智能變電站中電力一次設(shè)備的智能化設(shè)計及發(fā)展分析

王麗娜

[摘? ? 要]智能變電站的發(fā)展是科學(xué)技術(shù)進步的結(jié)果，也符合社會生活需要的發(fā)展。基于此，以智能變電站的電力一次設(shè)備的智能化設(shè)計以及發(fā)展為研究主題進行探討。介紹了智能變電站的概念、特征以及構(gòu)成，分析了智能變電站電力一次設(shè)備的智能化設(shè)計，最后提出了電力一次設(shè)備的智能化設(shè)計的發(fā)展展望，以促進智能變電站一次設(shè)備的智能化設(shè)計以及發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]電力一次設(shè)備;智能化;智能變電站;智能化設(shè)計

[中圖分類號]TM63 [文獻標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）04–00–02

Analysis on the Intelligent Design and Development of the Primary

Power Equipment in the Intelligent Substation

Wang Li-na

[Abstract]The development of smart substations is the result of advances in science and technology， and is also a development that meets the needs of social life. Based on this， this article discusses the intelligent design and development of power primary equipment in smart substations as the research theme. First， it briefly introduces the concept， characteristics and composition of smart substations， and then analyzes the intelligent design of power primary equipment in smart substations. Finally， the development prospect of the intelligent design of power primary equipment is proposed， and it is expected to be helpful to the development of smart substations in the future， and to provide a certain reference for the intelligent design and development of primary equipment of smart substations.

[Keywords]power primary equipment; intelligence; intelligent substation; intelligent design

1 智能變電站的相關(guān)概念

1.1 定義

智能變電站是由先進、集成和環(huán)保的智能化設(shè)備組成的，借用智能化設(shè)備搭建形成一個網(wǎng)絡(luò)信息化平臺，具有對電力系統(tǒng)的相關(guān)信息數(shù)據(jù)進行智能化處理、調(diào)節(jié)相關(guān)電力系統(tǒng)出現(xiàn)的故障問題以及完成的電力系統(tǒng)的全方位實時控制的功能。在現(xiàn)代化社會中，智能變電站擁有節(jié)能、環(huán)保、穩(wěn)定性高的優(yōu)點，非常符合當(dāng)今時代的綠色環(huán)保、走可持續(xù)發(fā)展的道路。智能變電站所擁有的網(wǎng)絡(luò)信息平臺將整個電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息收集起來，利用這些數(shù)據(jù)進行分析，不僅可以起到維護電力系統(tǒng)的功能，而且擁有進行在線監(jiān)督控制其他電力系統(tǒng)的應(yīng)用程序，利用計算機處理電力系統(tǒng)運行問題，在線進行數(shù)據(jù)分析，保證電力系統(tǒng)的正?；\行。

1.2 特征

智能化變電站是順應(yīng)時代發(fā)展的潮流的產(chǎn)物，它的建設(shè)發(fā)展是滿足人們?nèi)找嬖鲩L的美好生活需要的必然結(jié)果。從目前智能化變電站的建設(shè)情況來看，其具有4大特征。

①在線數(shù)據(jù)處理。通過互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)收集、記錄以及分析電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)即可對電力運行系統(tǒng)進行在線控制，保證電力系統(tǒng)運行的各項數(shù)據(jù)指標(biāo)到達制定的標(biāo)準(zhǔn)。②電力系統(tǒng)高度集成化。智能變電站的構(gòu)建借助了很多先進的電力設(shè)備儀器，使得整個電力系統(tǒng)連接成為一個系統(tǒng)化的網(wǎng)絡(luò)，管理人員可憑借這個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來掌握整個電力系統(tǒng)的運作。③信息實現(xiàn)高度的共享化。互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)時代，所有的數(shù)據(jù)信息都可以通過計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)形成一個大的數(shù)據(jù)平臺，為各個區(qū)域的電力系統(tǒng)智能化運行提供強有力的數(shù)據(jù)支持。④智能化的設(shè)備?，F(xiàn)在的電力系統(tǒng)的運行和保護講究質(zhì)量和運行的速度，而使用智能化的設(shè)備則是為智能變電站系統(tǒng)的形成提供了一個工具。

這四大特征使得變電站相比較傳統(tǒng)的變電站而言，更加實用，更加適合現(xiàn)代社會人們的需要。智能化變電站的建設(shè)是數(shù)字化信息技術(shù)和先進設(shè)備的有機融合，它的發(fā)展極大地促進了變電站功能效果與增強，提高了電力設(shè)備的應(yīng)用性能。

1.3 構(gòu)成

在智能變電站建設(shè)中，它主要由過程層、站控層以及間隔層構(gòu)成。其中，過程層主要是發(fā)揮監(jiān)測電力數(shù)據(jù)的作用。它是用于對電力量和電氣設(shè)備運行的實時監(jiān)測，獲取電氣設(shè)備和電力量實時運行的數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)傳送進入電氣系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫中，及時地更新數(shù)據(jù)庫的運行數(shù)據(jù)，讓電力指揮中心能夠?qū)Ρ确治稣顟B(tài)下電氣設(shè)備運行的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)的差距，以便規(guī)劃安排下一步的電力系統(tǒng)的運行和調(diào)整計劃。站控層是發(fā)揮刷新數(shù)據(jù)信息的功能。通過對整個電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)監(jiān)控，發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的信息匯總功能，對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進行實時地更新，將相關(guān)的運行歷史數(shù)據(jù)發(fā)送到電力系統(tǒng)的控制中心，保證工作人員能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)運行狀態(tài)的掌控，使得電力系統(tǒng)可以平穩(wěn)地運行下去。在通信功能連接之前，有一層能夠在線維護和修改功能的設(shè)備的存在，它與運行流程息息相關(guān)，這就是間隔層。它主要的功能是保護一次設(shè)備，起到一個緩沖作用。它通過匯總被隔斷的數(shù)據(jù)信息，推動后續(xù)數(shù)據(jù)采集工作的開展，是有效連接站控層和過程層兩個部分的重要媒介，是可以有效防止數(shù)據(jù)信息傳輸出現(xiàn)故障的保護層。

