淺淡數(shù)字化變電站的運(yùn)行要點(diǎn)

趙軍

（國(guó)網(wǎng)山東省電力公司冠縣供電公司，山東 聊城 252500）

電力系統(tǒng)已成為支撐我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展所必不可少的系統(tǒng)工程，尤其是電力系統(tǒng)中的變電站部分，其作為運(yùn)行和輸送電能進(jìn)入千家萬(wàn)戶的重要設(shè)備，承擔(dān)著轉(zhuǎn)換、集中和分配電能電壓和電流的重要功能，更是連接發(fā)電廠與用戶之間的紐帶。特別是隨著電力系統(tǒng)數(shù)字化和智能化水平的不斷提高，使變電站具備數(shù)字化特征已成為電力系統(tǒng)發(fā)展的大趨勢(shì)，需要得到有關(guān)電力企業(yè)和部門(mén)的高度重視。

1 數(shù)字化變電站的運(yùn)行特點(diǎn)

數(shù)字化變電站主要是通過(guò)將變電系統(tǒng)的一次和二次設(shè)備作為數(shù)字化對(duì)象來(lái)使其具備更多的智能化因素。主要體現(xiàn)在：（1）一次設(shè)備智能化。數(shù)字化變電站在對(duì)一次設(shè)備智能化的應(yīng)用上，主要通過(guò)光纖信號(hào)，利用以微處理或光電技術(shù)為基礎(chǔ)所建立的智能斷路器及變壓器來(lái)完成對(duì)有關(guān)信息和數(shù)據(jù)的收集、測(cè)量、轉(zhuǎn)換和傳輸，其能夠充分降低電纜的使用數(shù)量，并以此方式來(lái)有效減少變電站的建設(shè)成本，其主要包括兩種類型：①一次設(shè)備數(shù)字化變電站是利用光學(xué)互感設(shè)備來(lái)檢測(cè)通過(guò)的電壓和電流來(lái)得到應(yīng)用。②一次設(shè)點(diǎn)數(shù)字化變電站則是利用智能斷路設(shè)備采用數(shù)字化接口的方式來(lái)得到應(yīng)用，其具備良好的故障自動(dòng)檢測(cè)和檢修優(yōu)勢(shì)。（2）二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化，數(shù)字化變電站在對(duì)二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化的應(yīng)用上，主要通過(guò)對(duì)繼電保護(hù)設(shè)備、測(cè)控設(shè)備和無(wú)功電壓控制設(shè)備，采用微處理模式來(lái)實(shí)現(xiàn)相互之間的三維數(shù)據(jù)信息傳輸。

數(shù)字化變電站能夠充分減少變電站中自動(dòng)化設(shè)備的數(shù)量，以此為基礎(chǔ)，其可以充分增強(qiáng)自身的運(yùn)行效率，而且其操作的便捷性也因此而得到了較大幅度的提升。在實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中，數(shù)字化變電站通常被設(shè)計(jì)為110kV和220kV的運(yùn)行方式，其中110kV變電站主要被用于小規(guī)模、近距離的電能輸送線路中，而220kV變電站則通常被用于大規(guī)模、遠(yuǎn)距離的電能輸送線路中，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 數(shù)字化變電站結(jié)構(gòu)圖

