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變電站基本原理范文第1篇

【關鍵詞】備用電源自動投入；變電站；工作原理；問題；解決方法

1.前言

近年來，我國電力建設事業(yè)得到了快速發(fā)展，因此，對變電站供電的可靠性要求也提出了更高的要求。為了滿足這一要求，人們提出了備用電源自動投入的概念。備用電源自動投入（以下簡稱備自投）是在工作電源因故障被斷開以后，自動而迅速地將備用電源投入工作的啟動設備。它在變電站中的應用，使得變電站的供電可靠性、安全性得到了大大提高。

2.對備自投的基本要求

根據《電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規(guī)范》（GB50062-92）規(guī)定：

（1）工作電源不論因何種原因失電時（如工作電源故障或被誤斷開等），備自投均應動作。

（2）應保證在工作電源斷開后，備用電源才能投入。

這一要求的提出，主要考慮了以下兩個因素：

①防止兩個不同期的電源非同期并列；

②防止將備用電源投到故障元件上（如工作電源故障），造成事故擴大。

（3）備自投只允許動作一次，以避免備用電源投入到永久性故障時繼電保護將其斷開后又重新投入。

（4）備自投的動作時間應盡量短，以利于電動機的自啟動。

（5）備自投在電壓互感器二次側的熔斷器熔斷時不應動作。

（6）備用電源無電壓時，備自投不應動作。

3.備自投的基本工作原理

3.1 備自投的基本方式

結合目前電網的情況，110kV及以下電網一般采用開環(huán)運行，變電站的電源運行方式多為兩個電源，一備一用或互為備用，即一個電源帶全站負荷，另一個電源備用，或兩個電源各帶變電站的一半負荷，兩個電源互為備用。同時，為降低變電站低壓側短路容量，保證開關有足夠的遮斷容量，減少故障對用戶造成的電壓波動，變電站低壓側一般考慮為兩主變不并列運行。針對上述情況，當前我們所使用的備自投方式可大致分為四種：

（1）兩個工作電源互為備用的方式，稱為暗備用，也叫母聯備自投。

（2）正常情況下備用電源不工作的方式，稱為明備用，也叫線路備自投。

（3）正常情況下備用變壓器不工作的方式，稱為主變備自投。

（4）兩臺主變均運行，低壓母線不并列的方式，稱為低壓母線分段備自投（一般多為110kV）。

3.2 備自投的工作原理簡述

在上述四種備自投方式中，我們以最為常見的低壓母線分段備自投―110kV母線分段備自投為例：

（1）正常運行：1B、2B處于工作狀態(tài)（即1DL、2DL、3DL、4DL處于合位），110kVⅠ、Ⅱ母線獨立運行（即3DL處于分位），兩段母線電壓正常。

（2）備自投動作

備自投動作，即滿足傳統的備自投動作條件后，跳開主供開關（2DL或5DL），合上備用開關（3DL）。

動作條件：

①備自投裝置處于正常工作狀態(tài)；

②I段母線或Ⅱ段母線中的一段失電；

③失電母線進線側（即主變低壓側）欠流；

④另一段母線電壓正常；

⑤無手動（或遙控）跳閘和外部閉鎖

此外，目前在備自投設備的使用過程中，對于主變高壓側備自投裝置，其有壓無壓的判別，除有傳統的PT采集電壓外，還引入了帶電顯示器接點模式，即通過帶電顯示器接點的狀態(tài)判斷出相關設備（進線或母線等）的帶電狀況。這樣可省去PT，有利于實現開關柜的無油化和小型化。

4.一種常用備用電源自投裝置的基本原理、在運行使用過程中出現的問題及解決方法

隨著備用電源自投在110kV及以下電網的廣泛應用，備自投的技術和裝置更新也愈加頻繁。目前，變電站使用的備自投裝置型號繁多，其中以CSB21A型備自投裝置的數量最為突出。在此，僅以CSB21A型備自投裝置為例，分析其基本原理及我們在變電站運行使用過程中遇到的問題。

