小瓊摘要：隨著近些年來電氣設(shè)備使用的普及，各個領(lǐng)域的發(fā)展與電氣工程的聯(lián)系越來越密切，變電站作為電力輸送的重要樞紐，在社會發(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化和智能化。在本文中，筆者對電氣工程設(shè)計的特點和原則進行簡要分析，并且對其自動化發(fā)展在變電站建設(shè)中的設(shè)計和應(yīng)用進行分析。
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化技術(shù)的發(fā)展和對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)和時鐘同步網(wǎng)絡(luò)）方式的應(yīng)用，針對于電氣設(shè)施保護測控一體化系統(tǒng)的應(yīng)用等等，都在變電站的實際運行中起到了重要的作用。
一、變電站電氣工程的設(shè)計特點和設(shè)計原則
1、變電站電氣工程的設(shè)計特點。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型的變電站，根據(jù)其安裝位置可分為戶外、戶內(nèi)、地下以及箱式等類型的變電站，變電站工程是多個類型工程的綜合，相關(guān)的工程包括了電氣、通訊、土建以及消防等幾個重要的工程部分，其中，電氣工程可以說是變電站工程的一個核心內(nèi)容。通常而言變電站的電氣工程有以下的幾個特點：
（1）規(guī)模通常比較大。其規(guī)模大的特點主要體現(xiàn)在變電站電氣工程的工程量和投資兩個方面，相對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非常重要的問題。
（2）時間周期比較長。以千伏變電站為例，其建設(shè)過程從可行性研究到建設(shè)完畢通常需要兩年以上的時間，而千伏以上的需要時間會更長，通常會經(jīng)歷三年至五年的時間才能夠完成。
（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領(lǐng)域內(nèi)的高精尖技術(shù)會比較高，在建設(shè)當(dāng)中需要與國內(nèi)外多個專業(yè)進行溝通和配合，還需要與土建、通訊等其他模塊進行統(tǒng)一，因此其復(fù)雜性通常要高于其他工程。
（4）影響設(shè)計的因素比較復(fù)雜。影響電氣工程設(shè)計的因素除了基于當(dāng)前的社會用電需要所考慮的因素例如選址、設(shè)備、線路等因素，還需要考慮到所在地區(qū)長期發(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)中的一個節(jié)點，通常一個導(dǎo)致變電站安全性能降低的漏洞就可以影響到整個變電站甚至整個供電網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運行，因此有極高的安全性要求。
2、電氣工程設(shè)計原則。變電站電氣工程的設(shè)計原則不僅需要遵循國家相關(guān)的規(guī)定，還需要從電力系統(tǒng)的全局出發(fā)，對于變電站的負(fù)荷、容量、周圍環(huán)境特點以及區(qū)域用電要求的現(xiàn)狀和未來進行兼顧，主要有以下的幾個方面：
（1）經(jīng)濟原則。在電氣工程設(shè)計過程中，目標(biāo)效果往往可以采用不同的設(shè)備和技術(shù)來實現(xiàn)，這就需要從投資的角度進行科學(xué)考量，實現(xiàn)成本節(jié)約。
（2）現(xiàn)實需求與未來需求相結(jié)合的原則?，F(xiàn)階段變電站電氣工程設(shè)計通常都是需要符未來10年左右的用電情況，在電氣工程的設(shè)計當(dāng)中需要對更長時間階段的發(fā)展進行大體上的規(guī)劃，使未來的擴建能夠更方便的進行。
（3）環(huán)境保護原則。變電站的電氣工程建設(shè)需要在滿足用電需求的情況下盡可能提高環(huán)境保護的水平，注重經(jīng)濟效益的同時，也必須將社會效益作為電氣工程設(shè)計的重要內(nèi)容。
二、電氣工程及自動化應(yīng)用
由于自動化已經(jīng)成為一種發(fā)展趨勢和必須的要求內(nèi)容，現(xiàn)階段電氣工程自動化的普及程度已經(jīng)非常高，目前的一些功能要求體現(xiàn)在以下的幾個方面：
