220kV智能變電站的設計與應用

張望

摘要：隨著經(jīng)濟發(fā)展和技術進步，智能變電站已經(jīng)成為未來變電站的發(fā)展趨勢。它通過信息共享和設備智能化，大大提高了電力系統(tǒng)的安全性和可靠性。本文就220kV智能變電站進行了總體分析，以供參考。

關鍵詞：智能變電站;設計;應用

1.智能變電站的內涵

1.1設計原則

智能化變電站的設計要采用先進可靠、高度集成、低碳環(huán)保的智能設備，以實現(xiàn)全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡化和信息共享標準化，并且要能夠自動完成電力信息的采集測量以及控制保護等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實時自動控制、智能調節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動、智能巡檢等高級應用功能。

1.2智能化變電站的表現(xiàn)方式

要符合IEC61850通信規(guī)約的應用;一次設備智能化;二次設備的網(wǎng)絡化;電子互感器及常規(guī)互感器就地數(shù)字化;合并單元及智能終端的應用;增加變壓器等的在線監(jiān)測裝置;高級應用的實現(xiàn);輔助系統(tǒng)的應用等等。

1.3智能變電站的特點優(yōu)勢

可靠性：變電站的最基本要求。智能變電站在可靠性方面具有優(yōu)秀的自診和自治功能，能對設備故障進行可靠的預警監(jiān)測，提高了供電的可靠性，有效減少系統(tǒng)損失。

信息化：在接收“四遙”信息的同時，智能變電站也能夠接收其他數(shù)字信息，包括設備、圖像以及環(huán)境信息。智能變電站對信息的處理更加準確、實時和可靠，相比傳統(tǒng)變電站，站與站之間以及站內信息的傳輸和訪問更加方便快捷。

數(shù)字化：智能變電站不僅能采集電氣量信息，也能采用數(shù)字化方式采集非電氣量和安全警報信息，從而能夠對系統(tǒng)正常運行、預警與故障準確判斷。

自動化：智能變電站自動化體現(xiàn)在系統(tǒng)工程數(shù)據(jù)的自動生成，二次設備的自動校驗以及變電站的狀態(tài)自檢。

2.智能變電站的設計與應用

2.1?220kV變電站的數(shù)字化設計

數(shù)字化變電站，是由傳統(tǒng)意義上的變電站經(jīng)數(shù)字化改造或建設而成。其基礎是現(xiàn)代信息技術的應用，220kV數(shù)字化變電站正是以IEC61850標準進行建模和通信的。其技術特性概括起來有以下三點，即：“一次設備智能化、二次設備網(wǎng)絡化、通訊信息標準化”。

2.2?220kV數(shù)字化變電站建設中的主要技術問題

2.2.1電流電壓回路的接入方式

常規(guī)綜自站的電流電壓回路，一般采用點對點接入，用控制電纜將互感器二次側的電流電壓接入保護、測控裝置，在裝置內實現(xiàn)交流采樣。220kV數(shù)字化變電站的光電互感器采用光纖輸出，傳輸?shù)牟辉偈墙涣鞯碾娏?、電壓，而是采樣后的?shù)字編碼信息，高效快捷。

2.2.2??220kV線路縱聯(lián)差動保護的配合

220kV線路大多配置縱聯(lián)保護。其中，以縱聯(lián)電流差動保護為主。在建設220kV數(shù)字化變電站時，一般只在新建站采用數(shù)字化設備。線路對端的常規(guī)站擴建部分仍采用常規(guī)一二次設備，不采用數(shù)字化設備。否則，擴建間隔設備將無法接入現(xiàn)有母線保護、故障錄波器等公共設備，也無法使用已有的母線電壓互感器。

2.3智能變電站在線監(jiān)測與故障診斷

系統(tǒng)主要分為三個部分：過程層、間隔層以及站控層。變壓器油色譜在線監(jiān)測、GIS局部放電監(jiān)測、SF6氣體、微水監(jiān)測、容性設備在線監(jiān)測等裝置則分別采集相應的狀態(tài)數(shù)據(jù)，通過接入器匯總，再以IEC61850協(xié)議發(fā)送到監(jiān)控中心。

2.4智能變電站設計中的關鍵技術

智能變電站的關鍵技術包括一次設備智能化、二次設備網(wǎng)絡化和IEC61850標準。

2.4.1?IEC61850標準

變電站在處理通訊和保護、監(jiān)控系統(tǒng)信息時，要有一種操作性強且高效的通訊協(xié)議來進行信息的標準化傳輸。IEC61850作為國際標準為智能變電站的信息共享、交互操作提供了依據(jù)，是實現(xiàn)電力系統(tǒng)無縫通信的基礎，達到了真正意義上的雙向互動、功能自由，具有良好的擴展性和可適應性。其功能的實現(xiàn)必須以智能變電站功能分層、信息建模、數(shù)據(jù)自描述和配置語言為基本前提。

2.4.2電子式互感器

電子式互感器是智能變電站的重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的電磁式互感器由于成本高、絕緣復雜并不適用于智能變電站。由它輸出的電流可能會發(fā)生畸變，導致電網(wǎng)運行的安全性受影響，同時PT也會由于電磁諧振而產(chǎn)生過壓，使電氣設備無法正常運行。

智能變電站中的電子式互感器可以適應小功率信號和數(shù)字信號的輸入，滿足IEC61850標準。目前主要可以分為兩種，包括光電式電子互感器和線圈式電子互感器。

2.4.3智能開關

智能開關是智能化變電站中的很重要的設備。是利用先進的計算機技術、電子式互感器以及電力電子技術將高壓電器設備重新組合起來的智能化高壓電器。由微機控制，電力電子器件執(zhí)行，能夠測量大量的數(shù)字量和模擬量，自動化程度更高，與上級監(jiān)控設備、系統(tǒng)的協(xié)調性更好。受技術條件限制，現(xiàn)階段僅限于通過就地安裝的智能終端控制裝置實現(xiàn)網(wǎng)絡操作及信息互傳。

2.4.4智能變壓器

智能變壓器的內部安裝有各類傳感器和執(zhí)行器，可以實時在線監(jiān)測諸如油溫、微水、油中氣體、鐵心電流、繞組溫度等信息，并自動分析其工作狀態(tài)，通過智能化監(jiān)控單元實現(xiàn)與其他系統(tǒng)的信息交換和操作指令。

總之，智能化變電站是今后變電站設計與應用中的主流，目前存在的問題主要有：智能化終端廠家各成體系，相互之間配合還存在部分問題。有時需要現(xiàn)場對設備做出調整，但由于其一體化設計難以改動。受技術條件所限，有些變電站只能采用高壓設備智能化，而中低壓則采用半智能化設計的做法。但是隨著技術的發(fā)展，這些問題終將得到妥善解決。

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