4.1 CSB21A型備自投裝置簡介

如圖1所示，CSB21A裝置基本是一個可編程邏輯控制器，其動作條件是可以整定的。它的動作條件分為三類：啟動條件、閉鎖條件和檢查條件。當啟動條件全部滿足、閉鎖條件不滿足時，動作出口。在出口后200ms-1.5s之內核對檢查元件，若條件滿足，認為動作成功，否則發(fā)出斷路器拒動、動作失敗的告警信號。每一個動作的啟動條件、閉鎖條件、檢查條件都可以在所有的模擬量、開關量中選擇，過值動作或欠值動作、高電平或是低電平也都可以靈活的選擇。

4.2 CSB21A型備自投裝置的基本原理

在這里僅以變電站110kV分段備自投為例簡述CSB21A型備自投裝置的基本原理。

（1）方式說明：

某變電站一次接線。正常方式下110kV線路開環(huán)運行，一線主供，另一條110kV線路備用。因短路容量等原因，三臺主變均不允許并列運行。

（2）基本原理

CSB21A型備自投裝置在實現110kV分段互投時的動作原理如圖2，110kVⅠ、Ⅱ分段互投邏輯圖2所示。

Ⅰ段母線失電，跳開DL1；在ⅡⅡ段母線有壓的情況下，合DL4。

Ⅱ段母線失電，跳開DL2；在Ⅰ段母線有壓的情況下，合DL4。

DL1或DL2偷跳時，合DL1保證正常供電。當其中一條母線故障或手動（遙控）跳開關時閉鎖備投。

取主變低壓側電流作為母線失電的閉鎖判據，防止PT斷線時誤動。

上述的備投過程分解為四個動作。如將動作一與動作三稱為正方向備投，則動作二與動作四則可稱為反方向備投。

4.3 自投裝置在泉城變運行使用過程中遇到的問題

（1）定值整定中遇到的問題

當變電站10 kV Ⅱ母線失壓且符合10kV Ⅰ、Ⅱ分段備投與10kV Ⅱ、Ⅲ分段備投條件時，考慮負荷情況，擬使10kVⅡ母線先投到負荷較輕的#3主變―即兩個備投同時啟動，10kVⅡ、Ⅲ分段備投先動作成功，然后10kVⅠ、Ⅱ分段備投因動作條件不滿足而返回。故將備投動作時間整定為：10kVⅠ、Ⅱ分段備投―7.6s掉主供開關、0.5s合備用開關；10kVⅡ、Ⅲ分段備投―6.6s掉主供開關、0.5s合備用開關，其中7.6s與6.6s配合，以保證滿足上述要求。

但經現場備投試驗發(fā)現，在10kVⅡ母線失壓的情況下，兩個備投同時啟動并都動作成功，造成10kV三段母線并列運行的方式。后經研究發(fā)現：在圖6所示的邏輯中，并不是嚴格按照先動作一（或動作二）再動作三（或動作四）的順序進行，只要滿足其中任一個動作的全部條件，該動作即啟動。因此為保證兩個動作的相互配合，我們在定值上作了調整，令兩個備投在合備用開關的時間上有一個級差，10kV Ⅰ、Ⅱ分段備投（7.6s主供開關，1.0s合備用開關），10kV Ⅱ、Ⅲ分段備投（6.6s掉主供開關，0.5s合備用開關），即解決了上述問題。

（2）對運行方式的限制

1）運行方式：分別供#1、3主變，#2主變停電；#1主變帶10kV Ⅰ母線，#3主變帶10kV Ⅱ、Ⅲ母線（DL4分位，DL5合位）或#1主變帶10Kv Ⅰ、Ⅱ母線，#3主變帶10kV Ⅲ母線（DL4合位BL5分位）運行。

2）現以第一種情況為例進行分析（第二種情況與第一種情況相識）：當一線瞬時故障跳閘時，10Kv Ⅱ、Ⅲ母線失壓，10kV Ⅰ母線有壓DL4分位，此時10kV Ⅰ、Ⅱ分段備投中的動作三條件滿足，1.0s后合DL4。另一線跳閘2.0s后重合成功，形成了110kV線路經10kV環(huán)網的方式（1712、1711、019、020、039、041、1717、1716全部合位），而此種方式是不允許的。

