智能變電站若干關(guān)鍵技術(shù)研究與工程應(yīng)用

顧林+盧浩

摘 要 隨著電力事業(yè)的發(fā)展，我國為保障電力系統(tǒng)的高效運(yùn)行，需在信息化及自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，優(yōu)化電網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。近幾年，我國電力事業(yè)中非常注重變電站的自動(dòng)化系統(tǒng)，對其提出多項(xiàng)基于自動(dòng)化的關(guān)鍵技術(shù)，不僅可以提高變電站的智能效果，而且可以提升電力系統(tǒng)的工作效率，文章通過對智能變電站的自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行研究，探討了系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，并分析了在工程實(shí)踐中的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 智能變電站；關(guān)鍵技術(shù)研究；工程應(yīng)用

中圖分類號：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）04-0063-02

1 智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)簡介

智能變電系統(tǒng)是多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)共同協(xié)作的結(jié)果，它能實(shí)現(xiàn)變電站的智能化操作，綜合考察智能變電站的自動(dòng)化體系，其組成部分可簡單分析如下。

1）總配與分配系統(tǒng)。變電站的總體配置是實(shí)現(xiàn)變電站系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)，保證變電站的各項(xiàng)指令及時(shí)得到執(zhí)行。例如：自動(dòng)化系統(tǒng)分析變電站的各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，對信息進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，為變電站提供數(shù)據(jù)服務(wù)；分配系統(tǒng)主要是針對監(jiān)控設(shè)備，實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)測和分段控制，因此監(jiān)控設(shè)備的技術(shù)含量和造價(jià)都較高。

2）監(jiān)控系統(tǒng)。自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，全程監(jiān)控變電站的運(yùn)行狀況，實(shí)時(shí)掌握基礎(chǔ)運(yùn)行信息，以為進(jìn)一步的決策提供技術(shù)參考。例如：工作人員無需深入現(xiàn)場，可遠(yuǎn)程獲悉變電站基礎(chǔ)動(dòng)態(tài)，減少人力成本。

3）自動(dòng)管理。自動(dòng)化系統(tǒng)完成變電站所有設(shè)備的參數(shù)匹配和智能化控制，為智能變電站的調(diào)度、調(diào)控一體化提供支撐，滿足電網(wǎng)系統(tǒng)的功能要求。

2 智能變電站的主要技術(shù)特點(diǎn)

2.1 數(shù)字化采集系統(tǒng)

智能變電站采用光電互感器，采集變電站的電壓、電流等基本電氣量，實(shí)現(xiàn)了一次、二次系統(tǒng)的電氣隔離，不僅提高了參數(shù)測量精度，也擴(kuò)大了電氣量的測量范圍，實(shí)現(xiàn)了信息化集成。智能變電站系統(tǒng)建立在數(shù)字化技術(shù)集成的基礎(chǔ)上。

2.2 智能化一次設(shè)備

一次設(shè)備的檢測信號回路和操作驅(qū)動(dòng)回路采用光電技術(shù)設(shè)計(jì)，摒棄了常規(guī)機(jī)電式繼電器復(fù)雜的回路結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的導(dǎo)線連接由數(shù)字程控器和數(shù)字公關(guān)信號網(wǎng)絡(luò)取代，硬接口由軟接口代替。為了使一次設(shè)備智能化，要給傳統(tǒng)設(shè)備配備智能接口。變電站的各設(shè)備采用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，增強(qiáng)設(shè)備的互換性。

2.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分層化

在物理上可將數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)歸為兩類：智能化一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備。智能變電站以開放式互連規(guī)約為通信協(xié)定，采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)通信技術(shù)，詳細(xì)記錄設(shè)備信息且提高了系統(tǒng)響應(yīng)速度。根據(jù)IEC61850的建模規(guī)定，智能變電系統(tǒng)分為過程層、間隔層和站控層，高速網(wǎng)絡(luò)為各層之間的通信提供信道。

2.4 網(wǎng)絡(luò)化信息通信技術(shù)

現(xiàn)代通信技術(shù)使用通信媒介替代電纜，分層組網(wǎng)策略簡化了變電站層次結(jié)構(gòu)，使得二次網(wǎng)絡(luò)化設(shè)備盡量簡約。變電站二次設(shè)備的設(shè)計(jì)制造全部基于標(biāo)準(zhǔn)模塊化設(shè)計(jì)，以高速網(wǎng)絡(luò)信道完成設(shè)備通信，以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為載體，實(shí)現(xiàn)資源共享，實(shí)現(xiàn)了跨區(qū)域的電網(wǎng)保護(hù)和自動(dòng)協(xié)調(diào)控制。

2.5 設(shè)備狀態(tài)檢修

智能化變電站能夠有效獲取電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)和各種設(shè)備的故障動(dòng)作信息，有效監(jiān)視回路狀態(tài)和操作規(guī)程。常規(guī)變電站設(shè)備只能實(shí)行定期檢修，智能變電站實(shí)現(xiàn)了狀態(tài)檢修，提高了變電系統(tǒng)的可靠性。

