淺析智能變電站的運(yùn)行及維護(hù)

朱冀ZHU Ji；王宏娟WANG Hong-juan

（石家莊供電公司，石家莊 050000）

（Shijiazhuang Power Supply Company，Shijiazhuang 050000，China）

0 引言

采用先進(jìn)、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備對(duì)智能變電站進(jìn)行設(shè)置，按照全站信息數(shù)字化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化等要求，對(duì)信息進(jìn)行自動(dòng)采集、測(cè)量、計(jì)量和監(jiān)測(cè)等，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)等。根據(jù)IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)定義，數(shù)字化變電站的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在邏輯結(jié)構(gòu)上可分為過程層、間隔層、站控層，各層次內(nèi)部及層次之間的通信則采用高速數(shù)據(jù)網(wǎng)（過程層網(wǎng)絡(luò)和站控層網(wǎng)絡(luò)）進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，即整站結(jié)構(gòu)劃分為“三層兩網(wǎng)”。

1 智能變電站與常規(guī)變電站的比較

智能變電站與傳統(tǒng)變電站相比，對(duì)于繼電保護(hù)技術(shù)來說，最大區(qū)別表現(xiàn)在取消電纜連接，變電站設(shè)備之間采用網(wǎng)絡(luò)傳輸進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，這就使得各保護(hù)設(shè)備的配置原則、技術(shù)性能要求、功能劃分、維護(hù)檢修等都與傳統(tǒng)變電站大不相同，也為多種新技術(shù)的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。智能變電站采用電子式互感器，且電子式互感器的優(yōu)勢(shì)隨電壓等級(jí)的升高而越發(fā)明顯。

表1 電子互感器與常規(guī)互感器的比較

常規(guī)站測(cè)量精度的整體誤差取決于互感器準(zhǔn)確度、傳輸附加誤差、電表精度。智能變電站測(cè)量精度的整體誤差取決于電子式互感器。因此智能化變電站整體誤差水平比常規(guī)變電站有所降低。此外，將智能化設(shè)備應(yīng)用到智能化變電站的一次、二次設(shè)備中，按照統(tǒng)一的模型規(guī)范對(duì)設(shè)備間的交互信息進(jìn)行數(shù)字化管理，與常規(guī)綜自變電站相比，其技術(shù)優(yōu)勢(shì)非常明顯。主要體現(xiàn)在：

1.1 提高了信號(hào)傳輸?shù)哪芰涂煽啃?對(duì)于智能化變電站的信號(hào)傳輸系統(tǒng)來說，一方面能夠傳輸有效的數(shù)據(jù)信息，另一方面對(duì)通道自檢信號(hào)和校驗(yàn)信息進(jìn)行同步傳輸，在一定程度上避免識(shí)別錯(cuò)誤的通道信號(hào)，通信系統(tǒng)的可靠性大大提高。通過光纖介質(zhì)傳輸通信信號(hào)，從根本上解決了電磁干擾和信號(hào)衰減等問題。

1.2 提升了二次設(shè)備的測(cè)量精度 智能化變電站采用的電子式互感器具備直接輸出數(shù)字信號(hào)的功能，通過光纖將數(shù)字化的電流電壓信號(hào)傳輸?shù)蕉卧O(shè)備端，在對(duì)信號(hào)進(jìn)行傳輸、處理的過程中，不會(huì)產(chǎn)生附加的誤差，進(jìn)而在一定程度上提高了繼電保護(hù)，以及計(jì)量、測(cè)量裝置的采樣精度。

1.3 減少了二次電纜數(shù)量 采用計(jì)算機(jī)通信技術(shù)最大限度地對(duì)智能化變電站一、二次設(shè)備間的通信進(jìn)行處理，通信信息通過光纖傳輸介質(zhì)進(jìn)行傳輸，大量信息可以通過一條信道進(jìn)行同時(shí)傳輸。此外，還應(yīng)用了高速網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，通過光纖傳輸站內(nèi)通信信號(hào)，在一定程度上減少了二次電纜的使用量。

1.4 簡(jiǎn)化了設(shè)備間的互操作 按照IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范建立信息模式，進(jìn)一步對(duì)智能化變電站的一次設(shè)備和二次設(shè)備間的通信進(jìn)行管理，統(tǒng)一了通信接口，實(shí)現(xiàn)了不同設(shè)備間通信的無縫對(duì)接，同時(shí)對(duì)不同設(shè)備間的互操作配置進(jìn)行了簡(jiǎn)化，使得設(shè)備間的互操作變得更加穩(wěn)定。

1.5 統(tǒng)一的信息平臺(tái)共享多種功能 通過同一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)接收電流、電壓信號(hào)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)、在線監(jiān)控、計(jì)量測(cè)量、“四遙”功能，遠(yuǎn)方執(zhí)行控制命令，在一定程度上改變了常規(guī)變電站為不同功能模塊建立各自的信息采集、傳輸、執(zhí)行系統(tǒng)的傳統(tǒng)模式。

1.6 提高了自動(dòng)化運(yùn)行管理水平 實(shí)時(shí)通信的及時(shí)性和可靠性借助G00SE 網(wǎng)絡(luò)得以提升，在數(shù)字化變電站中得以實(shí)現(xiàn)更加復(fù)雜的控制工作和自動(dòng)化功能。

