智能變電站建設(shè)中的主要問題分析

黃建康

（四川省電力公司,成都 610000）

0 引言

智能電網(wǎng)是促進(jìn)可再生能源發(fā)展、實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)的核心。繼美國之后，我國有望成為第二個(gè)將智能電網(wǎng)上升為國家戰(zhàn)略的國家。在現(xiàn)代輸電網(wǎng)中，大部分傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等一次設(shè)備，以及保護(hù)、測(cè)量、控制等二次設(shè)備皆安裝于變電站中。作為銜接智能電網(wǎng)發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度六大環(huán)節(jié)的關(guān)鍵，智能變電站是智能電網(wǎng)中變換電壓、接受和分配電能、控制電力流向和調(diào)整電壓的重要電力設(shè)施，是智能電網(wǎng)“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流”三流匯集的焦點(diǎn)，對(duì)建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)具有極為重要的作用。

本文根據(jù)四川地區(qū)的智能電網(wǎng)建設(shè)情況，分析了智能變電站建設(shè)管理、設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試、運(yùn)行等各環(huán)節(jié)中存在的一些具體問題并提出了具體的解決辦法。

1 智能變電站建設(shè)管理中存在的問題分析

目前，四川地區(qū)的智能變電站建設(shè)幾年來，在智能變電站的建設(shè)管理過程中仍存在管理人員專業(yè)知識(shí)不足、施工調(diào)試控制難、驗(yàn)收經(jīng)驗(yàn)略顯不足等問題，需要在不斷的學(xué)習(xí)總結(jié)中逐步解決。

1.1 建設(shè)管理人員對(duì)智能變電站專業(yè)知識(shí)掌握不足

四川地區(qū)2011年及以后設(shè)計(jì)建設(shè)的變電站全部為智能變電站，經(jīng)過這兩年的建設(shè)管理，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。對(duì)四川地區(qū)的絕大部分地市公司，工程參建的建管、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工等單位在智能變電站的基礎(chǔ)理論、電氣安裝及調(diào)試、高級(jí)應(yīng)用、建設(shè)管理流程等方面還是存在專業(yè)知識(shí)缺乏、管理水平不高等問題，還需通過不斷的學(xué)習(xí)實(shí)踐，進(jìn)一步提高工程的建設(shè)管理水平。

1.2 建設(shè)人員對(duì)智能變電站的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)不熟悉

智能變電站相比常規(guī)變電站，在土建階段的驗(yàn)收差異較小，但在電氣安裝及調(diào)試階段，差異明顯。當(dāng)前，針對(duì)智能變電站的驗(yàn)收，國網(wǎng)公司出臺(tái)了相關(guān)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，部分省公司也出版了自身的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，建設(shè)人員對(duì)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)熟悉程度不夠?qū)е买?yàn)收工作進(jìn)展緩慢。

1.3 解決措施

智能變電站建設(shè)初期存在的問題，采用標(biāo)準(zhǔn)化管理的思路可較快解決。按照國網(wǎng)公司“三通一標(biāo)”的要求，在通用設(shè)計(jì)、通用設(shè)備的基礎(chǔ)上，結(jié)合每個(gè)典型的變電站設(shè)計(jì)方案，可出版對(duì)應(yīng)典型設(shè)計(jì)的物資需求標(biāo)準(zhǔn)，解決設(shè)計(jì)面臨的初設(shè)中物資提報(bào)的問題，對(duì)智能變電站的聯(lián)調(diào)及后期的驗(yàn)收階段的問題，可在收集相關(guān)資料后出臺(tái)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，如聯(lián)調(diào)規(guī)范、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)等，減少目前智能變電站建設(shè)過程中重復(fù)出現(xiàn)的問題。