2 數(shù)字化變電站的運(yùn)行操作

2.1 光電互感器的應(yīng)用

在數(shù)字化變電站的運(yùn)行操作中，利用光電互感器能夠有效彌補(bǔ)其以往所存在的缺陷，這主要體現(xiàn)在以下幾方面：（1）光電互感器所具備的線圈有著傳遞大電流的功能，其有著無(wú)磁飽和、響應(yīng)頻率范圍廣、狀態(tài)性能好且精度高的優(yōu)勢(shì)，變電站的保護(hù)性能檢驗(yàn)也將因此而得以實(shí)現(xiàn)。在光電互感器的影響下，數(shù)字化變電站的測(cè)量精度達(dá)到0.1級(jí)，這使其可以有效解決以往電壓器在運(yùn)行過(guò)程中所出現(xiàn)的鐵磁諧振缺陷。在光電互感設(shè)備中的頭部傳感部件中，擁有一個(gè)與被測(cè)量電壓等電位的變電站電流電壓數(shù)據(jù)信息采集器，其通過(guò)光纖設(shè)備與合并器事先的相互連接，在運(yùn)行過(guò)程中能夠?qū)崿F(xiàn)良好的抗干擾性能，可以確保其所得出的數(shù)據(jù)信息具備很高的可靠性和科學(xué)性。（2）光電互感器內(nèi)部采用光纖連接的方式，其絕緣結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，尤其是其所利用絕緣脂來(lái)替代SF6或絕緣油等傳統(tǒng)的絕緣材料，使得互感器具備更加穩(wěn)定的性能，并有效避免了絕緣油和SF6對(duì)周邊環(huán)境所帶來(lái)的影響，這使其安全性有了很大提升，能夠有效避免傳統(tǒng)互感器因使用絕緣油而可能引起的起火或爆炸等事故，及以往所存在的二次開(kāi)路、二次短路等引起的設(shè)備安全問(wèn)題。在數(shù)字化變電站中應(yīng)用光電互感器，還能使其對(duì)故障具備良好的自我檢查修理功能，特別是在變電站出現(xiàn)通訊等故障時(shí)，其所攜帶的保護(hù)設(shè)備將通過(guò)接收不到正確校驗(yàn)碼，來(lái)準(zhǔn)確的判斷出異常的發(fā)生和所在，并進(jìn)行自我檢修。

2.2 智能單元的應(yīng)用

除了光電互感器的應(yīng)用之外，數(shù)字化變電站還具備了智能單元的應(yīng)用操作技術(shù)，其主要應(yīng)用特點(diǎn)如下：（1）智能單元部件主要被用于對(duì)變電站中數(shù)據(jù)的交換和傳輸，其在利用過(guò)程中能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)變電站自身和電流電壓互感器的聯(lián)合應(yīng)用，使變電站中的一次設(shè)備和二次設(shè)備達(dá)成連接。同時(shí)智能單元在對(duì)高壓開(kāi)關(guān)的應(yīng)用上，可以通過(guò)XA701-N設(shè)備來(lái)對(duì)可能因保護(hù)、手動(dòng)等問(wèn)題而出現(xiàn)的一些合跳閘信息進(jìn)行控制采集，并通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)的方式，將所采集到的數(shù)據(jù)信息傳遞給XA701-W設(shè)備，以由其通過(guò)分合開(kāi)關(guān)的方式來(lái)完成信息處理。而對(duì)于在此過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，XA701-W設(shè)備會(huì)采集所發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題信息，并上傳至XA701-N設(shè)備，該設(shè)備會(huì)采用接點(diǎn)方式將所獲的信息全部傳送給相應(yīng)的測(cè)控設(shè)備，并由其來(lái)向更高級(jí)的設(shè)備來(lái)傳遞警告信息。（2）此外，智能單元有時(shí)還會(huì)被應(yīng)用在低壓開(kāi)關(guān)柜中，在這一過(guò)程中，其主要的工作方式是通過(guò)對(duì)低壓開(kāi)關(guān)柜中電流量、電壓量、開(kāi)光位置、刀閘位置、遙控和閉鎖信息等進(jìn)行采集和傳輸，一般情況下，智能單元主要被應(yīng)用在低壓開(kāi)關(guān)側(cè)的35kV和10kV的主變電線路，在此過(guò)程中，智能單元會(huì)將這些信息進(jìn)行采集后傳輸給相應(yīng)的后備主變保護(hù)、自投備用保護(hù)和電度表，在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，其還能通過(guò)與戶內(nèi)高壓智能光纖聯(lián)系的方式來(lái)達(dá)到對(duì)變電站運(yùn)行過(guò)程的智能控制。

