3C綠色技術(shù)在變電站建設(shè)中的應(yīng)用

摘要：以計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)為應(yīng)用基礎(chǔ)的自動化系統(tǒng)的建設(shè)成為了變電站發(fā)展的趨勢。文章通過對3C綠色自動化變電站基本內(nèi)涵的理解，分析了自動化系統(tǒng)建設(shè)的主要技術(shù)特征，探討了綠色建設(shè)的相關(guān)問題，并結(jié)合云浮220kV都楊變電站的應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行了進(jìn)一步的分析。

關(guān)鍵詞：3C技術(shù)；綠色技術(shù)；變電站；主變在線監(jiān)測系統(tǒng)；系統(tǒng)信息交互

中圖分類號：TM631 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）10-0099-02

1 概述

由于電力發(fā)展和電網(wǎng)改造的推進(jìn)，對變電站運(yùn)行的安全可靠性與經(jīng)濟(jì)性要求越來越高，為提高電網(wǎng)的安全、減少電網(wǎng)運(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)變電站的自動化成為了電網(wǎng)運(yùn)營單位的首要選擇。而以太網(wǎng)通信技術(shù)的普及，以數(shù)字信號處理、光電子技術(shù)為應(yīng)用基礎(chǔ)的互感器技術(shù)的發(fā)展的逐漸成熟以及智能斷路器技術(shù)的發(fā)展，使3C綠色變電站建設(shè)成為了可能。筆者結(jié)合多年的工作經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)的領(lǐng)域知識，對3C綠色變電站自動化系統(tǒng)建設(shè)的相關(guān)問題進(jìn)行了探討。

2 3C綠色變電站的基本內(nèi)涵及其優(yōu)越性

3C綠色變電站是指通過運(yùn)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)以及控制技術(shù)（簡稱3C技術(shù)），將其與傳統(tǒng)的電力電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行有效的結(jié)合，來實(shí)現(xiàn)一個(gè)覆蓋城鄉(xiāng)的操作智能高效、運(yùn)行安全可靠的變電站。其中3C技術(shù)的使用主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

（1）電網(wǎng)運(yùn)行狀況相關(guān)信息的數(shù)字化輸出。

（2）智能電子設(shè)備之間以網(wǎng)絡(luò)通信方式實(shí)現(xiàn)信息交互。

（3）設(shè)備運(yùn)行的操作及控制過程都通過網(wǎng)絡(luò)以報(bào)文傳輸?shù)姆绞綄?shí)現(xiàn)。

“綠色”是指在完成變電站的基礎(chǔ)建設(shè)的前提下，合理有效地實(shí)施節(jié)地、節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材、站內(nèi)外環(huán)境質(zhì)量的保護(hù)以及施工管理等方面的措施。在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及示范工程的約束下，將智能、綠色等現(xiàn)代化理念融入到電網(wǎng)的建設(shè)中，實(shí)現(xiàn)變電站的智能化和綠色化。

3C綠色變電站的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

（1）自控裝置和監(jiān)視功能等提高了故障的診斷率，從而提高了變電站安全、可靠運(yùn)行的水平。

（2）由計(jì)算機(jī)執(zhí)行測量、抄表、記錄等工作，能夠提高各種數(shù)據(jù)測量的精度，同時(shí)有利于對變電站的管理。

（3）變電站的各類系統(tǒng)與設(shè)備的綜合，縮小了其占地面積，減少了總投資。

3 3C變電站主要技術(shù)特征

3.1 數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)的數(shù)字化應(yīng)用

在傳統(tǒng)變電站工作的人員，工作繁重而瑣碎，其中一項(xiàng)就包括對電流以及電壓狀況的信息采集，而智能化的變電站主要標(biāo)志之一就是采用電子式互感器來進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，在減少工作量的同時(shí)，更提高了測量的精確度，其特點(diǎn)主要包括：

（1）可以實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備與二次設(shè)備系統(tǒng)電氣之間的有效隔離。