解決方法：由于目前變電站110kV三段母線之間沒有開關、只有刀閘，同時為避免上述情況的出現，我們對方式進行了限制，不允許出現變負荷的方式。

5.結束語

由于對電網供電可靠性、連續(xù)性、安全性的要求不斷提高，越來越多的變電站應用了備自投裝置，但備自投裝置應用過程中還存在著不少問題。因此，這就要求我們在工程準備階段，充分結合變電站的特點，完善備自投裝置的功能，以防止運行過程中出現問題，威脅供電的可靠性、連續(xù)性和安全性。

參考文獻：

[1] 吳少林.備用電源自動投入裝置淺析[J].技術與市場.2012年03期

[2] 邵江華.備自投裝置運行中的問題及解決方法[J].電工技術.2010年11期

變電站基本原理范文第2篇

關鍵詞 智能變電站；站域后備保護原理；實現技術

中圖分類號TM63 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2013）104-0058-02

1 智能變電站概述

智能變電站是未來變電站發(fā)展的主要趨勢，通過應用可靠、集成、先進、環(huán)保、低碳的智能設備，應用通信技術、計算機技術、數字化技術等先進技術，實現信息采集、測量、控制、計量、監(jiān)測等功能的自動化，支持實現自動控制、在線分析決策、協調互動、智能協調等功能的變電站。智能變電站在科技高度發(fā)展的成果，具備著信息共享標準化、高級應用互動化、全站信息數字化以及通信平臺網絡化等特征。

2 傳統變電站繼電保護配置及其問題

在傳統變電站運行中，為滿足系統及其設備運行的要求，多應用獨立、雙重主保護加后備保護的配置形式。雙重主保護建立于電流差動原理基礎上，具備較好的選擇性及速動性，一旦出現區(qū)域故障，可以快速準確地切除區(qū)域故障。當主保護出現拒動問題時，通過后備保護進行區(qū)域故障切除。后備保護多是采取的是零序過流保護原理，為保證后備保護的選擇性，需要結合動作時限、定值整定等配合，在保證選擇性的同時，會犧牲后備保護的速動性。雖然這種配置方式存在著一定優(yōu)勢，但其動作延時性的存在，容易對電網造成極大損害。

3智能變電站站域后備保護原理

當前，對站域后備保護仍沒有具體明確的定義，一般來講，智能變電站站域后備保護是建立于智能變電站非電量、開關量及模擬量數據信息的基礎上，對變電站系統及其設備中存在的故障進行精確、快速、可靠定位，并實現故障切除的一種繼電保護方式。在本文中，提出建立于電流差動原理的站域后備保護。

電流差動原理具備動作速度快、選擇性完全、選相能力突出等優(yōu)勢，主要應用于變電站主保護之中。差動保護在應用過程中，可以實現差動電流的不間斷測量，如出現不平衡差動電流，可以快速發(fā)現，并執(zhí)行保護動作。當前，差動保護原理僅僅應用于主保護中，在后備保護領域中卻一直缺乏實際研究與應用。本文提出將電流差動原理應用于智能變電站站域后備保護之中。

站域后備保護基本原理：

在電流差動原理應用范圍不同的基礎上，將整個站域后備保護區(qū)域分為邊界差動區(qū)、站內差動區(qū)、元件差動區(qū)及搜尋差動區(qū)四個差動區(qū)。在四個差動區(qū)中，搜索差動區(qū)范圍在故障定位過程中會發(fā)生變化，而邊界差動區(qū)、站內差動區(qū)、元件差動區(qū)則相對較為穩(wěn)定，基本不會發(fā)生改變。通過研究發(fā)現，站域后備保護在四個差動區(qū)之中，存在著以下幾個特點：第一，不管智能變電站站域后備保護區(qū)域中如何出現故障問題，其邊界差動區(qū)總會存在差電流，如在正常運行過程中，或故障出現于保護范圍之外，則邊界差動區(qū)不會出現差電流，由此，可以將邊界差動區(qū)是否出現差電流作為啟動判據；第二，在變電站出現出現故障問題時，站內差動區(qū)不會出現差電流，邊界差動區(qū)則會出現差電流，可以將此作為判斷故障為出現故障及內部故障的依據；第三，在搜尋差動區(qū)中包含故障元件后，會出現差電流，正常元件不會出現差電流，由此，作為故障元件判斷的依據。