2.3 合并器的應(yīng)用

在數(shù)字化變電站的運(yùn)行過(guò)程中，其所具備的合并器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站中數(shù)字信號(hào)或模擬信號(hào)的接收采集和合并處理，在這一過(guò)程完成后，合并器還能通過(guò)光信號(hào)的方式將處理后的信號(hào)傳輸給二次設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站互感器和二次設(shè)備之間的連接和數(shù)據(jù)傳輸，其具備以下功能：（1）合并器可以接收和處理超過(guò)9路信息數(shù)據(jù)傳遞的采集器，而其擁有的A/D采樣功能將實(shí)現(xiàn)對(duì)18路模擬信號(hào)的采用輸出。（2）同時(shí)，數(shù)字化變電站在合并器的作用下，還能利用采集器的電源狀態(tài)和同步信號(hào)，并在接收合并后以IEEE802.3中的100BASE-FX、10BASE-FL方式來(lái)完成有關(guān)數(shù)據(jù)信號(hào)的采集和傳輸工作，在此過(guò)程中，合并器還可以利用其自身所具備的CPU功能來(lái)接受同步信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站保護(hù)設(shè)備的安裝、測(cè)控和擴(kuò)展保護(hù)。（3）在利用合并器對(duì)數(shù)字化變電站的運(yùn)行處理過(guò)程中，其能夠有效解決變電站中不同設(shè)備的同步問(wèn)題，保證其運(yùn)行達(dá)到平穩(wěn)，并實(shí)現(xiàn)以網(wǎng)絡(luò)的方式來(lái)達(dá)到對(duì)變電站中數(shù)據(jù)的采集和分析，從而為以后所開(kāi)展的自動(dòng)控制裝置網(wǎng)絡(luò)化打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在此情況下，變電站因設(shè)備事故可能會(huì)引發(fā)的退出次數(shù)和時(shí)間將大大減少，這可以有效提升其使用效率，以此來(lái)避免以往變電站在信號(hào)處理或傳輸上可能產(chǎn)生的信號(hào)附加誤差，從而有效保證變電站中保護(hù)、計(jì)量和測(cè)量設(shè)備所得出的數(shù)據(jù)精度值，整個(gè)變電站的工作運(yùn)行效率也將因此實(shí)現(xiàn)大幅度提升。

2.4 過(guò)程層的應(yīng)用

在數(shù)字化變電站應(yīng)用的過(guò)程中，過(guò)程層能夠使其中的一次設(shè)備和二次設(shè)備相結(jié)合，其主要應(yīng)用方式包括：（1）在對(duì)電力運(yùn)行的實(shí)時(shí)電氣量檢測(cè)上，數(shù)字化變電站能夠通過(guò)電流、電壓、相位及譜波分量的檢測(cè)方式來(lái)測(cè)量出電氣量，其可以通過(guò)不同于常規(guī)的電磁式電流互感器，直接經(jīng)過(guò)采集變電站中電壓和數(shù)字量來(lái)實(shí)現(xiàn)變電站運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集，這可以使其有效抵抗在這一過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)的干擾因素，并以良好的絕緣性和抗飽和性來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)裝置的緊湊化和小型化。在對(duì)變電站運(yùn)行參數(shù)的在線檢測(cè)和統(tǒng)計(jì)上，數(shù)字化變電站要利用變壓器、斷路器、刀閘、母線、電容器、電抗器和直流電源系統(tǒng)等7種設(shè)備，對(duì)變電站在運(yùn)行過(guò)程中其內(nèi)部的溫度、壓力、密度、絕緣性和工作狀態(tài)方面的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)監(jiān)督。（2）在對(duì)數(shù)字化變電站過(guò)程層的操作控制執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)中，過(guò)程層需要依照所發(fā)出的指令來(lái)操作，顯出了較強(qiáng)的被動(dòng)性。同時(shí)，過(guò)程層在執(zhí)行操作命令時(shí)，也會(huì)智能的對(duì)命令的真?zhèn)纬潭燃昂侠硇宰龀雠袛?，這可以使其對(duì)需要做出動(dòng)作的精確度實(shí)現(xiàn)良好的控制，以此來(lái)確保變電站中各設(shè)備能夠在選定的參數(shù)范圍內(nèi)做出操作動(dòng)作。同時(shí)，與過(guò)程層相連接的間隔層在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可以對(duì)當(dāng)前變電站的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總并傳輸?shù)阶冸娬緦又腥?，其能夠有效保證變電站在網(wǎng)絡(luò)通信上的可靠性，使當(dāng)前的數(shù)據(jù)能夠真實(shí)反映出變電站在運(yùn)行過(guò)程中的實(shí)時(shí)變化情況。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文集中研究了數(shù)字化變電站的運(yùn)行要點(diǎn)和應(yīng)用技術(shù)。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，本文所列舉的操作技術(shù)可以使數(shù)字化變電站在運(yùn)行過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)有效保證變電站在網(wǎng)絡(luò)通信上的可靠性，使當(dāng)前數(shù)據(jù)能夠真實(shí)反映出變電站在運(yùn)行過(guò)程中的實(shí)時(shí)變化情況，從而使整個(gè)變電站的工作運(yùn)行效率得到大幅度提升。希望本文的研究可以幫助更多的變電站實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，以此來(lái)促進(jìn)其自身獲得更長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展和進(jìn)步。