（2）電氣量動態(tài)測量范圍大，測量精度高，為實(shí)現(xiàn)常規(guī)變電站裝置冗余向信息冗余的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)信息集成化應(yīng)用提供了前提。

（3）對于低驅(qū)動功率的變電站二次系統(tǒng)設(shè)備可以直接實(shí)現(xiàn)數(shù)字化接口應(yīng)用。

在220kV都楊變電站中，主變和出線回路采用電子式電流電壓互感器，220kV母聯(lián)回路采用電子式電流互感器。母線電壓互感器采用電子式電壓互感器，設(shè)2個(gè)保護(hù)級、1個(gè)0.5級和1個(gè)0.2級；線路電壓互感器采用線路型電容式電壓互感器，設(shè)1個(gè)保護(hù)級和1個(gè)0.5級。

設(shè)置一次設(shè)備和主變在線監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng)各1套，并具有評估功能。主要對重要的一次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測及評估，實(shí)現(xiàn)設(shè)備多狀態(tài)的綜合在線監(jiān)測、診斷、分析和評估，并可將信息上送當(dāng)?shù)乇O(jiān)測主站?？紤]到電子式互感器比常規(guī)互感器在絕緣、抗電磁干擾、抗飽和、易于數(shù)字信號傳輸、測量帶寬和精度高、結(jié)構(gòu)緊湊方面具有優(yōu)勢，本工程220kV、110kV和主變變低進(jìn)線間隔的互感器采用電子式互感器選型進(jìn)行設(shè)計(jì)，配套合并單元。

3.2 系統(tǒng)信息交互的網(wǎng)絡(luò)化

邏輯結(jié)構(gòu)上的變電站系統(tǒng)的三個(gè)層次內(nèi)部及層次之間的信息交互量很大，需要傳輸和處理的數(shù)據(jù)流主要有：

（1）變電站層要將其他層匯總的實(shí)時(shí)信息送往電網(wǎng)的調(diào)度或控制中心，變電站層主要與間隔層進(jìn)行通信。

（2）間隔層主要執(zhí)行數(shù)據(jù)的承上啟下的中間通信功能，實(shí)施閉鎖功能、對一次設(shè)備的保護(hù)控制功能等。

（3）過程層是一次設(shè)備的智能化的部分，既要對電氣量進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測，又要進(jìn)行設(shè)備的狀態(tài)檢測，過程層主要與間隔層進(jìn)行信息交互。

在本工程中，過程層主要設(shè)備包括智能一次設(shè)備（含電子式互感器）、合并單元、智能終端等，主要完成實(shí)時(shí)電氣量的采集、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測、控制命令的執(zhí)行等功能。間隔層主要包括各種保護(hù)裝置、測控裝置、故障錄波裝置、安全自動裝置、計(jì)量裝置等，間隔層設(shè)備主要負(fù)責(zé)各個(gè)間隔過程層實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息的匯總，完成各種保護(hù)、自動控制、邏輯控制功能的運(yùn)算、判斷、發(fā)令；完成同期和閉鎖功能的判別，完成過程層與站控層數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)通信及執(zhí)行數(shù)據(jù)的承上啟下傳輸功能。

3.3 設(shè)備操作的智能化

在計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子式互感器以及微電子技術(shù)上建立起來的斷路器二次系統(tǒng)，首先能夠根據(jù)電壓的波形來控制跳合閘的角度，精確掌控跳閘和合閘的時(shí)機(jī)；其次能夠采集斷路器的運(yùn)行數(shù)據(jù)，有效判斷斷路器的工作情況；同時(shí)，監(jiān)控的智能化與連續(xù)化為設(shè)備的自動化故障檢測與報(bào)警提供了可能。

4 綠色技術(shù)指標(biāo)

