探究500 kV變電站高壓開關設備的智能化改造

許薇

摘 ?要：目前，隨著電網(wǎng)改造技術的進步，變電站也實行了相關的智能化改造。針對500 kV變電站高壓開關設備，怎樣經(jīng)濟、合理地對變電站實施智能化改造是目前電網(wǎng)企業(yè)建設的首要任務。實踐證明，一般對常規(guī)變電站的主變壓器、開關等設備進行智能組件的方式，可以充分實現(xiàn)對變電站的智能改造，同時也可以降低電網(wǎng)的運行與維護成本，合理、有效的優(yōu)化電網(wǎng)企業(yè)的資源配置。

關鍵詞：高壓開關;智能變電站;改造

中圖分類號：TM63 ? ? 文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1006-8937（2015）35-0081-02

變電站是電網(wǎng)建設的重要組成部分，尤其是變電站高壓開關設備智能化已經(jīng)逐漸成為電網(wǎng)建設的核心。但由于地區(qū)對電網(wǎng)的維護技術與管理上存在差異，每個變電站的智能化改造技術方案都有很大的區(qū)別，并且改造的技術還不是很成熟。因此，不斷提升變電站高壓開關設備智能化改造技術，實時地調(diào)節(jié)和控制電網(wǎng)，確保變電站的安全穩(wěn)定運行，是目前變電站建設與維護必須要解決的問題。

本文從高壓開關智能化改造技術思路展開分析，對變電站高壓開關設備改造內(nèi)容，500 kV變電站高壓開關設備智能化改造進行深入探討，以期提升500 kV變電站高壓開關設備智能化改造技術。

1 ?高壓開關智能化改造技術思路

隨著電網(wǎng)改造技術的發(fā)展，對變電站的設計方法也產(chǎn)生相應的影響，同時智能化高壓開關技術、隔離式斷路器技術等都得到較快的發(fā)展與應用。以往的變電站智能化改造為了節(jié)約成本，一般不使用職能高壓開關設備，而是選擇使用智能綜合組件的方法來進行智能化的開關設備改造。

目前，已經(jīng)投入并使用的高壓斷路器的智能化檢測技術有以下幾種。

1.1 ?斷路器動作特性在線檢測技術

斷路器動作特性在線檢測技術主要是對設備振動、機械特性、開關開斷電流等進行檢測，從遠程控制機械設備方面了解斷路器的運行情況，進而為制定高效的開關斷路器提供相應的依據(jù)。

1.2 ?局部放電在線監(jiān)測

這種檢測技術僅應用到HGIS和GIS設備的檢測與維護中，通常是使用高頻的傳感器來進行監(jiān)測與接收信號，進而實現(xiàn)設備的在線檢測與維護功能。

2 ?變電站高壓開關設備改造的內(nèi)容

一個變電站有500 kV雙斷口SF6斷路器12組、220 kV單斷口SF6斷路器14組、35kV罐式的SF6斷路器12臺[1]。通過500 kV以及220 kV的高壓開關斷路器進行智能組裝，主要包括如下的監(jiān)測與維護系統(tǒng)。

2.1 ?斷路器機械特性在線監(jiān)測系統(tǒng)

根據(jù)斷路器機械設備的不同，對高壓開關的點磨損檢測、動作特性檢測等也存在相應的差異，由于進行比較的數(shù)據(jù)比較少，所以只能將少部分的開關斷路器作為測試點。

例如，500 kV、220 kVd的斷路器與2個出線之間的間隔斷路器，以及遠期運行在其他變電站高壓開關的斷路器上實施推廣。

2.2 ?SF6氣體在線監(jiān)測系統(tǒng)

對全站高壓開關斷路器進行氣體監(jiān)測，并實現(xiàn)對氣體的溫度、密度以及微水等方面的監(jiān)測。供電局在之后的一段時間內(nèi)把各個轄區(qū)內(nèi)的35 kV變電站斷路器轉(zhuǎn)變?yōu)楠毩⒌碾娏骰ジ衅鳎虼?，轄區(qū)內(nèi)的變電站高壓開關智能化改造35 kV的斷路器就可以結(jié)合上面的轉(zhuǎn)變方式實施改造，35 kV的斷路器具有一定動作特性的監(jiān)測技術，但并不列入本次的智能化改造項目中。

3 ?500 kV變電站高壓開關設備的智能化改造

3.1 ?信息一體化平臺建設

變電站高壓開關設備進行信息一體化建設主要是為子系統(tǒng)提供統(tǒng)一、標準的信息數(shù)據(jù)儲存，并及時將數(shù)據(jù)上送到相應的系統(tǒng)內(nèi)，使500 kV變電站的信息實現(xiàn)統(tǒng)一建模、縱向貫通[2]。

3.2 ?研發(fā)高級應用功能

在信息一體化平臺建設的基礎上，實現(xiàn)智能開票，將一次二次設備結(jié)合起來，并對相應的設備進行全程監(jiān)控、機械故障分析、設備維護等，進而保障設備運行提供智能化的服務。