1.7 避免了電纜帶來的電磁兼容、傳輸過電壓和兩點(diǎn)接地等問題 對(duì)于常規(guī)變電站一、二次設(shè)備來說，智能化變電站使用光纖介質(zhì)進(jìn)行傳輸，從根本上徹底改變利用控制電纜進(jìn)行信息傳輸?shù)哪Ｊ剑瑫r(shí)解決了電纜介質(zhì)存在的電磁兼容、傳輸過電壓等問題，進(jìn)而在一定程度上提高了變電站數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?、?zhǔn)確性。

2 關(guān)于智能變電站的幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)

變電站安全運(yùn)行將直接影響電網(wǎng)的穩(wěn)定性，而智能變電站的建設(shè)與發(fā)展也給廣大電力調(diào)試、檢修、運(yùn)行人員帶來挑戰(zhàn)。為了確保其穩(wěn)定運(yùn)行，需從以下幾方面多加注意：

2.1 設(shè)備廠家方面 雖然智能變電站的投運(yùn)驗(yàn)收及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)遠(yuǎn)不及常規(guī)變電站，但其在全國(guó)范圍內(nèi)逐步展開的趨勢(shì)已成必然。然而通過對(duì)某某智能變電站的聯(lián)調(diào)驗(yàn)收，我們發(fā)現(xiàn)由于缺少相應(yīng)完善的規(guī)約和標(biāo)準(zhǔn)，使得不同廠家設(shè)備的性能、標(biāo)準(zhǔn)難以統(tǒng)一，不同設(shè)備廠家間的功能模塊配合有待完善，缺乏成熟可靠的方案。雖然通過不斷溝通與調(diào)試，最終得以解決，但希望設(shè)備廠家能吸取經(jīng)驗(yàn)，各方電力施工及驗(yàn)收人員也應(yīng)注意。

2.2 技術(shù)人員方面 目前傳統(tǒng)變電站的技術(shù)人員較多，而智能變電站的設(shè)計(jì)、調(diào)試、運(yùn)行、維護(hù)人員，都相對(duì)欠缺。雖然有部分骨干人員可以支撐智能變電站試點(diǎn)工程的建設(shè)、調(diào)試、驗(yàn)收及運(yùn)維，但面對(duì)智能變電站的全面普及以及國(guó)網(wǎng)公司有關(guān)智能變電站的技術(shù)政策和標(biāo)準(zhǔn)的日新月異以及不斷完善，相關(guān)技術(shù)人員不足的問題顯得尤為突出。這就需要建立起完善的培訓(xùn)機(jī)制，不斷補(bǔ)充相關(guān)技術(shù)人員，為智能變電站大規(guī)模的建設(shè)做好準(zhǔn)備。

2.3 運(yùn)行管理方面 缺乏完整有力的技術(shù)管理體制，原有管理體系不能很好地適應(yīng)智能電網(wǎng)、智能變電站的建設(shè)需求。各部門似乎都在管，又似乎都不管。標(biāo)準(zhǔn)、文件也是連連制定、發(fā)布，但標(biāo)準(zhǔn)、文件之間的沖突難以理順，管理責(zé)任不清晰。

3 關(guān)于智能變電站的幾點(diǎn)建議

3.1 一次部分 ①匯控柜與GIS 本體間宜采用多芯控制電纜連接，利用航空插頭連接。多芯航空插頭每個(gè)插頭都有定義，減少了接線錯(cuò)誤率；適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜惡劣的環(huán)境，抗干擾能力強(qiáng)，屏蔽性能良好，現(xiàn)場(chǎng)好操作，施工方便，節(jié)省空間。②取消GIS 就地橫向電氣聯(lián)閉鎖，利用就地GOOSE 跨間隔通信實(shí)現(xiàn)其功能，可有效簡(jiǎn)化GIS 橫向電氣二次接線，減少橫向閉鎖電纜及輔助接點(diǎn)數(shù)量。

3.2 二次部分 ①同一間隔內(nèi)CT、PT 合并單元硬件整合。將電流互感器與電壓互感器的合并單元的硬件實(shí)現(xiàn)整合。利用公共的合并單元采集電流電壓信號(hào)，互感器輸出規(guī)約按照統(tǒng)一規(guī)約建模。但此方案取決于國(guó)網(wǎng)電子式互感器輸出規(guī)約的統(tǒng)一以及互感器廠家的建模能力。②同一間隔內(nèi)合并單元、智能終端硬件整合。在建議①的基礎(chǔ)上，當(dāng)合并單元、智能終端同柜布置時(shí)，可考慮將兩者硬件整合，將整合后的一體化裝置作為過程層統(tǒng)一的數(shù)字化接口，合并單元與智能終端之間的GOOSE 通信（位置信息、報(bào)警信息）可通過裝置內(nèi)部總線完成，減少對(duì)交換機(jī)端口的占用。

4 結(jié)束語

本文對(duì)智能化變電站區(qū)與傳統(tǒng)變電站的主要區(qū)別做了簡(jiǎn)單對(duì)比，并對(duì)智能化變電站的相關(guān)問題進(jìn)行了思考以及經(jīng)驗(yàn)的淺談，希望能對(duì)智能化變電站的設(shè)計(jì)、驗(yàn)收、運(yùn)行和維護(hù)提供幫助，為智能化變電站的快速發(fā)展打下基礎(chǔ)。

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