智能變電站的關鍵技術及應用分析

肇慶市恒信電力物業(yè)裝飾工程有限公司 劉裔年

1 智能變電站定義與相關技術

類變電站采用先進、低碳、可靠性強的智能設備，具有自動采集信息、監(jiān)測信息、保護信息等功能，可滿足全站信息數(shù)字化、信息共享標準化、通

此信平臺網(wǎng)絡化的要求，還可根據(jù)實際需求支持電網(wǎng)智能調節(jié)、實時自動控制、協(xié)同互動、輔助決策等，屬于具備高級功能的變電站。在以往常規(guī)變電站設備通訊中，存在通訊介質不統(tǒng)一、通訊協(xié)議不統(tǒng)一、通訊規(guī)約局限性等問題，各廠家自行擴充應用功能，無法相互操作，規(guī)約數(shù)據(jù)表達能力限制應用功能發(fā)展，且不支持裝置間的通訊功能，而智能變電站便可有效克服上述問題。

智能變電站包含三層兩網(wǎng)，同時也是二次設備網(wǎng)絡化的主要體現(xiàn)，即站控層、間隔層與過程層。其中，前兩者以IEC61850標準的互聯(lián)互操作為重心，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；后者以穩(wěn)定可靠為設計原則，屏柜內(nèi)使用跳線，相同一小室內(nèi)的平柜之間使用尾纜，跨小室使用光纜。多模光纖主要是指可以傳輸多個光傳導模，在局域網(wǎng)中應用廣泛，接續(xù)簡單，成本低廉。在變電站中，適用于過程層組網(wǎng)、直連與光B 碼對時等；單模光纖只可傳輸基模，不存在模間時延差，寬帶大于多模光纖，造價較高，可在大容量、長距離通信中應用。在變電站中，此類光纖的作用在于線路保護的兩側間通信。智能變電站的相關技術如下：

圖1 智能變電站三層兩網(wǎng)

設備狀態(tài)可視化。在不同監(jiān)測項目中，可將實時監(jiān)測結果展示出來，與相應項目的在線監(jiān)測結果相匹配，利用鮮艷的顏色表示超過閥值的項目。通過音效、曲線等將設備的綜合狀態(tài)展現(xiàn)出來，這樣便可隨時根據(jù)設備各項波形進行多階段的功能對比。

智能預警。針對站內(nèi)數(shù)據(jù)、警告信息、故障信息進行全面處理，再根據(jù)系統(tǒng)對電網(wǎng)故障進行診斷，提供詳細的影響度報告。根據(jù)對電網(wǎng)產(chǎn)生的影響，告警信息可分為越線、異常、事故與變位等。事故信息為：因行程開關，信號保護閘出口跳閘等進行實時信號處理；異常信息：對電網(wǎng)正常運行造成影響的設備與信息，以設備異常運行的報警信息為主。告知信息：需定期查詢的信息。

輔助決策。站內(nèi)的各種智能裝置具有較強的信息檢測性，當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，可對故障信息進行全面挖掘，包括記錄信號、矢量測量等，最終將站內(nèi)故障分析決策結果提交給技術人員[1]。

站域控制。站內(nèi)具備全景數(shù)據(jù)平臺，可為全站運行提供所需數(shù)據(jù)，對保護設備的運行狀態(tài)進行系統(tǒng)檢測，對站內(nèi)信息進行綜合處理，實現(xiàn)站內(nèi)自動操控，使其與電網(wǎng)運行規(guī)定相符。站域控制可將現(xiàn)有后備保護裝置統(tǒng)一起來，使站內(nèi)信息高度匯集，為后備保護配置、調試提供更多便利。

2 智能變電站技術的應用案例

本文以110kV 輸變電工程為例，該工程主變壓器規(guī)模為4×63MVA，電壓等級為110/10kV，配電裝置為雙母線連接，10kV 側為單母線四分段環(huán)形接線，無功補償裝置為4×（4+6）Mvar 并聯(lián)電容器組。配電裝置的布設方式為：主變壓器與110kV配電裝置為室內(nèi)布設；10kV 利用戶內(nèi)開關柜。在電氣二次部分工程中，全站采用智能化變電站設計，后臺監(jiān)控系統(tǒng)以DL/T-860（IEC 61850）標準的監(jiān)控系統(tǒng)為基礎，具有信息共享、相互操作等功能；10kV 利用測控獨立裝置，單獨組柜放于二次設備室，10kV 利用保護測控一體化裝置，分布于10kV配電室中。過程層設備為合并單元、智能終端，主變高、低側間隔按照雙套配置。

2.1 二次設備安裝及調試要點

GIS 智能終端柜。110kV 配電裝置采用GIS 全封閉組合電器，部分采用就地化裝置，二次電纜由GIS 匯控柜至GIS 智能終端柜，智能終端集成后用光纖傳輸?shù)睦^保室內(nèi)屏柜內(nèi)可解決環(huán)境、電磁干擾等對保護裝置的影響，減少了數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)，提高就地裝置的運行可靠性；采用合并單元智能終端一體化裝置、整合型測控裝置，簡化了二次電纜布線，全站集成化水平大幅提升。層次化保護控制系統(tǒng)應用也取得了新突破，實現(xiàn)站域后備保護和站域智能控制策略，突破了間隔化保護控制的局限性，拓展了變電站的智能化應用。智能站終端與常規(guī)站調試的異同：過程層交換機組網(wǎng)過程消除斷鏈；光纖標簽的要求更加精細；過程層智能終端對時采用光B碼對時；增加智能組件柜的調試工作。

