安裝位置可分為戶(hù)外、戶(hù)內(nèi)、地下以及箱式等類(lèi)型的變電站，變電站工程是多個(gè)類(lèi)型工程的綜合，相關(guān)的工程包括了電氣、通訊、土建以及消防等幾個(gè)重要的工程部分，其中，電氣工程可以說(shuō)是變電站工程的一個(gè)核心內(nèi)容。通常而言變電站的電氣工程有以下的幾個(gè)特點(diǎn)：
（1）規(guī)模通常比較大。其規(guī)模大的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在變電站電氣工程的工程量和投資兩個(gè)方面，相對(duì)于一般的建筑工程而言變電站的建設(shè)的投資規(guī)模和工程量有明顯的差別，因此成本控制也成為了一個(gè)非常重要的問(wèn)題。
（2）時(shí)間周期比較長(zhǎng)。以千伏變電站為例，其建設(shè)過(guò)程從可行性研究到建設(shè)完畢通常需要兩年以上的時(shí)間，而千伏以上的需要時(shí)間會(huì)更長(zhǎng)，通常會(huì)經(jīng)歷三年至五年的時(shí)間才能夠完成。
（3）科技含量以及技術(shù)的復(fù)雜性比較高。電氣工程的科技含量由于涉及到多個(gè)領(lǐng)域內(nèi)的高精尖技術(shù)會(huì)比較高，在建設(shè)當(dāng)中需要與國(guó)內(nèi)外多個(gè)專(zhuān)業(yè)進(jìn)行溝通和配合，還需要與土建、通訊等其他模塊進(jìn)行統(tǒng)一，因此其復(fù)雜性通常要高于其他工程。
（4）影響設(shè)計(jì)的因素比較復(fù)雜。影響電氣工程設(shè)計(jì)的因素除了基于當(dāng)前的社會(huì)用電需要所考慮的因素例如選址、設(shè)備、線(xiàn)路等因素，還需要考慮到所在地區(qū)長(zhǎng)期發(fā)展的方向?qū)﹄娏Φ男枨蟆?
（5）安全性能和穩(wěn)定性要求比較高。變電站是所在地區(qū)電力網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，通常一個(gè)導(dǎo)致變電站安全性能降低的漏洞就可以影響到整個(gè)變電站甚至整個(gè)供電網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)行，因此有極高的安全性要求。
2、電氣工程設(shè)計(jì)原則。變電站電氣工程的設(shè)計(jì)原則不僅需要遵循國(guó)家相關(guān)的規(guī)定，還需要從電力系統(tǒng)的全局出發(fā)，對(duì)于變電站的負(fù)荷、容量、周?chē)h(huán)境特點(diǎn)以及區(qū)域用電要求的現(xiàn)狀和未來(lái)進(jìn)行兼顧，主要有以下的幾個(gè)方面：
（1）經(jīng)濟(jì)原則。在電氣工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，目標(biāo)效果往往可以采用不同的設(shè)備和技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這就需要從投資的角度進(jìn)行科學(xué)考量，實(shí)現(xiàn)成本節(jié)約。
（2）現(xiàn)實(shí)需求與未來(lái)需求相結(jié)合的原則。現(xiàn)階段變電站電氣工程設(shè)計(jì)通常都是需要符未來(lái)10年左右的用電情況，在電氣工程的設(shè)計(jì)當(dāng)中需要對(duì)更長(zhǎng)時(shí)間階段的發(fā)展進(jìn)行大體上的規(guī)劃，使未來(lái)的擴(kuò)建能夠更方便的進(jìn)行。
（3）環(huán)境保護(hù)原則。變電站的電氣工程建設(shè)需要在滿(mǎn)足用電需求的情況下盡可能提高環(huán)境保護(hù)的水平，注重經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也必須將社會(huì)效益作為電氣工程設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。
二、電氣工程及自動(dòng)化應(yīng)用
由于自動(dòng)化已經(jīng)成為一種發(fā)展趨勢(shì)和必須的要求內(nèi)容，現(xiàn)階段電氣工程自動(dòng)化的普及程度已經(jīng)非常高，目前的一些功能要求體現(xiàn)在以下的幾個(gè)方面：
1．采集數(shù)據(jù)方面的自動(dòng)化設(shè)計(jì)和應(yīng)用。采集數(shù)據(jù)主要是對(duì)于電氣設(shè)備運(yùn)行當(dāng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)化的采集，例如電氣設(shè)備的狀態(tài)量、脈沖量以及模擬量等核心數(shù)據(jù)。電氣設(shè)備的狀態(tài)量主要是指斷路、隔離開(kāi)關(guān)、接地刀閘、以及變壓器接頭等核心部件的狀態(tài)數(shù)據(jù)，通常對(duì)于重要數(shù)據(jù)的采集，需要進(jìn)行雙位置接點(diǎn)采集的方式來(lái)進(jìn)行，以保障狀態(tài)量數(shù)據(jù)的精確性，防止出現(xiàn)采集過(guò)程中的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。脈沖量數(shù)據(jù)的現(xiàn)階段主要內(nèi)容是脈沖電度表的數(shù)據(jù)值，模擬量的主要內(nèi)容有母線(xiàn)電壓數(shù)據(jù)、電流數(shù)據(jù)、功率值數(shù)據(jù)、頻率和相位等多種電力參數(shù)方面的數(shù)據(jù)以及非電量參數(shù)例如變壓器瓦等數(shù)據(jù)。通常情況下交流采樣的方法普遍應(yīng)用到對(duì)與電量參數(shù)的采集工作當(dāng)中，自動(dòng)化采集非電量參數(shù)的方式通常會(huì)采用常規(guī)變送器的方式或者與 A/D變換相結(jié)合的方式來(lái)進(jìn)行。
