智能變電站技術(shù)研究

曲長(zhǎng)旭

摘要：本文主要闡述智能變電站繼電保護(hù)裝置、監(jiān)控系統(tǒng)、保護(hù)信息管理系統(tǒng)、在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及環(huán)境動(dòng)力輔助系統(tǒng)的研究。

關(guān)鍵詞：智能；變電站；繼電保護(hù)；監(jiān)控；在線監(jiān)測(cè)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

智能變電站是統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)和支撐，采用先進(jìn)、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動(dòng)完成信息采集、測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量和監(jiān)測(cè)等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動(dòng)等高級(jí)功能的變電站。

1繼電保護(hù)裝置研究

智能變電站以IEC61850為通信標(biāo)準(zhǔn)，采用過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)為中心的繼電保護(hù)架構(gòu)。智能變電站的繼電保護(hù)裝置從過(guò)程層輸入數(shù)據(jù)，然后輸出命令到過(guò)程層，過(guò)程層功能主要由合并單元、智能終端或智能組件完成。智能組件實(shí)現(xiàn)間隔的測(cè)量、控制、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、計(jì)量、保護(hù)功能，表征一次設(shè)備智能化的發(fā)展趨勢(shì)。鑒于一、二次技術(shù)融合將會(huì)是個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，現(xiàn)階段智能組件作為過(guò)程層設(shè)備，不包含計(jì)量、保護(hù)功能，可以分散在不同的裝置實(shí)現(xiàn)，如合并單元、智能終端，也可集成在單一裝置中。智能變電站技術(shù)對(duì)繼電保護(hù)數(shù)據(jù)信息及保護(hù)原理的影響：電子式互感器取代電磁式互感器，源數(shù)據(jù)性質(zhì)發(fā)生變化；二次信息的網(wǎng)絡(luò)傳輸取代二次電纜硬連接，傳輸方式發(fā)生變化；基于IEC61850的二次信息統(tǒng)一建模，數(shù)據(jù)的處理利用方式發(fā)生變化。智能變電站技術(shù)對(duì)繼電保護(hù)實(shí)現(xiàn)機(jī)制與架構(gòu)體系的影響：網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)據(jù)交換，保護(hù)對(duì)象、數(shù)據(jù)信息與保護(hù)裝置不再綁定；交換機(jī)的智能化，使過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換可測(cè)、可預(yù)警、可控，能夠?qū)崟r(shí)掌握二次網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)的可靠性狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了二次系統(tǒng)不同應(yīng)用的數(shù)據(jù)集成。

2監(jiān)控系統(tǒng)研究

作為智能電網(wǎng)六個(gè)環(huán)節(jié)之一，智能變電站為智能電網(wǎng)提供堅(jiān)強(qiáng)可靠節(jié)點(diǎn)支撐，而“一體化信息平臺(tái)”被視為解決功能集成、采集信息唯一、結(jié)構(gòu)緊湊的有效手段。各系統(tǒng)信息仍然相對(duì)獨(dú)立，智能變電站與常規(guī)變電站相比，在信息的獲取方法與利用方式上發(fā)生了根本性的變化，智能變電站可分為過(guò)程層、間隔層、站控層的體系結(jié)構(gòu)，一體化信息平臺(tái)構(gòu)建了站控層，僅保留對(duì)過(guò)程層和間隔層的接口，站控層設(shè)備主要完成監(jiān)控、遠(yuǎn)動(dòng)、PMU等功能，目前在站控層已將部分功能進(jìn)行了整合，包括監(jiān)控后臺(tái)、操作員站、五防工作站等，但是各系統(tǒng)（遠(yuǎn)動(dòng)、保護(hù)信息管理、計(jì)量、PMU系統(tǒng)等）的信息采集和處理仍然相對(duì)獨(dú)立，并未實(shí)現(xiàn)信息一體化采集；電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)未被合理利用，電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備狀態(tài)參數(shù)自動(dòng)采集，在線分析，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修、狀態(tài)可視化，并根據(jù)設(shè)備的狀態(tài)對(duì)設(shè)備進(jìn)行評(píng)估、分析，采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，為高壓電氣設(shè)備的控制、電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行及高壓電氣設(shè)備的優(yōu)化檢修提供不可替代的信息支撐，為未來(lái)實(shí)現(xiàn)一體化信息平臺(tái)奠定基礎(chǔ)。