光纜敷設。在電纜敷設后開展光纜敷設，非金屬光纜應根據(jù)要求穿設PVC 保護管。廠家提供的尾纖光纜也應穿設PVC 軟管，在條件允許情況下可在電纜層中設置專門的金屬屏蔽槽，將全部通信線路、光纖等均從該槽中經(jīng)過，使電纜敷設效果得到保障。光纖（包括光纜、尾纜、跳線）和裝置端口兩端應貼有正確的標識，應表示編號、類型、芯數(shù)、去向等；光纖配盒或光纖配線架應提供光纖熔接表。光纜兩端應固定良好，纜芯不能承受外力，光纜在任何敷設方式及其全部路徑條件的上下左右改變部位，均應滿足光纜允許彎曲半徑要求（鎧裝光纜敷設彎曲半徑不應小于纜徑的25倍，室內(nèi)軟光纜（尾纖）彎曲半徑靜態(tài)下應不小于纜徑的10倍，動態(tài)下應不小于纜徑的20倍），光纜布放的過程中應無扭轉，嚴禁打小圈等現(xiàn)象出現(xiàn)。備用光纖接口應配置有光模塊，并配有防塵帽。

電源系統(tǒng)安裝。站控層設備應采用交流電源供電，間隔層設備用直流電源供電，監(jiān)控系統(tǒng)的設備禁止利用常規(guī)交流電源；站控層利用的交流電源以單獨的UPS 電源系統(tǒng)為主，將UPS 系統(tǒng)冗余設置，安裝在計算機室內(nèi)；UPS 系統(tǒng)中的電源顯示屏等應組合處理，為后期檢修維護提供便利；將屏柜設置在通風順暢的區(qū)域，柜內(nèi)排風扇保持正常運行；在UPS 運行中由用電系統(tǒng)為其提供電能。當輸入電源出現(xiàn)故障時應由站內(nèi)蓄電池組經(jīng)逆變供電；UPS 交流、直流兩種供電方式靈活切換，切換時間不超過4ms，UPS 的蓄電池組電壓、容量均要符合規(guī)定；將UPS 電源故障告警等信號與監(jiān)控系統(tǒng)相連，便于及時發(fā)覺和處理。

2.2 設備調試技術

保護裝置單系統(tǒng)調試。該工程中有兩套110kV 線路保護，一套母聯(lián)保護，在虛端子測試中，SV 配置檢查可通過數(shù)字測試儀輸出SV 保溫，利用待測裝置面板判斷虛端子的連接是否滿足設計圖要求；GPPSE 開出檢查，通過繼電保護儀輸出SV 報文，模擬保護動作傳遞報文，利用相關儀器對報文內(nèi)容進行查看，并判斷該端子設計是否滿足圖紙要求；GOOSE 開入檢查，利用保護儀器輸出報文，通過待測設備面板顯示情況判定該端子連接的正確性。

充電裝置調試。確定交流電源輸入系統(tǒng)安裝可靠，絕緣性與規(guī)定要求相符；輸入交流電源如若為雙電源輸入，應采取與之相匹配的切換試驗，確保試驗結果準確；啟動充電裝置，對電流、電壓等參數(shù)進行檢查，并查看各個高頻開關的狀態(tài)，確保與設計規(guī)定相符；充電監(jiān)控模塊應與高頻電源之間順暢通信，監(jiān)控內(nèi)容與實際相一致，監(jiān)控系統(tǒng)的各項參數(shù)均符合產(chǎn)品要求；利用硅鏈自動調節(jié)控制母線電壓[3]。

保護同步性測試?？玳g隔保護的各個單元之間，線路縱差保護線路兩側，在多通道合并間的同步誤差應控制在1μs 之內(nèi)。測試方式為：將多個繼電保護測試儀同步，分別為合并單元輸入相位平衡的模擬量，在保護裝置中對電流、電壓通道間的幅值與相位進行對比得出測試結果。

綜上，未來電網(wǎng)勢必朝著智能電網(wǎng)方向邁進，滲透到發(fā)電、變電、調度等多個環(huán)節(jié)，智能變電站的地位與作用隨之提升，國家與電力企業(yè)應對此加強重視。在實際工作中應明確智能變電站與常規(guī)站的區(qū)別與優(yōu)勢所在，并對關鍵技術進行分析，了解站內(nèi)一次設備、二次設備的特點，并在實際工程中做好安裝與調試工作，才可將智能電網(wǎng)的智能調節(jié)、自動控制、分析決策等功能發(fā)揮出來，促進電網(wǎng)智能化水平提升，在工程領域大力推廣應用。