110kV數(shù)字化變電站及其建設(shè)方案研究

馬梁

摘要：應(yīng)社會發(fā)展的需要，電網(wǎng)覆蓋面逐漸擴(kuò)大，使其結(jié)構(gòu)設(shè)計日趨復(fù)雜化。不但電壓的等級提高了，而且還會使運行更為可靠?，F(xiàn)在國內(nèi)的一些地區(qū)已經(jīng)將110kV數(shù)字化變電站投入運營，文章著重對110kV數(shù)字化變電站及其建設(shè)方案進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：110kV；數(shù)字化變電站；建設(shè)方案

中圖分類號：TM774 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）29-0017-02

目前，國家電網(wǎng)設(shè)立了一些試點，建成110kV數(shù)字化變電站并開始運營。已經(jīng)建成的110kV數(shù)字化變電站，實現(xiàn)了全面的數(shù)字化管理的同時，還配置了數(shù)字化設(shè)備，并實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化運行。

1 110kV數(shù)字化變電站

在我國，110kV數(shù)字化變電站在電網(wǎng)運行中起到了重要的作用。與傳統(tǒng)的綜合自動化變電站有所不同，數(shù)字化變電站不需要通過敷設(shè)的電纜來傳輸信號，而是對于信息進(jìn)行全方位的數(shù)字化管理，從信息的采集到信號的傳輸以及對于所接受的信息的處理工作，都具有自我診斷功能。電力通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)件，所采用的是電力系統(tǒng)無縫通信技術(shù)。對于在網(wǎng)絡(luò)中的信息傳輸，其所經(jīng)歷的每一個環(huán)節(jié)，都是在同一網(wǎng)絡(luò)平臺上進(jìn)行處理的，信息實時共享得以

實現(xiàn)。

110kV數(shù)字化變電站具有不可替代的優(yōu)勢。其在站內(nèi)設(shè)計了智能裝置來實現(xiàn)通信，將數(shù)字化變電站的變電層、間隔層和過程層三層結(jié)構(gòu)建立了起來，從而實現(xiàn)了數(shù)字化變電站的一次設(shè)備智能化。設(shè)備的功能性，是在二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化的條件下實現(xiàn)的。如果下放過程層的功能，即電氣設(shè)備的數(shù)字化開關(guān)就形成了。由于信號的傳輸使用光纖代替了電纜，所以，110kV數(shù)字化變電站的運行，包括變電站的管理以及后期的維護(hù)工作，都采用了自動化技術(shù)。

2 斷路器數(shù)字化的實現(xiàn)

在數(shù)字化變電站中，斷路器具有非常重要的作用。實現(xiàn)了數(shù)字化的斷路器，可以對于整個電網(wǎng)的運行進(jìn)行檢測、判斷，并且實施有效的控制，將這些信息通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，整個的過程都是自動完成的。隨著網(wǎng)絡(luò)與通信相結(jié)合，加之計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，使斷路器的智能化得以完善，其功能性得以極大地擴(kuò)展。

2.1 數(shù)字化斷路器

按照使用范圍來對斷路器進(jìn)行界定，可以分為高壓斷路器和低壓斷路器兩種，但是在使用的過程中，高低壓的劃分卻不是很明確。低壓斷路器由于具有自動保護(hù)功能，還可以手動進(jìn)行開關(guān)操作，所以被稱為“自動開關(guān)”。當(dāng)電路出現(xiàn)短路或者發(fā)生過載等故障的時候，低壓斷路器就可以啟動自動切斷功能。所以，低壓斷路器不但可以有效地將電能進(jìn)行分配，并且對于異步電動機進(jìn)行不頻繁地啟動，同時還具有保護(hù)好電源的作用。

在變電站中，高壓斷路器具有滅弧的特性，是較為重要的電力控制設(shè)備。作為一種高壓開關(guān)，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時候，其具有自動切斷電源或者是接通線路的功能。對于故障電流，則可以與繼電保護(hù)配合，迅速啟動裝置以避免重大事故的發(fā)生。

現(xiàn)在供電系統(tǒng)的數(shù)字化程度越來越高，這就要求變電站的斷路器設(shè)備也要具備數(shù)字化自動識別功能，并可以自動運行，排除各種故障。現(xiàn)在的一些數(shù)字化變電站中，斷路器已經(jīng)使用了數(shù)字化接口。具有較高可靠性的機械系統(tǒng)，所實現(xiàn)的是電子操縱。其中的機械運動的部件減少為一個，原來所使用的機械傳動方式現(xiàn)在通過變頻器來執(zhí)行，將電機的運轉(zhuǎn)速度改變，并直接驅(qū)動。在信息的傳輸方面，關(guān)于分合閘的命令以及所處的位置和運行的狀態(tài)等等，都是通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆绞絹韺崿F(xiàn)了。

