智能變電站中電力一次設(shè)備的智能化設(shè)計及發(fā)展探析

程斌

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司中山供電局，廣東 中山 528400）

進(jìn)入21世紀(jì)以來，人們的物質(zhì)生活和精神生活在質(zhì)量上逐漸提高，舊的能源系統(tǒng)已經(jīng)滿足不了人們的需求，在外部供求市場的壓力下能源系統(tǒng)也發(fā)生了變化。電力自動化是能源改革的重要組成部分，變電一次設(shè)備的智能化適應(yīng)與發(fā)展對整個能源的建設(shè)與發(fā)展具有重要影響。

1 智能變電站概述

1．1 智能變電站基本定義和特性

智能變電站具有先進(jìn)的節(jié)能、環(huán)保、穩(wěn)定等特點(diǎn)并兼具較高的應(yīng)用價值。其具有網(wǎng)絡(luò)信息平臺提供數(shù)據(jù)采集、傳輸、記錄等維護(hù)功能。智能電網(wǎng)能在線決策分析問題，實(shí)時控制其他應(yīng)用程序，保證電廠與電網(wǎng)交換信息的準(zhǔn)確性，協(xié)調(diào)電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)集成、分析決策和控制。綜合分析能力和自動控制能力已成為變電站智能化的重要指標(biāo)之一，為提高變電站的安全、高效、智能運(yùn)行性能提供了良好的依據(jù)，其構(gòu)成了智能化、數(shù)字化設(shè)備的綜合信息領(lǐng)域，提高了變電站的性能。

1．2 智能變電站結(jié)構(gòu)

智能變電站主要由過程層、站控層和隔臺層組成。過程層主要用于實(shí)時檢測電力，識別電氣設(shè)備實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，負(fù)責(zé)監(jiān)控整個變電站的數(shù)據(jù)，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)庫協(xié)議更新，聯(lián)系和傳輸這些數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和及時性，確保完成指揮中心的規(guī)劃任務(wù)。站控層是必要的控制和保護(hù)設(shè)備。通信功能在連接之前，有一層流程相關(guān)的，具有在線維護(hù)修改功能的設(shè)備，這就是隔臺層。為了確保網(wǎng)絡(luò)通信的速度和可靠性,有必要提供下行網(wǎng)絡(luò)接口連接層的技術(shù)保證,智能組件最重要的功能包括狀態(tài)顯示、信息交互和網(wǎng)絡(luò)控制。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，一次設(shè)備的智能化設(shè)計推動了智能元器件與主設(shè)備的有機(jī)結(jié)合。

2 傳統(tǒng)電氣自動化設(shè)計的特點(diǎn)及要求

傳統(tǒng)的電氣自動化有許多不同的設(shè)計、測試和維護(hù)元素，以及和終端用戶特定服務(wù)之間的聯(lián)系，電氣系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)能夠驗(yàn)證商業(yè)用戶的具體電氣性能，計算電力設(shè)備的有效負(fù)荷分布，總結(jié)性能效益和預(yù)留方案，同時，根據(jù)用戶的實(shí)際情況配置電網(wǎng)的電壓，其工作條件必須滿足電氣設(shè)備的安全以及輔助保護(hù)系統(tǒng)的自動化和能耗要求。根據(jù)設(shè)計要求，低壓系統(tǒng)安裝、檢修設(shè)計的合理性直接影響到下一階段的現(xiàn)場測試和電路設(shè)計。因此，系統(tǒng)的投入產(chǎn)出結(jié)構(gòu)非常重要，直接影響到獨(dú)立設(shè)備與整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的有效連接。

3 電力一次設(shè)備智能化設(shè)計的建設(shè)條件及內(nèi)涵與特征

3．1 電力一次設(shè)備智能化設(shè)計的建設(shè)條件

主機(jī)采用“總線拓?fù)洹?，通信協(xié)議采用兼容的數(shù)據(jù)傳輸原理。隨著電氣自動化的發(fā)展，通信網(wǎng)絡(luò)機(jī)電一體化標(biāo)準(zhǔn)和基本元件集成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的影響越來越重要。終端鏈的測量和控制是獨(dú)立的，可以單獨(dú)管理，這決定了總線拓?fù)溥吔绲闹匾浴榱肆私饣究刂破髋c管理系統(tǒng)的人機(jī)交互，即硬件與軟件的交互，必須采用現(xiàn)場總線通信。地面人員通過總線通信協(xié)議訪問當(dāng)前系統(tǒng)，該協(xié)議允許通過與總線系統(tǒng)通信來控制設(shè)備。

