智慧電網中的變電站自動化

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什麼是變電站自動化？

變電站自動化是一個基本概念，它代表著從傳統電網到智慧化、更高效電網的轉變。變電站自動化可以定義為利用智慧電子裝置 (IED) 的資料來控制和自動化電網執行的過程。

變電站自動化主要用於自動化電力系統操作，如開關、控制、監控、保護等，以便我們能夠獲得可靠性、效率和安全性更高的變電站。

將這種手動操作轉變為自動操作的核心組成部分是數字通訊和控制系統。

變電站自動化的組成部分

變電站自動化系統由若干智慧元件組成，用於即時監控和自動化控制電力系統執行。

以下是變電站自動化系統的一些主要元件及其功能：

智慧電子裝置 (IED)

IED 是變電站自動化系統中的核心元件。這些裝置即時持續監控變電站裝置，並收集資料以進行分析和決策。變電站自動化中使用的 IED 可以是智慧繼電器、感測器、斷路器等。

SCADA 系統

SCADA（監控控制和資料採集）系統是一個軟體程式，用於遠端監控和控制變電站操作。該系統接收來自 IED 的有關電網執行的資料，並將其傳送到中央控制中心進行分析和處理。SCADA 是變電站自動化中最基本的部分，因此，如果沒有 SCADA，變電站自動化幾乎是不可能的。

遠端終端單元 (RTU)

在變電站自動化中，RTU 是一種基於微處理器的裝置，用於在硬體元件（即 IED）和 SCADA 系統之間建立資料傳輸介面。

可程式設計邏輯控制器 (PLC)

PLC 不過是在變電站自動化中用於執行特定操作集的微控制器。可以對 PLC 進行預程式設計以執行自動化任務。

人機介面 (HMI)

HMI 是一種圖形使用者介面裝置，用於為變電站操作員提供通訊媒介。使用 HMI，變電站操作員可以與變電站系統互動以控制操作並監控系統引數。

變電站自動化的配置

智慧電網中變電站自動化的配置包括以下三個級別的裝置功能：

• 站級功能
• 間隔級功能
• 過程級功能

這裡解釋了變電站自動化配置的這三個功能。

站級功能

在此級別，變電站計算機、HMI 和到控制中心的閘道器是變電站自動化中涉及的主要裝置。在這裡，訊息規範網路充當 SCADA 系統、IED 和中央控制中心之間的通訊鏈路。

間隔級功能

此級別包括控制器和智慧電子裝置 (IED) 作為主要的變電站自動化裝置。這些裝置為系統的不同公用事業提供保護，並對配電網路進行即時評估。

過程級功能

在此級別的變電站自動化配置中，光學電壓和電流感測器用作核心元件。此級別還包括電流互感器、電壓互感器、感測器和開關裝置控制和監控系統。在此級別，來自 CT 和 PT 的模擬訊號使用合併單元轉換為光訊號，然後透過光纖鏈路傳輸到保護和控制裝置。

變電站自動化的優勢

變電站自動化的目標是實現電力系統的自動化操作，最大限度地減少人工干預。它帶來了以下好處：

• 變電站自動化透過更快的故障檢測和隔離以及更短的停電時間來提高電力系統的可靠性。
• 變電站自動化使電網操作更快，減少對人工干預的依賴。這減少了系統事故和火災的可能性，從而提高了安全性。
• 變電站自動化最大限度地減少了人工參與和錯誤，從而提高了電力系統的執行效率。
• 變電站自動化還可以根據負載需求自動調整電網引數，並提供穩定的電力供應。
• 變電站自動化使用 SCADA 系統，因此允許從遠端位置控制電網操作。

變電站自動化的挑戰

以下是變電站自動化實施中的一些主要挑戰或障礙：

• 變電站自動化涉及使用智慧電子裝置和現代先進技術。因此，它需要高額的初始投資。
• 變電站自動化使用易受網路威脅的數字通訊技術，因此需要強大的安全系統。
• 變電站自動化中使用的電子裝置可能來自不同的製造商，並且可能存在相容性問題。
• 變電站自動化是一項技術密集型任務，因此需要技術熟練的人員進行安裝、操作和維護。

結論

變電站自動化是高效、可靠和安全的電力系統所需的重要技術實施。變電站自動化不過是在電力系統中整合數字通訊網路，以便自動監控和控制電力流動。

變電站自動化系統對於實現電力系統所需的效率和可靠性至關重要。繼續下一章，瞭解智慧電網中的配電網自動化。