2 智能變電站設(shè)計(jì)中存在的問題分析

由于四川電網(wǎng)智能化變電站建設(shè)推行時(shí)間較短，因此，在智能化變電站設(shè)計(jì)過程中，仍然存在一些問題。

（1）開關(guān)柜二次室空間問題。智能變電站中，安裝在開關(guān)柜二次室的設(shè)備除一體化智能裝置、電度表外，還有交換機(jī)、光纖熔接盒等。開關(guān)柜二次室空間與常規(guī)開關(guān)柜相同，空間尺寸較小，不能適應(yīng)智能變電站的要求。建議確定國網(wǎng)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)時(shí)將智能變電站開關(guān)柜二次室空間加大。

（2）智能組件柜內(nèi)光纖熔接。智能組件由多個(gè)廠家的智能裝置組成，每個(gè)智能裝置均附帶光纖熔接盒，數(shù)量較多。建議在10 kV開關(guān)柜旁增加一面母線轉(zhuǎn)接柜來安裝二次設(shè)備。

（3）110kV戶外設(shè)備的合并單元安裝在戶外端子箱內(nèi)，受外部環(huán)境的影響很大，容易出現(xiàn)裝置故障。增加智能空調(diào)來調(diào)節(jié)端子箱的溫濕度，保證二次設(shè)備的正常運(yùn)行。

3 智能變電站施工中存在的問題分析

智能變電站與常規(guī)變電站施工最大的區(qū)別在于光纜的敷設(shè)。使用光纖將智能終端柜連接至GOOSE過程層，最后到后臺(tái)，實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)的傳輸。

3.1 智能變電站建設(shè)帶來施工現(xiàn)場(chǎng)管理的新問題

3.1.1 交叉作業(yè)頻繁，安全生產(chǎn)壓力巨大

智能化設(shè)備安裝處于工程中后期，現(xiàn)場(chǎng)易出現(xiàn)建筑電氣、電氣安裝、調(diào)試、廠家、各小專業(yè)人員在同一施工區(qū)域同時(shí)作業(yè)的情況，交叉作業(yè)繁多。此時(shí)變電站的交直流系統(tǒng)已經(jīng)啟動(dòng)，部分施工環(huán)境已經(jīng)帶電。這些問題給施工現(xiàn)場(chǎng)帶來很多安全隱患，對(duì)建設(shè)管理在現(xiàn)場(chǎng)的安全管理部分提出新的要求。

3.1.2 新設(shè)備、新技術(shù)出現(xiàn)，質(zhì)量控制壓力加重

智能化設(shè)備在在線監(jiān)測(cè)、通信、測(cè)量等領(lǐng)域與傳統(tǒng)施工方法存在較大差異。如果工程參建人員對(duì)新技術(shù)、新設(shè)備不熟悉，將無法做到高水平的質(zhì)量控制。如光纖焊接不規(guī)范，將影響二次系統(tǒng)的調(diào)試。

3.2 智能變電站所使用光纖數(shù)量多、熔接點(diǎn)多、施工難度大

以220kV團(tuán)結(jié)變電站為例，全站共敷設(shè)多模保護(hù)光纖將近10公里光纖，數(shù)量大、根數(shù)多，在以前的常規(guī)變電站，施工過程中還從未施工過數(shù)量如此多的光纖。由于光纖的韌性及強(qiáng)度都不如電纜，因此施工過程中需謹(jǐn)慎施放。

3.3 光纜的敷設(shè)和保護(hù)

智能化變電站因?yàn)榇嬖谳^多的光纖，設(shè)計(jì)為了考慮防潮及防鼠等問題，保護(hù)光纖必須施放在最上層。依據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，由于土建設(shè)計(jì)的電纜溝和支架寬度比較小，光纖施放后占用了電纜溝的上部空間，施工人員在電纜溝行走比較困難，電纜施放耗費(fèi)更多的人力資源和時(shí)間，并且光纜敷設(shè)施工質(zhì)量和施工進(jìn)度都會(huì)受到影響。所以，在施工中盡量先施放電纜再施放光纖。