3．2 電力一次設(shè)備智能化設(shè)計的內(nèi)涵與特征

目前,智能變電設(shè)備包括可編程邏輯控制器,控制單元集成等組成低壓和高壓變電站。電氣系統(tǒng)的建設(shè)必須基于監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計,也就是說,建筑電氣和自動化系統(tǒng)是一個整體。新型智能模型大大減少了復(fù)雜的傳統(tǒng)模式,減少了人工操作,并提高了效率,從而實(shí)現(xiàn)自動化。

4 電力一次設(shè)備智能化設(shè)計的內(nèi)容

4．1 基礎(chǔ)條件

目前，電力一次設(shè)備的設(shè)計通?；诳偩€連接拓?fù)?，在通信過程中采用兼容協(xié)議原理。但是，隨著電氣自動化的發(fā)展，機(jī)電一體化和芯片集成標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生了很大的變化，使得電力一次設(shè)備可以獨(dú)立于終端。作為通信過程中一種重要的通信協(xié)議，不僅要了解硬件和軟件，還要了解計算機(jī)控制器，所以總線系統(tǒng)需要一個兼容的總線通信協(xié)議，控制設(shè)備、儀表設(shè)備等集成在系統(tǒng)中，對整個系統(tǒng)進(jìn)行控制。

4．2 內(nèi)容與特點(diǎn)

目前，變電站一次電力設(shè)備的智能化設(shè)計不再依賴于二次信號、保護(hù)系統(tǒng)和自動控制的連接，一次電力設(shè)備的設(shè)計重點(diǎn)考慮了設(shè)備的運(yùn)行要求而不考慮電氣設(shè)備的傳統(tǒng)設(shè)計和電氣設(shè)備的智能設(shè)計。這種設(shè)計相對落后，不符合能源系統(tǒng)的要求。智能設(shè)計改進(jìn)了這些缺點(diǎn)，簡化了傳統(tǒng)設(shè)計，提高了一次電力設(shè)備的利用率和能源供應(yīng)系統(tǒng)的可行性。

5 變電站一次設(shè)備智能化

該設(shè)備由一次設(shè)備和二次設(shè)備組成。主要設(shè)備包括開關(guān)、變壓器、母線波束和傳感器。配套設(shè)備包括自動化系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)和智能部件。其中，智能設(shè)備利用信息技術(shù)、自動控制等手段，確保智能電網(wǎng)和中央控制系統(tǒng)在保證電能消耗的同時能夠獲取、利用設(shè)備信息。

電力一次設(shè)備擁有較為完善的監(jiān)控系統(tǒng)和自我調(diào)節(jié)功能，可以使其自動運(yùn)行，有效監(jiān)控故障來源和現(xiàn)有設(shè)備的運(yùn)行，提供非常準(zhǔn)確的動力設(shè)備供應(yīng)和維護(hù)數(shù)據(jù)。在智能主設(shè)備中，電網(wǎng)通常非常靈活。相應(yīng)的功能可以通過分布式遠(yuǎn)程生產(chǎn)來實(shí)現(xiàn)。

核心系統(tǒng)子單元智能設(shè)備和智能化變電站,在整個框架中扮演著重要角色，變電站的子單元,提高了應(yīng)用程序和智能監(jiān)控系統(tǒng)的自動控制，根據(jù)中央注冊和訪問在線監(jiān)測數(shù)據(jù)驗(yàn)證，準(zhǔn)確的設(shè)備運(yùn)行周期數(shù)據(jù)為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備監(jiān)控和管理提供了依據(jù)。企業(yè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析為管理者和用戶的決策提供了較高的基準(zhǔn)，能夠更好地實(shí)現(xiàn)智能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的自我監(jiān)測和診斷。

智能裝置是設(shè)備的智能核心部件，對其投入使用有嚴(yán)格要求，不能影響主要設(shè)備的正常運(yùn)行，智能裝置必須連續(xù)自動控制，保證存儲和數(shù)據(jù)處理，充分利用智能組件的報警和自校準(zhǔn)功能，保證智能組件合理控制設(shè)備的靈敏度和完整性。