根據不同類型差動區(qū)中存在的特征，可以通過智能變電站站域后備保護原理對故障元件進行準確定位，并配合主保護動作，當主保護電斷路器失靈或主保護出現拒動問題時，通過跳閘區(qū)域擴展實現站域后備保護。

4 智能變電站站域后備保護實現技術

智能變電站站域后備保護實現技術在智能電網實踐中具有十分重要的意義。為保證智能變電站站域后備保護裝置設計能夠滿足智能變電站建設的要求，需要結合硬件平臺設計技術、嵌入式軟件設計技術、電磁兼容性技術、機電保護集成設計技術、網絡通信技術等。

4.1智能變電站站域后備保護裝置硬件設計

在智能變電站后備保護實現研究中，決定在其硬件平臺中采取CPU與DSP相結合的雙處理器架構，選擇大容量FLASH、DDR2-RAM，大容量FRAM存儲器。數據處理模塊為DSP，綜合處理模塊為FPGA，應用雙口RAM，實現數據接收與發(fā)送等功能。

4.2智能變電站站域后備保護裝置軟件設計

在進行智能變電站站域后備保護裝置軟件總體架構設計中，其軟件總體架構主要包括應用軟件設計、操作系統設計、支持包設計。在站域后備保護裝置中，硬件驅動程序允許直接對外部存儲器、硬件寄存器、定時器等訪問。在軟件設計中，實時多任務操作系統介于應用軟件及硬件部分之間，其上層為應用軟件，應用軟件提供服務成程序訪問接口函數。多任務操作系統，主要承擔著任務管理、內存管理、調度等功能，可以建立文件系統，存儲智能變電站站域后備保護裝置信息模型文件。

建立電流差動原理的智能變電站站域后備保護，在進行硬件設計實現與軟件設計實現的基礎上，需要實現通信系統的設計。在智能變電站站域后備保護通信系統中，主要包括兩個部分，分別為該變電站中內部過程層通信網絡及輸電線路對端變電站采樣值通信網絡。選擇IEC 61850標準進行過程層通信網絡構建，選擇1G以太網交換機作為采樣值進行采樣值網絡構建。數據通訊系統的完善，是保證站域后備保護實現的關鍵。

5結論

智能變電站屬于未來電力系統發(fā)展的重要趨勢。在傳統變電中多應用階梯式后備保護方式，其后備保護存在著動作延時長、整頓配合困難等問題。為滿足智能變電站發(fā)展的要求，需要研究新型的智能變電站站域后備保護原理及實現技術。本文提出建立電流差動站域后備保護原理，對電流差動站域后備保護原理進行了分析。通過電流差動站域后備保護原理裝置硬件及軟件系統設計，對智能變電站站域后備保護原理的實現技術進行了初步研究。實踐證明，電流差動站域后備保護原理效果良好，應進一步深化研究并推廣。

參考文獻

變電站基本原理范文第3篇

    此站實習自8月20日開始，將持續(xù)20天。當天上午我們在變管所主要負責人的監(jiān)督下通過了安規(guī)開始，下午到天井山110kv變電站去熱身。次日我們前往正在籌建即將投入運行的220kv洱源集控站，不過先是到了鄧川110kv變電站，在此十天期間，我們將會對整個變電運行的種種做最初步、最感性的認識和了解。之后的十天到下關220kv變和大理500kv變各五天，這期間就是鞏固和提高自己對變電運行的認識。這是我人生中彌足珍貴的經歷。

