智能變電站二次系統(tǒng)的優(yōu)化設計

孫振華

摘 要：隨著信息技術與計算機技術取得飛速的進步，我國數(shù)字化設備方面的研制工作也得到了迅猛發(fā)展，這對智能變電站的發(fā)展進步帶來了很大程度地改善和技術支撐。伴隨智能變電站技術愈發(fā)成熟和完備，不斷對智能變電站在信息化、智能化以及自動化等方面的水平進行逐步提升依然是今后發(fā)展的主要趨勢。對此，該文就智能變電站實現(xiàn)二次系統(tǒng)優(yōu)化進行一定的分析，對其中的自動化系統(tǒng)、狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)、二次設備以及智能輔助系統(tǒng)進行優(yōu)化設計，并且加以簡要分析，以期對我國的智能變電站建設有所借鑒與參考作用。

關鍵詞：智能變電站 二次系統(tǒng) 優(yōu)化設計

中圖分類號：TM762 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）09（c）-0001-02

智能變電站建設作為我國“十二五”階段中的重點項目，是智能電網(wǎng)建設中不可或缺的重要組成部分，對于我國的電力行業(yè)發(fā)展有著極大的推動作用，隨著我國國民經(jīng)濟持續(xù)地提升，人民生活水平和工業(yè)水平均得到很大改善，致使人們的生活與工業(yè)生產對于電力的需求均提出了愈來愈高的要求，以致對電力行業(yè)也有著越來越高的要求，正因為上述原因，智能變電站實現(xiàn)二次系統(tǒng)優(yōu)化已經(jīng)成為非常迫切的工作需求。筆者通過多年的工作實踐經(jīng)驗，對優(yōu)化設計方案進行一定的分析。

1 智能變電站中的二次系統(tǒng)進行優(yōu)化設計概述

近年來電力技術發(fā)展愈發(fā)的快速，變電站智能化與信息化能力得到了顯著提升。2010年我國便開始進行智能變電站方面的試點建設，說明我國智能變電站已經(jīng)發(fā)展到了全新的方向。其中智能變電技術也逐漸實現(xiàn)了向新領域的發(fā)展，它的發(fā)展和數(shù)字式互感器、計算機技術以及信息技術的支撐有著很大關聯(lián)，智能變電站建設將會對傳統(tǒng)變電技術實現(xiàn)徹底變革，在很大程度上提升我國變電站的集成化、智能化與自動化。對智能變電站中的二次系統(tǒng)實現(xiàn)優(yōu)化設計，則是在電力科技不斷發(fā)展的背景下，對智能變電站帶來的全新需求，主要是要對變電站信息化加以逐漸地提升。通常而言，目前進行二次系統(tǒng)優(yōu)化設計的主要工作內容有自動化系統(tǒng)網(wǎng)路、二次設備、智能輔助系統(tǒng)和狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)等優(yōu)化設計[1]。