3.4 光纖熔接質(zhì)量控制

智能變電站光纖熔接多，與常規(guī)變電站相比，光纖熔接的工作量要大得多，在目前智能站施工尚處于初期，熔纖人員的技能培訓(xùn)必須加強(qiáng)，提升光纖熔接施工力量，保證施工質(zhì)量。光纖施工完成后，必須使用光功率計(jì)進(jìn)行測(cè)試，確保光纖衰耗滿足要求。在施工中遇到過光纖施工質(zhì)量問題，主要檢查手段有以下方面：

（1）檢查合并單元光纖是否插好，尤其是FC頭的功率光纖是否對(duì)準(zhǔn)缺口擰緊。

（2）用光纖放大鏡檢查光纖陶瓷插針斷面是否潔凈，如果發(fā)現(xiàn)纖芯有灰塵，請(qǐng)用光纖清潔器清潔。

（3）檢查光纖是否有明顯折痕，熔點(diǎn)是否異常等。施工中有時(shí)候?yàn)榱嗣烙^或尾纖不夠長(zhǎng)，容易出現(xiàn)過度折彎的問題，導(dǎo)致光纖損壞。

（4）用光功率計(jì)測(cè)試光纖損耗，發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)行檢查。采用更換遠(yuǎn)端模塊、光纖輸入板卡等方式解決光傳輸問題。

（5）在插拔時(shí)，一定要注意對(duì)板卡上激光器尾纖的保護(hù)，因尾纖很細(xì)，哪怕受一點(diǎn)外力，都可能遭到破壞。

4 智能變電站調(diào)試中存在的問題分析

4.1 智能變電站聯(lián)調(diào)模式需進(jìn)一步完善

與常規(guī)變電站相比，智能變電站電氣二次設(shè)備出廠聯(lián)調(diào)是變化比較大的內(nèi)容。一方面聯(lián)調(diào)可對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，另一方面在廠家內(nèi)模擬現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行設(shè)備調(diào)試，解決問題比較容易，減少施工現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試量。以四川團(tuán)結(jié)220千伏變電站聯(lián)調(diào)為例，在組織過程中，發(fā)現(xiàn)存在以下問題：一是廠內(nèi)聯(lián)調(diào)發(fā)生的費(fèi)用無責(zé)任主體，在合同中未明確，目前只能暫時(shí)采用設(shè)備廠家自己承擔(dān)的方法；二是廠內(nèi)聯(lián)調(diào)的時(shí)間規(guī)定在土建階段，但具體時(shí)間未定。該聯(lián)調(diào)時(shí)間要從施工進(jìn)度、電氣二次圖紙出版、廠家設(shè)備生產(chǎn)等多方面綜合考慮后確定；三是不同廠家的設(shè)備不能按規(guī)定時(shí)間運(yùn)送到聯(lián)調(diào)廠家，影響調(diào)試進(jìn)度；四是聯(lián)調(diào)規(guī)模需進(jìn)一步明確，對(duì)聯(lián)調(diào)是采取全站所有設(shè)備聯(lián)調(diào)還是采取典型間隔設(shè)備聯(lián)調(diào)，需出具相關(guān)規(guī)定。

4.2 進(jìn)一步完善智能站規(guī)范文件，對(duì)調(diào)試工作會(huì)有更好的指導(dǎo)意義

例如，軟壓板的問題，是否所有的保護(hù)裝置都要設(shè)置SV接收軟壓板，GOOSE發(fā)送和接受軟壓板，并沒有完善的規(guī)范來考證。根據(jù)對(duì)其作用的解析并和相關(guān)人員的探討，我們認(rèn)為：對(duì)于主變和母差這種跨間隔的保護(hù)，最好設(shè)置SV接收軟壓板，而對(duì)于線路單間隔的保護(hù)，可不設(shè)置。當(dāng)檢修該間隔時(shí)，可投入SV檢修硬壓板并退出相關(guān)保護(hù)。GOOSE發(fā)送軟壓板發(fā)送跳合閘的功能應(yīng)全部保留，而GOOSE接收軟壓板可取消。