3.3 ?輔助系統(tǒng)智能化

在變電站高壓開關設備內(nèi)安裝一些智能化的巡視系統(tǒng)，方便檢查開關的刀閘位置，檢測主設備的紅外線是否穩(wěn)定，同時對設備的電子圍欄、空調(diào)以及溫感等一些輔助的設備系統(tǒng)進行智能化的監(jiān)控，進而為變電站高壓開關的智能化運行檢查、無人值班等提供有利的前提條件。

4 ?500 kV變電站高壓開關主設備智能化

變電站的主設備主要包含變壓器、斷路器、隔離開關。要想實現(xiàn)設備智能化，最主要的是要實現(xiàn)主設備智能組件技術，這對變電站高壓開關設備智能化改造具有非常重要的意義。

4.1 ?變壓器智能組件技術

高壓開關內(nèi)的變壓器智能組件，主要是通過使用主、子智能電子設備的方式采集與處理機械的設備信息。智能電子是安裝在一次設備周邊的匯控柜內(nèi)，也的功能與前置服務器的功能有很多相似之處，任務是按照各個變壓器智能組件所監(jiān)測的數(shù)據(jù)，并針對數(shù)據(jù)來診斷機械設備出現(xiàn)的故障[3]。子智能電子設備主要負責匯總各項監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集、處理與判斷，收集到的數(shù)據(jù)可以直接供主智能電子設備使用，同時也可供變電站對子系統(tǒng)進行訪問。目前變壓器智能組件技術分為以下幾種。

4.1.1 ?冷卻器智能控制

參考變電站高壓開關內(nèi)的變壓器負荷與油溫等方面的隱私，對風扇、油泵等進行智能化控制與啟停，能夠提高變壓器控制的效率，進而達到降低冷控的目的。同時也可以接受遠距離的命令控制。

4.1.2 ?變壓器過載能力評估

主智能電子設備主要是實現(xiàn)變壓器的估算功能，并結(jié)合相應環(huán)境的溫度、負荷、油溫以及繞組溫度，構(gòu)建合適的變壓器負荷智能化監(jiān)測體制。

4.1.3 ?變壓器剩余壽命評估

結(jié)合變壓器的頂層油溫、負荷電壓、溫度等因素，對絕緣老化和剩余壽命的變壓器進行評估。絕緣變壓器老化率受繞組溫度、油中水分、符合情況等因素的影響。而智能組件是通過熱點溫度來進行監(jiān)測，根據(jù)老化率的模型來計算變壓器的絕緣老化率。

4.2 ?開關設備智能組件技術

變電站高壓開關設備智能組件一般是通過保護、監(jiān)測、計量、以及智能化的一體化技術，實現(xiàn)對高壓開關的保護、監(jiān)測、控制、以及跨時間的控制等，如圖1所示。

開關設備的智能安裝主要是在以往的開關設備周邊或者是相對應的機構(gòu)箱中，通過電纜和開關設備的傳感器進行連接。開關設備智能組件在外部只要將直流電源接入設備內(nèi)，并通過光纜來接入到變電站的站控層內(nèi)。

在線監(jiān)測包括很多方面，有斷路器氣體、微水、溫度、密度等絕緣參數(shù)因素的監(jiān)測;也有通過傳感器對斷路器的條合閘時間、速動等機械特性方面的監(jiān)測;還有對斷路器的跳圈電流、電機電流以及合圈電流等電氣特性方面的監(jiān)測。但變電站高壓開關設備智能組件在運行過程中，穩(wěn)定性與可靠性比較低。現(xiàn)階段，要想將開關設備的狀態(tài)監(jiān)測與計量方式集中為一體還存在很大的困難，這和專業(yè)的開關設備界面有很大的關系。

因此，開關設備智能組件在以后應集成一體化，提高設備的可靠性，將一次設備與智能設備結(jié)合起來，并把智能設備逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樽冸娬镜囊粋€重要設備。

5 ?總 ?結(jié)

隨著信息技術水平的提升，一次設備智能化、信息一體化、高級技術已經(jīng)逐漸變成變電站高壓開關設備智能化改造的關鍵。通過使用以往的斷路器設備、在線監(jiān)控體系、智能組件等可以實現(xiàn)變電站高壓開關設備的智能化改造，在改造的過程中，應該結(jié)合開關的斷路器檢修，確保檢修過程的安全性。

此外，一次設備智能組件是比較常見的500kV變電站高壓開關智能化改造的方法之一，在變電站高壓開關智能化改造過程中，可以獲得較好的效果，同時也可以降低改造成本，從而保障電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運行。

參考文獻：

[1] 李寧，王勇，劉繼平，等.高壓變電站變電設備的智能化改造[J].黑龍江 ? 電力，2013，（5）.

[2] 郭思婕.500 kV變電站高壓開關設備智能化改造研究[J].紅水河，

2014，（6）.

[3] 郭振宇，方波.500 kV常規(guī)變電站二次設備智能化改造實踐[J].華東 ? 電力，2012，（10）.