2 智能變電站進行二次系統(tǒng)的優(yōu)化設計主要內容

2.1 對自動化系統(tǒng)進行網(wǎng)絡優(yōu)化

從以往的數(shù)字化變電站逐漸發(fā)展成今天的智能變電站，其中自動化系統(tǒng)采用的核心內容始終為IEC61850標準體系，該體系所設定的變電站中的自動化系統(tǒng)采取分層分布形式的結構，在邏輯上將其劃分成站控層、間隔層與過程層[2]。目前我國變電站所采用的組網(wǎng)方式大體上有如下三種方式，即站控層和間隔層采用以太網(wǎng)加SV總線加GOOSE總線加B碼對時、站控層和間隔層采用以太網(wǎng)加SV點對點加GOOSE總線加B碼對時、站控層和間隔層采用以太網(wǎng)加SV和GOOSE共網(wǎng)加IEEE 1588對時，再加之保護直采直跳[3]。在進行自動化網(wǎng)絡實現(xiàn)優(yōu)化時應該從網(wǎng)絡結構和交換機配置入手，對網(wǎng)絡結構優(yōu)化方面而言，可以采用如下方案，采取三層兩網(wǎng)的模式，對站控層和間隔層的MMS網(wǎng)采取雙星型結構，將GOOSE網(wǎng)與SV網(wǎng)實現(xiàn)合并，并且和IEC 61588信息實現(xiàn)共網(wǎng)傳輸。對220 kV電網(wǎng)設置星形雙網(wǎng)，而110 kV中的主變進線以外單元設置成單個星形網(wǎng)絡，并對其中的測控裝置實現(xiàn)跨接雙網(wǎng)配置。對于交換機配置而言，可以將220 kV交換機按照單間隔進行配置，而110 kV交換機則按照雙間隔進行配置，并與組屏方式相互對應，同時對交換機具有的光口數(shù)量進行優(yōu)化。采取V-LAN方式實現(xiàn)流量控制，確保網(wǎng)絡可靠性與快速性，為了解決變電站中無法有效監(jiān)控網(wǎng)絡運行狀態(tài)的現(xiàn)象，將硬接點與基于V-LAN管理方面的交換機進行結合，這樣能夠保證不增加資金的基礎上實現(xiàn)對交換機設備的運行狀態(tài)監(jiān)視[4]。

2.2 對二次設備進行功能整合和配置優(yōu)化

對智能變電站中的二次設備實現(xiàn)功能整合與配置優(yōu)化所要達到的目標主要是提升變電站信息共享能力，進一步使其對一次相關設備的監(jiān)控能力更強，使智能變電站能夠實現(xiàn)一體化和信息平臺的網(wǎng)絡化，所以對二次設備進行功能整合和配置優(yōu)化已經(jīng)成為智能變電站建設今后的必然發(fā)展趨勢。這項工作應該從如下幾方面入手。

其一，站控層中的監(jiān)控主機實現(xiàn)將工程師站、高級功能、操作員站以及保護和故障信息子站等所具有的功能進行集成，取消以往專門設置的計算機五防系統(tǒng)、保護和故障信息子站、備用電源自動投入裝置以及低頻低壓降負荷裝置等，所有的功能都由變電站中的自動化系統(tǒng)獨自具備[5]。

其二，110 kV線路、220 kV線路及母聯(lián)采取保護和監(jiān)控功能集成裝置，通過整合之后，能夠減少主柜與交換機數(shù)量以及裝置投資，并對網(wǎng)絡結構實現(xiàn)一定的簡化，有效地減輕運維工作量和節(jié)省建筑面積。

其三，優(yōu)化變電站使用的電源，對其中的自動切換裝置進行優(yōu)化，對具有相對較高交流供電穩(wěn)定性的設備進行電源末端ATS的安裝，保證能夠進行自動切換，不再對變電站使用主變低壓側存在的自動切換裝置進行設置，這樣可以使回路更加簡單和可靠，而且防止多重ATS出現(xiàn)時限失配導致重復動作，并減少大量的設備投資。

其四，將故障濾波和網(wǎng)絡分析儀進行科學整合，故障濾波與網(wǎng)絡分析儀具有非常相似的運行原理，均通過對故障設備中的電磁設備作為主要的依據(jù)進行分析，最終得到故障原因，所以能夠將它們實現(xiàn)整合，使兩個設備能實現(xiàn)優(yōu)勢互補，并且能夠有效地降低設備投資[6]。

2.3 對狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)進行配置優(yōu)化

對于狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)而言，對其實現(xiàn)優(yōu)化能夠更好的保證對一次設備進行實時監(jiān)測時的效果，對此應該從如下幾點實施優(yōu)化。

一方面，將狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)主機實現(xiàn)整合，使其成為一個綜合型的服務器，利用安全隔離裝置使其和變電站中的自動化系統(tǒng)進行連接，從而能夠通過監(jiān)測系統(tǒng)與可見光及紅外線設備的實時連接，利用其擁有的足夠靈敏性，實現(xiàn)對設備運行狀態(tài)進行及時與精準地判定。