    盡管變電站電壓等級不一樣，但還是有很多相似的，如下大概介紹我的認識情況。首先，認識和學習一次設備（主變壓器、短路器、隔離開關、電流互感器、電壓互感器、耦合電容器、避雷器、電力電纜、母線、所用變、電抗器、電容器）的基本原理、主要結構和在電網中的作用，型號及技術參數。通過對以上內容的學習，我了解了電能生產的全過程及變電站電氣設備的構成、型號、參數、結構、布置方式，對變電站生產過程有了一個完整的概念。熟悉變電站主接線連接方式、運行特點、初步了解電氣二次部分、繼電保護及自動裝置，鞏固和加強了所學的專業(yè)知識，為今后的工作崗位打下良好的基礎。

    其次，學習變電站值班員崗位職責、安全職責、值班制度和交接班制度，培養(yǎng)正確的勞動觀、人生觀、價值觀，為以后確保所從事工作崗位的安全生產奠定思想和理論基礎。同時我更希望由一個不諳世事的學生在輪崗實習之后能夠回到變電站，并逐漸成長為一名變電運行人員。

    回顧過去短短二十天，我感觸頗深。畢竟，這是我邁出校門，步入社會的具有實際意義的第一課。通過和各變電站師傅們的接觸，我不但從他們身上學到了許多寶貴的運行經驗，更從他們身上學到了許多做人的道理。讓我深刻的體會到理論和實踐相結合的重要性。更加讓我深刻的認識到變電運行這一工作是一項責任很強的工作，也是技術性很強的工作，想成為一名新時期合格的變電運行人員我還需要走很長的一段路，在這條路上我將以更高的標準要求自己、更多的知識來武裝自己，將安全穩(wěn)定運行落實到實處，真正做到設備的主人。

變電站基本原理范文第4篇

關鍵詞：有限元，查找算法，變電站，無功補償

0 引言

變電站動態(tài)無功優(yōu)化是一個非常復雜的非線性時空強耦合的優(yōu)化問題，一方面，某一時刻的靜態(tài)無功優(yōu)化是一個復雜的非線性混合整數優(yōu)化，具有空間復雜性； 另一方面，一段時間如(1天)內的無功優(yōu)化又必須考慮負荷的動態(tài)變化，具有時間復雜性。因此動態(tài)無功優(yōu)化需要充分考慮變電站參數及未來一天負荷曲線的有功和無功變化情況，通過自動調節(jié)有載變壓器的分接頭和并聯補償電容器的組數，在滿足各種物理和運行約束條件下提高電壓質量和保持無功平衡。在電力系統無功優(yōu)化中，為了跟蹤在線負荷的改變，保持系統始終處于最優(yōu)狀態(tài)，理論上需要不斷地進行無功優(yōu)化；然而，控制設備一天內不能頻繁動作并且動作是不連續(xù)的，因此在系統實際運行過程中并不能經常進行無功優(yōu)化。因此電力系統動態(tài)無功優(yōu)化問題的研究很有實際意義。

1 基本原理

本節(jié)不再贅述有限元查找算法的基本原理，主要論述采用有限元查找算法實現變電站電壓無功優(yōu)化控制中需要解決的關鍵技術問題。

1.1 數學模型

對于無T接分支的線路，系統和受端變電站的等值電路分別如圖1所示。圖中US,為系統電壓，Rs和XS分別為系統等值電阻和等值電抗,RT和XT分別為變壓器繞組電阻和繞組漏抗,GT和BT分別為變壓器鐵心電導和鐵心電納，UG和UB分別為變電站主變壓器高壓側和低壓側電壓，PL和QL分別為變壓器低壓側的有功和無功功率,C為補償電容器組投入的容量,K為變壓器變比。