1．采集數(shù)據(jù)方面的自動化設(shè)計和應(yīng)用。采集數(shù)據(jù)主要是對于電氣設(shè)備運行當(dāng)中的數(shù)據(jù)進行自動化的采集，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)，通常對于重要數(shù)據(jù)的采集，需要進行雙位置接點采集的方式來進行，以保障狀態(tài)量數(shù)據(jù)的精確性，防止出現(xiàn)采集過程中的數(shù)據(jù)錯誤。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)用到對與電量參數(shù)的采集工作當(dāng)中，自動化采集非電量參數(shù)的方式通常會采用常規(guī)變送器的方式或者與 A/D變換相結(jié)合的方式來進行。
變電站當(dāng)中各種設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)采集自動化是變電站自動化水平的一種重要體現(xiàn)和工作內(nèi)容，可以說是電氣工程及其自動化工作的一項核心內(nèi)容，其他模塊的工作與數(shù)據(jù)的采集自動化有著密不可分的聯(lián)系，大部分電氣設(shè)備在工作過程中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)現(xiàn)階段都可以采用自動采集的方式來進行，為相應(yīng)控制命令的自動化提供了重要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
2．事件記錄的自動化設(shè)計和應(yīng)用。事件記錄可以指某一項設(shè)備的一個工作狀態(tài)，例如對開關(guān)跳合的狀態(tài)以及發(fā)生時間進行自動化的記錄等，也可以是多個設(shè)備在工作當(dāng)中的耦合程度，現(xiàn)階段的時間記錄不僅實現(xiàn)了基本的記錄順序要求和歷史數(shù)據(jù)自動化記錄，還實現(xiàn)了故障放生前后的數(shù)據(jù)記錄，例如故障發(fā)生前一段時間的示波器波形和故障發(fā)生后一段時間的波形記錄，給故障的原因調(diào)查以及日后的設(shè)備管理和維護都提供了重要的參考。這種時間記錄自動化的普及，使變電站運行情況和故障發(fā)生前后的真實狀態(tài)得到了完整的數(shù)據(jù)，極大節(jié)省人力的同時，也使時間記錄的效率和真實性得到了極大的提高。
3．控制和操作的自動化設(shè)計和應(yīng)用。現(xiàn)階段的電氣工程自動化基本實現(xiàn)了對于電氣控制元件例如隔離開關(guān)、斷路器等在調(diào)節(jié)方面的自動化控制，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基于數(shù)據(jù)采集的自動化來實現(xiàn)調(diào)節(jié)的自動化。例如目前使用比較多的EPON配電自動化，就對DC-DC電源系統(tǒng)的短路保護靈敏度進行了有效的提升，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)備的自動化發(fā)展，也為未來變電站“無人值守”模式的發(fā)展提高了重要的作用。
總體來說，自動化的使用可以將電氣系統(tǒng)進行“過程層”、“間隔層”以及“站級層”三個重要層次的劃分，通過不同層次之間的數(shù)據(jù)傳輸自動化，來實現(xiàn)多層次的數(shù)據(jù)采集、交換和控制，在電氣工程自動化基礎(chǔ)上的數(shù)字化也在不斷的進行普及，在未來的變電站建設(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
在變電站的電氣工程設(shè)計過程當(dāng)中，使用到自動化技術(shù)的模塊越來越多，而且隨著自動化和數(shù)字化的技術(shù)的不斷進步，自動化的電氣設(shè)備和變電站工作管理方式將會在更多的工作內(nèi)容中得到展現(xiàn)。自動化技術(shù)對于變電站來講，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，對于變電站工作人員，也是一種新的機遇和挑戰(zhàn)，這也要求了設(shè)計人員和工作人員在控制算法和信息處理等多個方面進行更為深入研究和探討。
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