另一方面，對于主變壓器方面的狀態(tài)監(jiān)測通常是對其中的油溫、油中氣體、微水以及鐵芯電流等實現(xiàn)監(jiān)測。DGA作為一項光譜分析技術，能夠對多數(shù)故障和缺陷加以很好地反映，而且能夠進行在線監(jiān)測，不用對設備進行停電監(jiān)測，擁有很好的技術和經(jīng)濟價值，超過四成的主變故障均是利用DGA得到及時發(fā)現(xiàn)的。通過對各類DGA監(jiān)測原理進行分析對比，最終推薦選取燃料電池法作為基礎原理的DGA監(jiān)測方法，該監(jiān)測方法中變壓器油溫能夠對主變過熱和絕緣老化等現(xiàn)象進行及時反應，為了使其始終成為重點監(jiān)測對象，建議在主變壓器上、下兩端均進行油溫監(jiān)測。

此外，對220 kV避雷器進行放電次數(shù)和全電流方面的監(jiān)測，通過對經(jīng)濟和技術等方面對比，將原有的阻性電流監(jiān)測不再進行安裝。避雷器方面的狀態(tài)監(jiān)測一般對全電流與阻性電流進行監(jiān)測，其中全電流和避雷器絕緣狀況間的聯(lián)系沒有阻性電流好，但是全電流監(jiān)測能夠更為簡單的實現(xiàn)，只需在常規(guī)檢測儀基礎上加裝通信接口保證具有4～20 mA電流輸出便可以，而且裝置費用僅僅比常規(guī)設備提高6千元左右[7]。

2.4 對智能輔助系統(tǒng)進行優(yōu)化

智能變電站中存在的輔助系統(tǒng)分為諸多方面，諸如消防系統(tǒng)、安全警衛(wèi)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、排水系統(tǒng)以及環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)等，均是智能變電站中必不可少的構成部分。對智能變電站中的輔助系統(tǒng)進行優(yōu)化所要達到的目標為使各個分系統(tǒng)間可以實現(xiàn)相互通話與交流，利用設備間快速的信息溝通，保證各個分系統(tǒng)間能夠實現(xiàn)功能聯(lián)動，可以對作業(yè)人員工作強度加以有效地降低，進而促進輔助系統(tǒng)的智能化與自動化水平地提升。對于智能變電站中的輔助系統(tǒng)而言，當前時期，視頻跟蹤功能尚不完善，事故發(fā)生前，無法進行故障預警，當事故發(fā)生后，無法為運行檢修人員提供可靠的視頻錄像。所以，對輔助系統(tǒng)進行優(yōu)化的過程中應該從如下兩點入手，其一，視頻錄像功能，實現(xiàn)這一功能要通過眾多的監(jiān)控設備對變電站加以實時監(jiān)控，使其能夠在事故發(fā)生后對事故源進行分析，為事故分析提供有力的證據(jù)支撐。第二，紅外熱相判斷功能，當前時期我國的變電站設備進行故障預警尚有不足，常常是在故障發(fā)生后進行檢修，但是通過對紅外熱相進行診斷，能夠有效地提升故障預報能力[8]。對此應該在輔助系統(tǒng)之中加裝環(huán)境監(jiān)測元件，并對視頻服務器與后臺服務器實現(xiàn)優(yōu)化，加之對智能變電站中的配置加以優(yōu)化，從而使變電站日常運行成本得以降低。

3 結語

計算機技術、網(wǎng)絡技術、信息技術以及光電技術等先進技術的發(fā)展對推動電力系統(tǒng)實現(xiàn)自動化、智能化、信息化等帶來了應有的技術支撐，為電力系統(tǒng)智能化、自動控制技術和繼電保護等帶來了全新的改變，也導致保護、通信、監(jiān)控、計量、遠動、測量等眾多專業(yè)領域間存在的界限不斷地消失。通過對智能變電站進行建設，致使以往存在清晰界限的電氣一次、電氣二次專業(yè)愈發(fā)模糊，設計作為工程建設的基礎內容，對整個工程有著最為直接的影響，通過對智能變電站中的二次系統(tǒng)進行優(yōu)化設計，對于我國電網(wǎng)發(fā)展有著很好地促進作用，并為推動智能電網(wǎng)的建設和持續(xù)發(fā)展提供了良好地保障。

參考文獻

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