圖1 變電站等值電路

1.2 解的構成

在考察時間單元(典型為1天)內期望進行N次調整的前提下，將解分為N段。

當然，還可以引入其它因素作為控制變量。

本文用S（K）=[S1（K）S2（K ） S3（K）…SN（K）]表示解的第k次迭代結果。

1.3 鄰域查找

在有限元查找迭代過程中，將當前解中某個元素的取值分別增加一個單位或減少一個單位，而保持其他元素不變，就得到了兩個侯選解，將調整元素輪換一遍，就得到了侯選解集合，這個過程就是鄰域查找。對于方式調整的起始時間元素，其調整間隔可以是15分鐘、30分鐘或1小時(分別對應96點、48點和24點負荷曲線)。對于變壓器檔位元素和電容器容量元素，其調整間隔分別取決于變壓器的檔位間隔和電容器組的投放容量間隔。

1.4 適配值函數

以考察時間單元內降損收益最大為適配值函數，即

Max f=∑(ABi-AOi)(1)

其中ABi,AOi分別為第i時間段內優(yōu)化前和優(yōu)化后損耗電量。

損耗電量由主變壓器損耗(包括鐵損和銅損)和上游輸電線路中的損耗電量構成，可以根據各個負荷的預測曲線及解中描述的調整方式，采用潮流計算方法得出。

1.5 約束條件

典型的約束條件主要包括：

1)電壓約束：UB,min≤UB≤UB,max其中UB,min，UB,max分別為變壓器低壓側母線電壓的允許下限和上限。母線電壓UB也可采用常規(guī)潮流計算方法得出。

2)電氣極限約束：IT

3)控制約束：變壓器檔位在其可行范圍內； 電

容器容量在其可行范圍內；相鄰兩段起始時刻不重

疊(還可設置相鄰兩段起始時刻的最小間隔)。

1.6 有限元長度和終止準則

有限元長度越長，有限元查找算法的“爬山”能力越強。但是有限元長度太長，會影響收斂速度，并且對于規(guī)模較小且網格化程度較弱的配電網，會造成候選解集過小甚至沒有候選解。因此有限元長度應根據配電網的規(guī)模適當選取，一般可取3～5。終止準則可定為：當達到最大迭代次數或最佳適配值連續(xù)若干次保持不變，則終止有有限元查找。

1.7 最佳調整次數

考察時間單元(典型為l天)內期望的調整次數N可以根據經驗確定。也可以根據經驗確定考察時間單元內期望的調整次數范圍：(Nmin , Nmax)，并用N1，N2，⋯，Nk表示侯選的調整次數，然后采用1.2～1.6節(jié)論述的有限元查找法分別得出各個調整次數取值下的適配值，f1，f2，⋯，fk，若： fi+1-fi,

1)Nmax ==Nmax+l。

2)按照調整次數Nmax重新進行查找。

3)若優(yōu)化結果可以確保各個時間段內電壓都

符合約束條件要求，則退出，最佳調整次數為Nmax；否則返回到 1)。

2 實例

實例參考某110 kV變電站，站內的SZ9系列2繞組變壓器可以帶負荷調壓，容量為50 MVA，取值范圍為0.9～1.1，共17檔，每檔1.25％，10 kV側安裝6臺容量為2 Mvar的補償電容器，采用典型48點日負荷預測曲線如圖3所示。取一天內期望的調整次數N1、N2和N3分別為2、3和4，然后在滿足1.5節(jié)的約束條件下，假設變壓器的當前檔位為9檔，已投入前2臺電容器，采用有限元查找算法分別計算各調整次數取值下的適配值函數，f1,f2 和f3,一天的最低收益閾值Fset設置為150 kW.h。最大迭代次數為150，優(yōu)化的結果如表1所示，各時段按優(yōu)化方案調整后，電壓均符合約束條件要求，通過比較各調整次數取值下的適配值，可知調整次數為3時，優(yōu)化效果最好。

圖3 典型日負荷預測曲線(橫軸為時間t/h,縱軸為功率MW/Mvar)