變電站當(dāng)中各種設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)采集自動(dòng)化是變電站自動(dòng)化水平的一種重要體現(xiàn)和工作內(nèi)容，可以說(shuō)是電氣工程及其自動(dòng)化工作的一項(xiàng)核心內(nèi)容，其他模塊的工作與數(shù)據(jù)的采集自動(dòng)化有著密不可分的聯(lián)系，大部分電氣設(shè)備在工作過(guò)程中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)現(xiàn)階段都可以采用自動(dòng)采集的方式來(lái)進(jìn)行，為相應(yīng)控制命令的自動(dòng)化提供了重要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
2．事件記錄的自動(dòng)化設(shè)計(jì)和應(yīng)用。事件記錄可以指某一項(xiàng)設(shè)備的一個(gè)工作狀態(tài)，例如對(duì)開(kāi)關(guān)跳合的狀態(tài)以及發(fā)生時(shí)間進(jìn)行自動(dòng)化的記錄等，也可以是多個(gè)設(shè)備在工作當(dāng)中的耦合程度，現(xiàn)階段的時(shí)間記錄不僅實(shí)現(xiàn)了基本的記錄順序要求和歷史數(shù)據(jù)自動(dòng)化記錄，還實(shí)現(xiàn)了故障放生前后的數(shù)據(jù)記錄，例如故障發(fā)生前一段時(shí)間的示波器波形和故障發(fā)生后一段時(shí)間的波形記錄，給故障的原因調(diào)查以及日后的設(shè)備管理和維護(hù)都提供了重要的參考。這種時(shí)間記錄自動(dòng)化的普及，使變電站運(yùn)行情況和故障發(fā)生前后的真實(shí)狀態(tài)得到了完整的數(shù)據(jù)，極大節(jié)省人力的同時(shí)，也使時(shí)間記錄的效率和真實(shí)性得到了極大的提高。
3．控制和操作的自動(dòng)化設(shè)計(jì)和應(yīng)用。現(xiàn)階段的電氣工程自動(dòng)化基本實(shí)現(xiàn)了對(duì)于電氣控制元件例如隔離開(kāi)關(guān)、斷路器等在調(diào)節(jié)方面的自動(dòng)化控制，除此之外，比較復(fù)雜的操作例如變壓器分接頭、電容器組切換、備用電源的使用等也可以通過(guò)基于數(shù)據(jù)采集的自動(dòng)化來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)的自動(dòng)化。例如目前使用比較多的EPON配電自動(dòng)化，就對(duì)DC-DC電源系統(tǒng)的短路保護(hù)靈敏度進(jìn)行了有效的提升，整體上提升了變電站當(dāng)中操作電源的安全性能，這些重要設(shè)備的自動(dòng)化發(fā)展，也為未來(lái)變電站“無(wú)人值守”模式的發(fā)展提高了重要的作用。
總體來(lái)說(shuō)，自動(dòng)化的使用可以將電氣系統(tǒng)進(jìn)行“過(guò)程層”、“間隔層”以及“站級(jí)層”三個(gè)重要層次的劃分，通過(guò)不同層次之間的數(shù)據(jù)傳輸自動(dòng)化，來(lái)實(shí)現(xiàn)多層次的數(shù)據(jù)采集、交換和控制，在電氣工程自動(dòng)化基礎(chǔ)上的數(shù)字化也在不斷的進(jìn)行普及，在未來(lái)的變電站建設(shè)當(dāng)中，不斷提高變電站工作的靈活性和穩(wěn)定性。
結(jié)束語(yǔ)
在變電站的電氣工程設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，使用到自動(dòng)化技術(shù)的模塊越來(lái)越多，而且隨著自動(dòng)化和數(shù)字化的技術(shù)的不斷進(jìn)步，自動(dòng)化的電氣設(shè)備和變電站工作管理方式將會(huì)在更多的工作內(nèi)容中得到展現(xiàn)。自動(dòng)化技術(shù)對(duì)于變電站來(lái)講，不僅僅在于人力資源的節(jié)省，還能夠?qū)崿F(xiàn)故障發(fā)生率的極大降低，具有非常積極的作用。同時(shí)，對(duì)于變電站工作人員，也是一種新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，這也要求了設(shè)計(jì)人員和工作人員在控制算法和信息處理等多個(gè)方面進(jìn)行更為深入研究和探討。
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