6 電力一次設(shè)備智能化的未來發(fā)展

根據(jù)設(shè)備的實(shí)際位置對供電系統(tǒng)進(jìn)行智能化設(shè)計是最重要的。在智能設(shè)計中，可以完全實(shí)現(xiàn)總線配置的網(wǎng)絡(luò)通信功能，通過標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)主網(wǎng)絡(luò)、信息平臺和操作終端之間的通信。一次供電系統(tǒng)的智能化設(shè)計就是利用實(shí)時數(shù)據(jù)庫來確定一次供電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。這是一個能夠?qū)崿F(xiàn)分時共享，降低數(shù)據(jù)傳輸成本，提高數(shù)據(jù)傳輸效率的實(shí)時系統(tǒng)。主設(shè)備智能設(shè)計主要包括主設(shè)備和智能供電系統(tǒng)兩個方面。在未來的電氣設(shè)備智能化設(shè)計中，我們能否協(xié)調(diào)好它們之間的關(guān)系，是保證電氣設(shè)備和諧發(fā)展的關(guān)鍵。

7 電力一次設(shè)備智能化設(shè)計應(yīng)用

變電站主要由一次、二次設(shè)備組成，主電源由母線、變壓器、開關(guān)組成。輔助設(shè)施主要是輔助系統(tǒng)、自動化系統(tǒng)和智能部件。智能設(shè)備對于變電站的智能化具有重要意義。本設(shè)計主要基于地址接口和準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)來確定保護(hù)設(shè)備和自動監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，將這些功能與我們使用的網(wǎng)絡(luò)安全信息相結(jié)合，確保對配電的集中監(jiān)控和能源系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)。

7．1 自動監(jiān)控調(diào)節(jié)系統(tǒng)

變電一次設(shè)備的創(chuàng)新使其具有更好的自調(diào)節(jié)和自監(jiān)測功能，能夠自動實(shí)現(xiàn)外部環(huán)境的自動監(jiān)測。主電力系統(tǒng)的自動控制系統(tǒng)在功能上的有效干擾是標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行的參數(shù)。一旦在運(yùn)行中檢測到電氣設(shè)備的異常數(shù)據(jù)，監(jiān)控系統(tǒng)就能找到異常數(shù)據(jù)的來源，為一次設(shè)備維修人員提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持，提高維修效率。該自動監(jiān)測系統(tǒng)可靈活應(yīng)用于一次供電系統(tǒng)。

7．2 智能化信息平臺建設(shè)

智能信息平臺是智能設(shè)備的保障。智能設(shè)備的設(shè)計非常重要。其組成主要有核心智能信息平臺、主電源和智能設(shè)備自律系統(tǒng)。操作過程中的數(shù)據(jù)將由響應(yīng)信息平臺系統(tǒng)自動監(jiān)控，并實(shí)時監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行。通過完善信息數(shù)據(jù)庫，確定并傳遞給最終用戶，使維修人員隨時了解設(shè)備的運(yùn)行情況。維護(hù)人員可以快速定位錯誤位置，提高錯誤處理效率。

7．3 智能組件

智能元件是最重要的元件，它不影響一次電源系統(tǒng)的正常運(yùn)行。智能組件的應(yīng)用是指對數(shù)據(jù)傳輸過程中的實(shí)時監(jiān)控和處理。大大提高了靈敏度和抗干擾能力，為了提高智能組件的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，必須對智能元件進(jìn)行監(jiān)控。

7．4 變壓器自動監(jiān)測

隨著變壓器自動監(jiān)測技術(shù)的不斷發(fā)展，監(jiān)測系統(tǒng)已成為變壓器結(jié)構(gòu)各部分獨(dú)立的實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)。智能處理器是一個專門的診斷系統(tǒng)，它分析了診斷過程中遇到的問題，并通過智能診斷平臺上的大量數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)智能診斷設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)。

8 結(jié)語

綜上所述，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們的物資生活和精神生活需求越來越大，企業(yè)生存和發(fā)展的壓力也越來越大，對技術(shù)改革和技術(shù)創(chuàng)新倍受重視，因此，電力一次設(shè)備智能化發(fā)展，提升企業(yè)價值的同時，促進(jìn)了變電站安全、高效、智能運(yùn)行，更好地為國民和社會提供服務(wù)。