3保護(hù)信息管理系統(tǒng)研究

保護(hù)信息管理系統(tǒng)作為一個(gè)信息收集、整理和分析的平臺(tái)，可以快速、簡(jiǎn)便、全面地獲取故障信息。該系統(tǒng)的建設(shè)，有利于調(diào)度系統(tǒng)快速作出事故處理方案，優(yōu)化生產(chǎn)調(diào)度與管理決策，防止誤判斷可能造成的事故擴(kuò)大，減少電網(wǎng)的事故損失。系統(tǒng)由廠站端繼保工作站系統(tǒng)和調(diào)度端主站/分站系統(tǒng)（主站/分站）組成，各系統(tǒng)安裝在變電站內(nèi)，解決站內(nèi)設(shè)備的接入、數(shù)據(jù)匯總、預(yù)處理和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)問(wèn)題；主站（中調(diào)端）/分站（地調(diào)端）主要實(shí)現(xiàn)對(duì)所管轄電網(wǎng)的二次設(shè)備和故障信息的查詢和管理，提高電網(wǎng)故障管理的自動(dòng)化程度。在220kV及以上電壓等級(jí)的智能變電站中，各系統(tǒng)宜集成到監(jiān)控系統(tǒng)信息一體化平臺(tái)主機(jī)中，或作為監(jiān)控系統(tǒng)的保護(hù)信息工作站獨(dú)立配置一臺(tái)工作站，信息一體化平臺(tái)或監(jiān)控系統(tǒng)保護(hù)信息工作站應(yīng)滿足各個(gè)系統(tǒng)的全部功能和性能要求，各個(gè)系統(tǒng)應(yīng)預(yù)留遠(yuǎn)景設(shè)備的接入。

4在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究

智能變電站在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括一次設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和二次系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。一次設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成上可以劃分為三個(gè)環(huán)節(jié)：傳感器、智能組件、分析系統(tǒng)。傳感器完成信息的采集，可以作為一次設(shè)備的組成部分；智能組件需要對(duì)信息進(jìn)行基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)建模，就地化存儲(chǔ)，必須根據(jù)不同分析軟件對(duì)信息的需求上送，支持信息的定制化應(yīng)用。一次設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分為設(shè)備層和站控層兩個(gè)部分。設(shè)備層由變壓器智能組件、斷路器智能組件、避雷器智能組件組成，完成設(shè)備信息的收集和預(yù)判斷分析，站控層將所有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和評(píng)價(jià)結(jié)果寫(xiě)入實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，并將診斷結(jié)果在后臺(tái)信息一體化平臺(tái)實(shí)時(shí)顯示。變壓器在線監(jiān)測(cè)主要實(shí)現(xiàn)油中氣體及微水監(jiān)測(cè)、局部放電監(jiān)測(cè)、冷卻單元監(jiān)測(cè)、非電量保護(hù)及工況信息監(jiān)測(cè)。斷路器在線監(jiān)測(cè)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)SF6微水和密度監(jiān)測(cè)、斷路器動(dòng)作特性（分合閘時(shí)間、分合閘線圈電流波形、行程-時(shí)間曲線及儲(chǔ)能電機(jī)工作狀態(tài)）監(jiān)測(cè)。避雷器在線監(jiān)測(cè)主要實(shí)現(xiàn)阻性電流監(jiān)測(cè)、泄漏電流監(jiān)測(cè)、動(dòng)作次數(shù)監(jiān)測(cè)。智能變電站二次系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)涵蓋的范疇是過(guò)程層、間隔層、站控層之間的聯(lián)系，如裝置自檢信息、網(wǎng)絡(luò)工作狀況信息、跳閘回路自檢信息、保護(hù)電流與測(cè)量電流一致性信息、雙重化合并單元、智能組件輸入一致性信息等。以實(shí)現(xiàn)智能告警及分析決策，為二次系統(tǒng)狀態(tài)檢修提供堅(jiān)實(shí)的信息基礎(chǔ)。

5環(huán)境動(dòng)力輔助系統(tǒng)研究

變電站環(huán)境動(dòng)力輔助系統(tǒng)是指為變電站一、二次設(shè)備運(yùn)行提供支持和保障的系統(tǒng)以及針對(duì)某些不安全因素而設(shè)置的專用設(shè)備系統(tǒng)，主要包括站用交流系統(tǒng)、站用直流系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、防盜保衛(wèi)系統(tǒng)以及封閉環(huán)境監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。智能變電站要求實(shí)現(xiàn)輔助系統(tǒng)的模塊化、集成化，具體體現(xiàn)在：交直流電源一體化，輔助系統(tǒng)集成化。變電站以往的輔助系統(tǒng)較多，且分散管理，智能變電站需構(gòu)建傳感網(wǎng)測(cè)控平臺(tái)，在此基礎(chǔ)上建立集成化的輔助系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)圖像監(jiān)視、安全警衛(wèi)、火災(zāi)報(bào)警、主變壓器消防、采暖通風(fēng)等功能的集成，提升變電站輔助系統(tǒng)運(yùn)行管理智能化，“智能監(jiān)測(cè)、智能判斷、智能管理、智能驗(yàn)證”。

結(jié)語(yǔ)

智能變電站作為智能電網(wǎng)的重要組成部分，核心基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)建模，變電站的信息形態(tài)較常規(guī)變電站有很大變化，具備“全站、唯一、同步、標(biāo)準(zhǔn)”特征，在信息應(yīng)用的有效性上將獲得極大的提升。可以比較容易地實(shí)現(xiàn)全站網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控功能，在確保繼電保護(hù)技術(shù)穩(wěn)定性的前提下，電網(wǎng)運(yùn)行控制手段獲得提升，為智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展提供可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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