表1 優(yōu)化控制結果

調整次數（次/天） 控制設備動作時刻 主變

檔位 電容器

投切 一天降損

收益（MW.H） 降損率（%）

2 4：00 10 3投 1.3852 5.93

8：00 12 3投

4：00 10 3投

3 8：00 12 3投 1.5474 6.63

19:30 14 3、4投

4：00 10 3投

8：00 12 3投

4 19:30 14 3、4投 1.5600 6.68

20:30 12 3、4投

注：在初始狀態(tài)下，系統一天的有功損耗為23.351 MW .h

實例分析結果表明該方案是可行的，而且能夠改善電壓質量、降低網絡損耗和減少設備動作次數。

3 結論

本文采用有限元查找算法實現變電站電壓無功優(yōu)化控制，考慮電容器和有載變壓器分接頭一天內動作次數和調節(jié)量的約束以及母線電壓的不等式約束，根據經驗確定時間單元(1天)內期望的調整次數范圍， 以考察時間單元內的降損收益最大為適配值函數，確定最佳調整次數，優(yōu)化出每個時段的主變壓器檔位的調節(jié)和電容器組的投切，確定了設備的最少調節(jié)次數和最佳動作時間， 降低了電能損耗。實例結果表明建議的方法是可行的，并且具有可以有效減少調節(jié)次數的特點。

參考文獻

[1]任曉娟，鄧佑滿，趙長城，等．高中壓配電網動態(tài)無功優(yōu)化算法的研究【J】．中國電機工程學報，2003，23(1)：31-36．

[2]王湘中，肖陽偉．變電站電壓無功綜合控制策略研究與實現【J】．湖南大學學報(自然科學版)， 2002，29(3)：81-83．

[3]仝慶貽，顏鋼峰．變電站電壓無功綜合控制的研究【J】．繼電器，2001，29(10)：22-25．

變電站基本原理范文第5篇

關鍵詞：光電傳感器；通信控制；變電站；通信系統

中圖分類號：TM451 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）12-0062-02

一、光電傳感器概述

（一）光電傳感器的涵義

光電傳感器首先是一種傳感器，它借助各種光電感應的特性來測試物體是否存在，該物體表面狀態(tài)有否發(fā)生變化等狀況。從原理上看，光電傳感器電效應產生的一種傳感器。具有靈活多樣的表現形式，這是光電感應具有的特性，在檢測或測量中，就可以憑借這種反應速度極快的特性，得到準確的結果。光電傳感器的基本原理可以表示為圖1：

從構成原理上看，光電傳感器的組成部分包括接受光線的主要受光部和發(fā)光物體的投光部。不同的檢測物體和受光面，會遮掩或反射投射光線，并引起發(fā)光部的受光部的不定改變，這種變化被受光部的自主檢測測出后，就根據變化的強度轉換為相應的電氣信號，并輸出這個信號。光電傳感器一般使用的是紅外光和可視光。

（二）光電傳感器的性能特點

從性能上來分析，光電傳感器有以下特點：

1．檢測的距離較長。在光電傳感器能投入實際應用以前，原來常用的超聲波和磁性等檢測手段在檢測時，如果要檢測距離在10m以上的物體時，就要采用其他檢測方法做輔助。在光電傳感器技術性能的穩(wěn)定性達到應用要求并投入使用后，對于較長距離物體的檢測所受的限制就大大減少了。光電傳感器的折合優(yōu)越性能來源于其不受檢測物體所帶來的反射反應和遮光反應的影響，而其它接近傳感器就無法做的這一點，它們的應用會受到檢測物體性質的限制。光電傳感器能檢測固體、氣體、金屬以及其他所用不同性質的物體。

2．相對檢查響應的時間短。到目前為止，光速是人類發(fā)現的最快速度，因而光電傳感器本身就這個特性，再加上其中由集成線路和眾多電子零件構成的集成電路，光電傳感器在工作時沒有任何的機械工作時間,對信號的響應時間極短。

3．分辨率高。隨著光電傳感器設計技術的不斷提高，到目前為止，已經能夠保證光電傳感器投光的光束一直穩(wěn)定的集中極小的光點上面。換而言之，光電傳感器已經具有了性能特殊的受光系統，確保其識別率和分辨率既精確又強大。光電傳感器超強超細的分辨能力能保證對位置進行超精確掌控檢測和對微小物體進行最細微檢測。