5 智能變電站運(yùn)行中存在的問題分析

（1）電子式互感器發(fā)展不成熟，應(yīng)用中尚存在問題。在智能站發(fā)展初期，電子式互感器因其具有消除磁飽和現(xiàn)象、對(duì)電力系統(tǒng)故障響應(yīng)快、消除鐵磁諧振、絕緣性能優(yōu)良等特點(diǎn)，在智能變中得到了一定的應(yīng)用。然而經(jīng)過運(yùn)行實(shí)踐證明，電子式互感器仍然存在較多問題：首先技術(shù)不夠成熟，易受外部環(huán)境的影響；其次，設(shè)備穩(wěn)定性差，故障率偏高，易受外部干擾出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常；再次，入網(wǎng)管理不到位，運(yùn)維難度較大。由于在運(yùn)行過程中會(huì)出現(xiàn)傳輸光線受損、光模塊故障、AD采樣無效等情況，嚴(yán)重影響到設(shè)備正常運(yùn)行，220kV團(tuán)結(jié)站已將電子式互感器換成常規(guī)互感器。

（2）保護(hù)裝置就地化存在的散熱問題。智能站的發(fā)展趨勢(shì)是保護(hù)裝置宜采用就地化，以解決環(huán)境、電磁干擾等對(duì)保護(hù)裝置的影響，減少了數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)，提高就地裝置的運(yùn)行可靠性。但是對(duì)于室內(nèi)GIS變電站，就地化配置使得GIS設(shè)備、合并單元、智能終端及保護(hù)裝置全都集中在GIS室內(nèi)，特別對(duì)于多間隔的220kV保護(hù)雙重化配置的GIS室，多個(gè)兩套智能終端和合并單元集成在同一面GIS匯控柜里，設(shè)備和裝置發(fā)熱的問題是不容忽視的。盡管設(shè)計(jì)也考慮到通風(fēng)等熱交換手段，但目前就單個(gè)的匯控柜而言，其內(nèi)部的通風(fēng)散熱設(shè)施并不完善，且調(diào)試過程沒有專門的試驗(yàn)來驗(yàn)證耐熱性能，實(shí)際運(yùn)行過程中還有待進(jìn)一步考證。在裝置發(fā)熱嚴(yán)重的情況下，保護(hù)是否會(huì)出現(xiàn)拒動(dòng)和誤動(dòng)的情況也需要時(shí)間來證明。

（3）運(yùn)行維護(hù)人員在合并單元維護(hù)檢查、智能終端故障處理、保護(hù)裝置故障處理、檢修壓板的設(shè)置等專業(yè)技術(shù)方面仍存在不熟練、理解不深、經(jīng)驗(yàn)不足等諸多問題，應(yīng)不斷的加強(qiáng)相關(guān)知識(shí)的培訓(xùn)。

6 結(jié)束語

隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，與智能電網(wǎng)系統(tǒng)中的其他環(huán)節(jié)相比較， 我國智能變電站已經(jīng)開始大規(guī)模建設(shè)。針對(duì)目前智能變電站的建設(shè)中存在的問題，加強(qiáng)對(duì) IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)和智能變電站技術(shù)的理論研究，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，研究新型的互感器技術(shù)，對(duì)在線監(jiān)測(cè)和電氣設(shè)備的智能控制技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的研究，逐步開展能夠適應(yīng)于智能電網(wǎng)系統(tǒng)的智能變電站更高層次的應(yīng)用，不斷加大示范工程的建設(shè)力度，通過不斷解決智能變電站的建設(shè)各個(gè)環(huán)節(jié)的具體問題，促進(jìn)智能電網(wǎng)的快速發(fā)展。

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