小琼摘要：随着近些年来电气设备使用的普及，各个领域的发展与电气工程的联系越来越密切，变电站作为电力输送的重要枢纽，在社会发展中具有着举足轻重的地位，变电站的电气工程也逐渐走向自动化和智能化。在本文中，笔者对电气工程设计的特点和原则进行简要分析，并且对其自动化发展在变电站建设中的设计和应用进行分析。
关键词：电气工程；变电站建设；技术应用分析
由于近些年电气工程智能化和自动化技术的发展和对于电力工程投资的不断增加，以变电站为中心的工程设计研究也在不断深入，并且为变电站的建设提供了巨大的支持。不断有优良的设计方案应用到变电站建设当中，例如三网合一（GOOSE网络与SV网络和时钟同步网络）方式的应用，针对于电气设施保护测控一体化系统的应用等等，都在变电站的实际运行中起到了重要的作用。
一、变电站电气工程的设计特点和设计原则
1、变电站电气工程的设计特点。变电站在作为电压变换和电能分配的重要电力系统枢纽，处于联系电力系统当中各级电网连联系的核心位置。变电站根据其地位和作用分为系统枢纽型、区域型和电力终端型等类型的变电站，根据其安装位置可分为户外、户内、地下以及箱式等类型的变电站，变电站工程是多个类型工程的综合，相关的工程包括了电气、通讯、土建以及消防等几个重要的工程部分，其中，电气工程可以说是变电站工程的一个核心内容。通常而言变电站的电气工程有以下的几个特点：
（1）规模通常比较大。其规模大的特点主要体现在变电站电气工程的工程量和投资两个方面，相对于一般的建筑工程而言变电站的建设的投资规模和工程量有明显的差别，因此成本控制也成为了一个非常重要的问题。
（2）时间周期比较长。以千伏变电站为例，其建设过程从可行性研究到建设完毕通常需要两年以上的时间，而千伏以上的需要时间会更长，通常会经历三年至五年的时间才能够完成。
（3）科技含量以及技术的复杂性比较高。电气工程的科技含量由于涉及到多个领域内的高精尖技术会比较高，在建设当中需要与国内外多个专业进行沟通和配合，还需要与土建、通讯等其他模块进行统一，因此其复杂性通常要高于其他工程。
（4）影响设计的因素比较复杂。影响电气工程设计的因素除了基于当前的社会用电需要所考虑的因素例如选址、设备、线路等因素，还需要考虑到所在地区长期发展的方向对电力的需求。
（5）安全性能和稳定性要求比较高。变电站是所在地区电力网络当中的一个节点，通常一个导致变电站安全性能降低的漏洞就可以影响到整个变电站甚至整个供电网络的稳定运行，因此有极高的安全性要求。
2、电气工程设计原则。变电站电气工程的设计原则不仅需要遵循国家相关的规定，还需要从电力系统的全局出发，对于变电站的负荷、容量、周围环境特点以及区域用电要求的现状和未来进行兼顾，主要有以下的几个方面：
（1）经济原则。在电气工程设计过程中，目标效果往往可以采用不同的设备和技术来实现，这就需要从投资的角度进行科学考量，实现成本节约。
（2）现实需求与未来需求相结合的原则。现阶段变电站电气工程设计通常都是需要符未来10年左右的用电情况，在电气工程的设计当中需要对更长时间阶段的发展进行大体上的规划，使未来的扩建能够更方便的进行。
（3）环境保护原则。变电站的电气工程建设需要在满足用电需求的情况下尽可能提高环境保护的水平，注重经济效益的同时，也必须将社会效益作为电气工程设计的重要内容。
二、电气工程及自动化应用
由于自动化已经成为一种发展趋势和必须的要求内容，现阶段电气工程自动化的普及程度已经非常高，目前的一些功能要求体现在以下的几个方面：
1．采集数据方面的自动化设计和应用。采集数据主要是对于电气设备运行当中的数据进行自动化的采集，例如电气设备的状态量、脉冲量以及模拟量等核心数据。电气设备的状态量主要是指断路、隔离开关、接地刀闸、以及变压器接头等核心部件的状态数据，通常对于重要数据的采集，需要进行双位置接点采集的方式来进行，以保障状态量数据的精确性，防止出现采集过程中的数据错误。脉冲量数据的现阶段主要内容是脉冲电度表的数据值，模拟量的主要内容有母线电压数据、电流数据、功率值数据、频率和相位等多种电力参数方面的数据以及非电量参数例如变压器瓦等数据。通常情况下交流采样的方法普遍应用到对与电量参数的采集工作当中，自动化采集非电量参数的方式通常会采用常规变送器的方式或者与 A/D变换相结合的方式来进行。
变电站当中各种设备的相关数据采集自动化是变电站自动化水平的一种重要体现和工作内容，可以说是电气工程及其自动化工作的一项核心内容，其他模块的工作与数据的采集自动化有着密不可分的联系，大部分电气设备在工作过程中所产生的数据现阶段都可以采用自动采集的方式来进行，为相应控制命令的自动化提供了重要的数据基础。
2．事件记录的自动化设计和应用。事件记录可以指某一项设备的一个工作状态，例如对开关跳合的状态以及发生时间进行自动化的记录等，也可以是多个设备在工作当中的耦合程度，现阶段的时间记录不仅实现了基本的记录顺序要求和历史数据自动化记录，还实现了故障放生前后的数据记录，例如故障发生前一段时间的示波器波形和故障发生后一段时间的波形记录，给故障的原因调查以及日后的设备管理和维护都提供了重要的参考。这种时间记录自动化的普及，使变电站运行情况和故障发生前后的真实状态得到了完整的数据，极大节省人力的同时，也使时间记录的效率和真实性得到了极大的提高。
3．控制和操作的自动化设计和应用。现阶段的电气工程自动化基本实现了对于电气控制元件例如隔离开关、断路器等在调节方面的自动化控制，除此之外，比较复杂的操作例如变压器分接头、电容器组切换、备用电源的使用等也可以通过基于数据采集的自动化来实现调节的自动化。例如目前使用比较多的EPON配电自动化，就对DC-DC电源系统的短路保护灵敏度进行了有效的提升，整体上提升了变电站当中操作电源的安全性能，这些重要设备的自动化发展，也为未来变电站“无人值守”模式的发展提高了重要的作用。
总体来说，自动化的使用可以将电气系统进行“过程层”、“间隔层”以及“站级层”三个重要层次的划分，通过不同层次之间的数据传输自动化，来实现多层次的数据采集、交换和控制，在电气工程自动化基础上的数字化也在不断的进行普及，在未来的变电站建设当中，不断提高变电站工作的灵活性和稳定性。
结束语
在变电站的电气工程设计过程当中，使用到自动化技术的模块越来越多，而且随着自动化和数字化的技术的不断进步，自动化的电气设备和变电站工作管理方式将会在更多的工作内容中得到展现。自动化技术对于变电站来讲，不仅仅在于人力资源的节省，还能够实现故障发生率的极大降低，具有非常积极的作用。同时，对于变电站工作人员，也是一种新的机遇和挑战，这也要求了设计人员和工作人员在控制算法和信息处理等多个方面进行更为深入研究和探讨。
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