4．能對物體進行非直接接觸檢測。光電傳感器不用通過機械性的接觸就能完成對被檢測對象的完整檢測，由于沒有直接接觸，因此也不會對傳感器自身和被檢測物體帶來影響或損傷。據此我們也可以看出，光電傳感器有著比其他接觸式傳感器更長的使用壽命。

5．能夠判別不同的顏色。不同檢測物體對不同光的相對吸收率和相對反射率也有河大的差別，光電傳感器能夠在分析這些差異的基礎上，根據被檢測物體的顏色和不同被投光的光線波長短組合形成的差異測定被檢測物的性質。利用光電傳感器的這一特性，僅僅通過顏色的差異就能識別被檢測物性質。

二、光電傳感器在變電站通信控制系統中的應用

由于光電傳感器具有這些特性，因此在運用到變電站通信控制系統后，會帶來許多影響，具體

如下：

（一）改變了變電站通信系統及其結構

在傳統的變電器通信系統中，主要是將模擬信號的傳輸到通信系統中的各個間隔層，這種信號的傳輸常常伴隨著負感器的負荷變大和復雜反復接線等問題。而在應用了光電傳感器后，系統中傳輸的是數字信號，這種信號能在整個通信系統中進行一對一、多對多等高效的點傳播方式，能完全取代原有的二次電纜線，不但從真正意義上實現了信息資源的共享，還避免了復接線等復雜問題的出現。

光電傳感器在應用到了變電站通信系統后，由于其優(yōu)越的特性，對變電站通信系統結構產生了根本性的影響。光電傳感器應用到變電站通信系統后，其通信方式產生了相應的改變，同時，相應的電子開關裝置、數字斷路器操作控制智能電子設備得到了大量的配套采用，變電站通信系統的功能得到了大幅提高，變電站通信系統從原來的兩層結構轉變成了三層結構，即包含了變電站層、間隔層和過程層。隨著結構的改變，變電站通信系統的功能性也隨之發(fā)生了變化。光電傳感器的接口設計大大改善了系統的方便程度，在面向其針對的對象時電傳感器的接口模塊化的簡單特質促進了系統中相關軟、硬件設計的最高標準化，確保系統能適應各種傳輸介質、各種樣式的通信協議和各種標準中，并平穩(wěn)運行的。因此，與原來傳統的光電傳感系統相比，系統的開放新、可擴展性、靈活性和自我適應性等方面有了質的變化。

（二）促進了變電站信息系統的自動化運作

當前，我國各地電力系統的發(fā)展還不均衡，變電站信息系統及其的自動化運作水平存在這更大的差異，以多種分散分成為標志的先進自動化系統和以集中化組屏為標志的傳統老式自動化系統并存。這種變電站信息系統水平的不平衡化狀況亟需改變，光電傳感器后應用到了變電站信息系統后，不但能適應先進的分散分成的自動化系統，還能兼容集中組屏的傳統老式自動化系統，從而實現了不同發(fā)展階段的自動化信息系統的有機整合。光電傳感器能承擔這些任務，主要是因為其不但具備強大的數據傳輸功能，而且還擁有較強的智能電

子功能。

隨著計算機網絡技術的發(fā)展和光電傳感器技術性能的持續(xù)提高，在不久的將來，我們就可以將變電站信息系統與光電傳感器結合起來，通過光電傳感器的數據通訊功能改造成為電磁式互感器及其光電效應的轉換，完整實現變電站通信系統中間隔層與過程層中各個點之間的一對一、一對多等方式的數據傳輸。隨著光電傳感器在變電站信息系統中的廣泛應用及其優(yōu)越性能的全面發(fā)揮，不但能節(jié)省大量的人力、物力和財力，還能最大限度的節(jié)約能源。光電傳感器與網絡技術相結合的變電站信息系統模式將成為我國電力系統中的主導方式，實現信息無縫化和信息系統化，真正達到變電站信息系統的自動化，實現資源共享的最優(yōu)化。

參考文獻

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