變電站電氣一次設(shè)備智能化研究

馬俠飛

摘要：隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，變電站項(xiàng)目日益增多。本文通過查閱大量文獻(xiàn)及工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，探討了變電站電子一次設(shè)備智能化的研究現(xiàn)狀，分析了變電站電氣一次設(shè)備智能化需要解決的問題，總結(jié)了對變電站電氣一次設(shè)備智能化問題的發(fā)展方向，希望對變電站電氣一次設(shè)備智能化問題的研究有所幫助。

1變電站電氣一次設(shè)備智能化的研究現(xiàn)狀

變電站中的電氣一次設(shè)備主要包括變壓器、互感器、可控電抗器、開關(guān)設(shè)備等。電氣一次設(shè)備智能化可以通過兩種途徑來實(shí)現(xiàn)，一是通過對傳統(tǒng)的電氣設(shè)備配備智能終端，即對其進(jìn)行智能化改造;二是直接由廠家設(shè)計(jì)制造具備智能化功能的電氣設(shè)備。由于傳統(tǒng)一次設(shè)備大量存在于現(xiàn)有電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中，傳統(tǒng)一次設(shè)備被全面智能化的一次設(shè)備徹底取代還是一個(gè)很漫長的過程，目前實(shí)現(xiàn)電氣一次設(shè)備的智能化發(fā)展主要通過途徑一來完成，也就是在傳統(tǒng)的一次設(shè)備上增加智能控制模塊，使其集成數(shù)據(jù)采集、在線監(jiān)測、故障判斷和通信等多功能。

1.1 電力變壓器

在整個(gè)電力系統(tǒng)中，變壓器廣泛應(yīng)用于發(fā)、供、用各個(gè)環(huán)節(jié)，它在電網(wǎng)中處于極為重要的地位，是保證電網(wǎng)安全可靠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和人們生產(chǎn)及生活用電的關(guān)鍵設(shè)備。變壓器的智能化是電氣一次設(shè)備智能化的重要組成部分。智能變壓器的提出早在智能電網(wǎng)之前，許多研究學(xué)者、企業(yè)也從不同的角度在傳統(tǒng)變壓器的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，獲得了科研成果和專利產(chǎn)品。智能型變壓器包括傳統(tǒng)變壓器的智能化和基于換流技術(shù)的電力電子變壓器。

1.2電力電子變壓器

作為一種新型的變壓器，電力電子變壓器要優(yōu)于傳統(tǒng)的變壓器，其主要是融合了電力電子技術(shù)以及其他方面的先進(jìn)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)電壓、相位、幅值的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。在應(yīng)用電力電子變壓器后，可將AC/AC、AC/AD/AC之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，能夠使用直流電壓，實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換和控制;根據(jù)它的功能，可以進(jìn)行自我監(jiān)控、自我保護(hù)、無功補(bǔ)償?shù)龋槐靥砑宇~外的設(shè)備。由于電力電子器件的體積小、質(zhì)量輕等特點(diǎn)，在航天、航空等領(lǐng)域應(yīng)用相當(dāng)廣泛;而且在智能電網(wǎng)中，分布式電源系統(tǒng)不斷的增加，使電力電子器件能夠靈活地分布在這個(gè)系統(tǒng)中。因此，作為新型的變壓器，電力電子將得到更大的發(fā)展。

1.3互感器

作為變電站中一個(gè)重要的部分，互感器的功能體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：安全、準(zhǔn)確測量和自我診斷。根據(jù)國際電工委員會(huì)制定的標(biāo)準(zhǔn)，電子式互感器由所有的光電式互感器和其他使用電子設(shè)備的互感器組成。電力系統(tǒng)光學(xué)電流互感器使用的是零和式光學(xué)電流傳感技術(shù)，它的功能具有精度高、保護(hù)輸出優(yōu)質(zhì)、絕緣性強(qiáng)和電磁兼容性高的特點(diǎn)，由于能夠入網(wǎng)使用，所以可以進(jìn)一步大量地應(yīng)用在電網(wǎng)系統(tǒng)中。激光供電型110kV光電電流互感器采用了信號(hào)轉(zhuǎn)化技術(shù)，運(yùn)用光纖傳輸，所以，它具有絕緣性高、受電磁干擾小、測量頻帶寬、范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，在電力系統(tǒng)智能化建設(shè)中很有大的發(fā)展?jié)摿蛯?shí)用價(jià)值。