2.6 運(yùn)行管理全程自動(dòng)化

這一點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾方面：電力生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄、分流交換自動(dòng)控制、自動(dòng)生成故障分析報(bào)告、數(shù)據(jù)信息分層、狀態(tài)記錄統(tǒng)計(jì)無紙化。一次設(shè)備直接面向設(shè)備信息，獨(dú)立執(zhí)行本地功能，可以完成故障自診斷，并及時(shí)報(bào)警。系統(tǒng)自動(dòng)生成詳細(xì)的檢修報(bào)告。高壓斷路器二次系統(tǒng)以微機(jī)、傳感器和電力電子回路為基礎(chǔ)，比較典型的設(shè)備有西門子公司的HIS和AB公司的PASS。

3 智能化技術(shù)的工程應(yīng)用分析

3.1 光電/電子互感器問題

光電互感器產(chǎn)品的市場可選性有限，一些高壓等級的電流互感器變流比很大，不適合實(shí)際情況。目前的策略是在合并器上通過軟件修改變流比，但這又帶來另一個(gè)問題，降低了系統(tǒng)精度，給變電站計(jì)量保護(hù)帶來阻礙。光電/電子互感器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其角差、比差很難在現(xiàn)場開展實(shí)驗(yàn)，唯有待到設(shè)備投入運(yùn)行后，才能驗(yàn)證接線是否正確。這需要設(shè)備廠家和主管單位協(xié)調(diào)制定方案。

3.2 在線監(jiān)測技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用

在線監(jiān)測技術(shù)是智能變電站的重要特征，它能連續(xù)對設(shè)備進(jìn)行檢測，因此能及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷，并為工程人員制定檢修方案提供重要參考。實(shí)際中應(yīng)著重考慮檢測技術(shù)的實(shí)用化和設(shè)備接口兼容性，提高狀態(tài)分析水平是保證故障診斷和狀態(tài)檢測無縫對接的重要保證?？茖W(xué)的檢修數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方案能夠最大程度發(fā)揮在線監(jiān)測技術(shù)的功用，這需要有關(guān)人員查閱大量歷史資料，合理評估設(shè)備狀態(tài)，對設(shè)備的運(yùn)行規(guī)律做出合理推測。

3.3 數(shù)字化電氣測量系統(tǒng)穩(wěn)定性

智能變電系統(tǒng)必須具備良好穩(wěn)定性，光電傳感器、光電通信網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性直接關(guān)系到變電站數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性。但現(xiàn)實(shí)中，互感器會(huì)出現(xiàn)不同程度的測量偏差，這主要是因?yàn)榫€性雙折射和光源器件的發(fā)光能力下降，另外，材料的維爾德常數(shù)受到外界溫度影響也會(huì)發(fā)生變化，以及光傳輸環(huán)節(jié)的偏振角變化，都會(huì)造成互感器的測量結(jié)果出現(xiàn)偏差。目前需要研究的課題是綜合考量傳感頭誤差影響因子，并予以量化，設(shè)計(jì)一種可有效降低晶體雙折射、削減環(huán)境氣候影響的合理方案。

3.4 高級功能應(yīng)用

自動(dòng)化系統(tǒng)依據(jù)操作票的規(guī)定順序完成各項(xiàng)操作。目前，智能變電站應(yīng)用順序控制的場合很多，例如，結(jié)合順序控制和視頻監(jiān)控，控制視頻系統(tǒng)截取設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)圖像，利用圖像識別技術(shù)判斷操作設(shè)備狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)精確順序控制。

源端維護(hù)使得變電站平臺中的圖像、模型、數(shù)據(jù)庫在主站端可視，方便進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)。這一功能大大減少了主站維護(hù)工作量，提高了工作效率。

相比傳統(tǒng)變電站，智能變電站的預(yù)警系統(tǒng)有了進(jìn)一步完善。智能變電站實(shí)現(xiàn)對全站設(shè)備進(jìn)行仿真建模，篩選告警信息，根據(jù)信息之間的因果邏輯關(guān)系，結(jié)合數(shù)理統(tǒng)計(jì)規(guī)律確定告警信息。這一功能實(shí)現(xiàn)了告警信息分類，制定信息上傳優(yōu)先級標(biāo)準(zhǔn)，以及信息分級傳送機(jī)制。在發(fā)生異常事故時(shí)，能夠極大地提升值班人員的工作效率。

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作者簡介

顧林（1982-），男，遼寧人，本科，項(xiàng)目經(jīng)理，研究方向：變電站綜合自動(dòng)化。

盧浩（1989-），男，江蘇人，本科，項(xiàng)目經(jīng)理，研究方向：變電站綜合自動(dòng)化。endprint