綠色變電站就是要在變電站從設(shè)計(jì)、建立到運(yùn)營、拆除的全壽命周期內(nèi)，從節(jié)地、節(jié)水、節(jié)能、保護(hù)周邊環(huán)境的角度出發(fā)，最大限度地節(jié)約資源。根據(jù)《南方電網(wǎng)3C綠色變電站示范工程評價(jià)指標(biāo)體系》的標(biāo)準(zhǔn)，要求在節(jié)地與土地利用方面，要合理規(guī)劃地利用土地，盡量利用荒地劣地，不占用良地，結(jié)合當(dāng)?shù)氐慕煌ㄙY源進(jìn)行設(shè)計(jì)；在節(jié)能與能量利用方面，在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用節(jié)能設(shè)備，減少污染物的排放等；在節(jié)材與材料選擇方面，首先要設(shè)計(jì)路線短、交叉少的鋪設(shè)路徑，盡量采用可循環(huán)利用、耐用、抗腐蝕的材料；在保護(hù)站內(nèi)外環(huán)境方面，要減少降阻劑的使用，降低主變壓器的噪聲等。在本項(xiàng)目中，綠色要求主要表現(xiàn)在以下四個(gè)方面：

4.1 變電站采用智能照明系統(tǒng)

利用太陽能光伏發(fā)電補(bǔ)充站用電，光伏電源接入兩段站用電母線。工作照明由站用電交流屏供電，事故照明正常情況由交流屏供電，交流電源出現(xiàn)故障時(shí)，由站內(nèi)直流經(jīng)逆變后供電，事故照明由事故處理人員到達(dá)現(xiàn)場后人工開啟。

4.2 生活污水處理

目前站址附近未有現(xiàn)成的市政排污管網(wǎng)。根據(jù)可研階段的環(huán)評報(bào)告，考慮到變電站內(nèi)污廢水量較少，要求變電站生活污水經(jīng)化糞池處理后排至站內(nèi)設(shè)置污水處理設(shè)備，使生活污水經(jīng)處理后可用于綠化的澆灌，對周圍水環(huán)境沒有影響。

4.3 站內(nèi)雨水處理

建筑物屋面雨水采用雨水斗收集，通過雨水立管引至地面，直接排放至雨水口或雨水檢查井；室外地面雨水采用雨水口收集，通過雨水檢查井和室外埋地雨水管道排至雨水收集儲存利用系統(tǒng)。站區(qū)雨水先排至截流井，經(jīng)截流井截留的初期雨水排出站外，后中期雨水排至站區(qū)雨水收集儲存利用系統(tǒng)。站區(qū)雨水經(jīng)過收集、儲存、凈化處理等一套工藝流程后，達(dá)到生活雜用水標(biāo)準(zhǔn)，可供變電站沖廁、灑地、綠化使用，這樣可以使雨水資源加以利用，以緩解水資源匱乏的問題，達(dá)到綠色電站之目的。

4.4 噪聲治理

設(shè)備選型時(shí)采用低噪聲的設(shè)備，高噪聲設(shè)備布置在站址的中央地區(qū)，并對產(chǎn)生高噪音的設(shè)備采用隔離措施；除此之外，通過綠化、美化環(huán)境等措施，有效地降低噪聲，并符合關(guān)于噪聲規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié)語

3C綠色自動化變電站的各種支撐技術(shù)對于實(shí)現(xiàn)變電站的信息實(shí)時(shí)傳輸、檢測遙控、自動化故障檢測等起著決定性的作用。這種由技術(shù)特征所帶來的變化，有利于變電站各個(gè)系統(tǒng)成為一個(gè)有機(jī)的整體，提高了信息的整合程度、精確度、傳送的速度，為電網(wǎng)的健康正常運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。在技術(shù)革命的同時(shí)，將綠色理念注入到變電站的建設(shè)中，注重節(jié)地、節(jié)水、節(jié)能是電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展的必然趨勢。

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作者簡介：尹作勁，廣東羅定人，廣東電網(wǎng)公司云浮供電局工程師，研究方向：電網(wǎng)工程項(xiàng)目管理。

（責(zé)任編輯：劉 晶）