1.4 可控電抗器

可控電抗器是超高壓及以上電壓等級(jí)輸電系統(tǒng)中關(guān)鍵的電氣一次設(shè)備，對提高電網(wǎng)輸電能力、改善電壓質(zhì)量、補(bǔ)償無功缺額、確保系統(tǒng)穩(wěn)定具有不可替代的作用。它結(jié)合了現(xiàn)代電力電子技術(shù)與控制技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對電抗器參數(shù)的連續(xù)調(diào)節(jié)與控制。目前，系統(tǒng)中已經(jīng)得到應(yīng)用的有可控并聯(lián)電抗器（CSR）、晶閘管控制電抗器（TCR）、裂心式可控電抗器（SCTTCR）、直流助磁式可控飽和型電抗器（CSR）和可控串聯(lián)補(bǔ)償器（TCSC），具備廣闊應(yīng)用前景的有超導(dǎo)型可控電抗器（SCTCR） 和自飽和磁閥式可控電抗器（SSMVTCR）。

1.5 智能斷路器

高壓斷路器作為電力系統(tǒng)安全運(yùn)行中重要的控制和保護(hù)設(shè)備，其智能化同樣也是電氣一次設(shè)備智能化的基礎(chǔ)。斷路器的智能化必須配置最新的傳感技術(shù)、微電子技術(shù)和信息技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)操動(dòng)機(jī)構(gòu)的可控操動(dòng)。與傳統(tǒng)斷路器相比，兼有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和傳感裝置的智能化斷路器集智能化控制功能、狀態(tài)監(jiān)測與診斷功能、智能化操作功能為一體。

2 變電站電氣一次設(shè)備智能化需要解決的問題

2.1 技術(shù)方面的問題

在當(dāng)前時(shí)期，國內(nèi)變電站電氣一次設(shè)備的智能化程度并不是很高的，而造成這種情況的根源就是技術(shù)方面有所欠缺，尤其是核心技術(shù)的攻關(guān)還在進(jìn)行中。當(dāng)然，我們也可從域外先進(jìn)國家引入更為先進(jìn)的技術(shù)，但所要投入的經(jīng)費(fèi)是非常多的。而且光有技術(shù)也沒用，還要將技術(shù)和國內(nèi)相關(guān)的電氣一次設(shè)備予以整合，確保兩者能夠形成整體，而要達(dá)成這個(gè)目標(biāo)也是需要時(shí)間、精力以及資金的。另外來說，有些技術(shù)方面的問題，是世界性的難題，即使是發(fā)達(dá)國家有需要攻關(guān)。電氣一次設(shè)備智能化實(shí)施中采用的通信網(wǎng)絡(luò)、通信協(xié)議規(guī)范相關(guān)的內(nèi)容、智能化組件按照IEC61850標(biāo)準(zhǔn)建模內(nèi)容的描述、以及所有廠家都采用相同的標(biāo)準(zhǔn)來建模，大大提高了設(shè)備通用性。

2.2 推廣方面的問題

一次電氣設(shè)備包括了很多種，每種電氣設(shè)備的使用年限都不相同，比如高壓電氣設(shè)備與電子設(shè)備相比，使用年限比較長，再加之，一次設(shè)備實(shí)現(xiàn)智能化之后，價(jià)格通常比較昂貴，所以難以推廣。為此，研究者需要電氣一次設(shè)備材料進(jìn)行改善，并且利用新型的技術(shù)提高設(shè)備的使用年限，這樣才有利于電氣一次設(shè)備實(shí)現(xiàn)智能化之后，進(jìn)一步推廣使用。

2.3 智能化系統(tǒng)方面的問題

雖然說一部分電氣一次設(shè)備呈現(xiàn)出較高的智能化水平，也建立起了相關(guān)的智能化系統(tǒng)，然而系統(tǒng)尚未真正完善起來，問題還是客觀存在的。比如斷路器跳閘方式是否合理、電源供電是否安全等，都還處于未知階段為此，智能化系統(tǒng)應(yīng)用的過程中，必須采取抗干擾措施，保證智能化系統(tǒng)正常的運(yùn)行。

3結(jié)束語

總而言之，社會(huì)在電能方面的需求是持續(xù)加大，電力技術(shù)也更具的成熟，變電站電氣一次設(shè)備的智能化程度也有所提升。當(dāng)然，因?yàn)樵诩夹g(shù)方面還存在著一定的問題，若想使得智能化水平得到切實(shí)增強(qiáng)，還要付出更多的努力。變電站電氣一次設(shè)備真正達(dá)成智能化目標(biāo)后，就要予以進(jìn)一步推廣，相關(guān)人員一定要展開深入的探究，切實(shí)提升電氣一次設(shè)備的實(shí)際性能，并延長其使用壽命，如此方可使得電氣一次設(shè)備智能化目標(biāo)真正實(shí)現(xiàn)，并能夠得到廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]梁業(yè)青.智能變電站一次設(shè)備智能化的探討和展望[J].科技廣場，2014（02）：123.

[2] 崔文靜.騰控科技：為設(shè)備智能化提供“核”動(dòng)力[J].電氣時(shí)代，2011（5）.

[3] 王韜.變電站一次設(shè)備智能化概述[J].科技風(fēng)，2012（22）.