2.2 數(shù)字化斷路器的工作原理

數(shù)字化斷路器是應(yīng)電網(wǎng)自動化需要而設(shè)計的新型的斷路器二次系統(tǒng)。其是以計算機數(shù)字化技術(shù)為基礎(chǔ)，采用了微電子技術(shù)，并應(yīng)用了新型的傳感器而建立起來的。數(shù)字化斷路器在設(shè)計上，將常規(guī)的機械結(jié)構(gòu)開關(guān)摒棄，取而代之的是數(shù)字化控制裝置。

在110kV數(shù)字化變電站中所應(yīng)用的數(shù)字化斷路器，主要是由數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)字化識別模塊以及調(diào)節(jié)裝置所構(gòu)成。數(shù)據(jù)采集模塊的作用就是通過新型的傳感器對電網(wǎng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行識別，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)樾盘柕男问絺鬏敵鋈ァ?shù)字識別模塊會對于所接收的信息進(jìn)行處理。從其工作原理上來看，數(shù)字化斷路器控制的核心，就是其中的數(shù)字化識別模塊。這是一個微機控制系統(tǒng)，將采集模塊所收集到的有關(guān)信息輸入其中，對于主控室所發(fā)出的信號進(jìn)行自動識別，并執(zhí)行操作。由于數(shù)字化斷路器主要是由微處理器所構(gòu)成，所以其可以對于電網(wǎng)的工作狀態(tài)進(jìn)行自動識別。斷路器的分合閘動作，是根據(jù)斷路器的仿真分析數(shù)據(jù)結(jié)果來進(jìn)行判斷的。首先，是對所傳出的信息進(jìn)行分析，并針對結(jié)果通過調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)。然后，根據(jù)所傳出的調(diào)節(jié)信息，發(fā)出分合閘信號。

斷路器在進(jìn)行每一次操作的時候，都要對于運動特性進(jìn)行調(diào)整，那么操動機構(gòu)的參數(shù)也要做出相應(yīng)的改變。由驅(qū)動執(zhí)行器配合接收定量控制信息的部件而組成的執(zhí)行機構(gòu)，則可以實現(xiàn)這些功能。為了將數(shù)字化斷路器的功能進(jìn)一步擴(kuò)大，還可以根據(jù)需要將通信、檢測模塊安裝其上，并連接顯示模塊，以使斷路器的運行狀態(tài)更為直觀。

2.3 數(shù)字?jǐn)嗦菲鞯墓ぷ鬟^程

一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障，數(shù)字化斷路器的繼電保護(hù)裝置就會開啟，傳輸出分閘信號。此時，信號被傳輸?shù)街悄茏R別模塊加以識別后，對于斷路器的工作狀態(tài)加以判斷，調(diào)節(jié)裝置根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行調(diào)節(jié)。操控機構(gòu)的參數(shù)是根據(jù)調(diào)節(jié)裝置所傳輸出來的信息進(jìn)行自動調(diào)整的。不同的定量控制信息，經(jīng)過調(diào)整之后，會出現(xiàn)不同的執(zhí)行參數(shù)，以使斷路器呈現(xiàn)出相應(yīng)的工作狀態(tài)。

3 110kV數(shù)字化變電站建設(shè)方案

目前來看，雖然已經(jīng)有一些數(shù)字化變電站投入運營，但是并沒有達(dá)到較高水準(zhǔn)，僅僅實現(xiàn)了局部的數(shù)字化特征，而沒有將數(shù)字化的優(yōu)勢完全地發(fā)揮出來。根據(jù)目前電網(wǎng)需求，對于110kV數(shù)字化變電站建設(shè)方案的看法如下：

在互感器的選擇上，如果選擇使用電子式的互感器，消耗的成本會很高。以傳統(tǒng)的電磁式互感器代替電子互感器，不但可以降低互感器投入成本，而且還可以獲得較為良好的效果。另外，傳統(tǒng)的保護(hù)測控裝置經(jīng)過技術(shù)處理之后，也可以應(yīng)用。在過程層采用傳統(tǒng)的一次設(shè)備，其終端要加裝數(shù)字化設(shè)備。如果要使變電層、中間層以及過程層都實現(xiàn)自動化管理的方式，則需要整個的控制功能，包括信息的采集、傳輸、調(diào)節(jié)等等，都實現(xiàn)智能化、網(wǎng)絡(luò)化。

4 結(jié)語

綜上所述，電網(wǎng)公司在保證110kV數(shù)字化變電站正常運營的同時，還建立了一系列與其相關(guān)的科研項目，以促進(jìn)其運行中穩(wěn)定可靠的性能。在數(shù)字化變電站建設(shè)的過程當(dāng)中，為了規(guī)范管理，將標(biāo)準(zhǔn)的體系建立起來，同時還要對相應(yīng)的技術(shù)加以規(guī)范，以實現(xiàn)數(shù)字化變電站的可持續(xù)發(fā)展。

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