2 智能變電站電力一次設(shè)備的智能化設(shè)計

一次設(shè)備是變電站運行中不可缺少的重要組成部分。變壓器、互感器以及斷路器等都是一次設(shè)備。開展一次設(shè)備的智能化設(shè)計能夠最大程度地體現(xiàn)智能變電站建設(shè)的舉措。實現(xiàn)一次設(shè)備的智能化是基于準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。通過一次設(shè)備的使用和布置，將自動調(diào)節(jié)、實時監(jiān)控以及信息保護等高級功能應(yīng)用到電力設(shè)備，形成一個智能電網(wǎng)系統(tǒng)，如此一來，大量的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)就可以通過網(wǎng)絡(luò)信息平臺形成龐大的數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)對電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的智能化數(shù)據(jù)應(yīng)用，從而展開對電力系統(tǒng)的系統(tǒng)化集中控制。

2.1 增強電力系統(tǒng)自我監(jiān)測能力

進行電力一次設(shè)備的智能化設(shè)計，有利于推動智能變電站建設(shè)，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的信息化。對此，要不斷優(yōu)化一次設(shè)備的智能化設(shè)計，通過改善一次設(shè)備的設(shè)計，完善變電站的自我監(jiān)測系統(tǒng)。從電力一次設(shè)備的設(shè)計情況來看，一般設(shè)計都是采用總線路連接拓撲，利用兼容協(xié)議原理來連接一次設(shè)備實現(xiàn)通信過程。但是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機電一體化以及芯片集成的發(fā)展已經(jīng)不斷地發(fā)展和進步，電力一次設(shè)備的運行和設(shè)計已經(jīng)可以獨立于終端設(shè)備系統(tǒng)。對此，在電力一次設(shè)備的智能化設(shè)計中，技術(shù)人員要充分地了解通信協(xié)議，選擇合適的硬件和軟件的配置參數(shù)以及計算機控制器的性能狀況，從優(yōu)化一次設(shè)備的配置開始，再在總線系統(tǒng)中設(shè)計出一個兼容的總線通信協(xié)議，將整個一次設(shè)備中的儀器、控制設(shè)備等全部形成一個整體，集成在一個系統(tǒng)中，實現(xiàn)對整個電力系統(tǒng)的全方位控制監(jiān)測，這樣一來，不僅可以極大地提升電力系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)和監(jiān)測功能，完成自動化的電力系統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測，而且可以增強電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析能力，實現(xiàn)智能變電站設(shè)備的自行管理控制。

2.2 采用科學(xué)合理的智能組件

想要實現(xiàn)電力一次設(shè)備的智能化設(shè)計，就應(yīng)該在一次設(shè)備的配置上進行優(yōu)化升級。一次設(shè)備的元件配置質(zhì)量對于設(shè)備的運行質(zhì)量息息相關(guān)。技術(shù)人員在進行設(shè)計時選擇合適的智能元件，采用合理的裝配方式將一次設(shè)備整體功能得到大幅度的提升，從根本上完成電力一次設(shè)備智能化。但是，要格外注意的是，在應(yīng)用智能元件時，要注意滿足以下三點要求：①在應(yīng)用智能元件時，要對整體的一次設(shè)備運行系統(tǒng)進行分析，保證所使用的智能元件不會影響電力一次設(shè)備運行的整體穩(wěn)定性。②智能元件的應(yīng)用要能夠助長一次設(shè)備形成的高效數(shù)據(jù)化處理效率和自動監(jiān)測功能，采用的智能元件的自我監(jiān)測功能以及報警性能要很高，才能夠保證一次設(shè)備的靈敏性和抗干擾性能的提升。一旦出現(xiàn)情況，設(shè)備能夠立即做出反應(yīng)。③一次設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計，主要是保證對電力系統(tǒng)的監(jiān)測，因此，智能元件的應(yīng)用一定要保證不能夠破壞監(jiān)測系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，技術(shù)人員要事先進行一下測試，保證智能元件和一次設(shè)備的兼容性能。智能組件的應(yīng)用主要是針對電力系統(tǒng)運行過程中數(shù)據(jù)傳輸?shù)膭討B(tài)監(jiān)控和處理，它的作用是要增強一次設(shè)備的靈敏度以及受外界環(huán)境的抗干擾性。

2.3 強化GIS狀態(tài)檢測

在一次設(shè)備智能化設(shè)計中，GIS設(shè)備的檢測作用是不可忽視的，技術(shù)人員要格外注重GIS設(shè)備的使用，不斷強化GIS狀態(tài)檢測的作用。GIS狀態(tài)檢測的原理是由于其特殊的性質(zhì)，通過安裝配置好的GIS設(shè)備，它的外殼可以產(chǎn)生電磁波從而產(chǎn)生局部的放電，產(chǎn)生電流，接地線上就有放電的脈沖電流經(jīng)過，這樣一來，高頻電壓就可以按照設(shè)想的要求進行空間傳播，完成放電檢測工作。另外，局部放電會使得電力系統(tǒng)運行通道中的氣體含量驟增，并且SF6氣體也會出現(xiàn)發(fā)光以及分解現(xiàn)象，金屬外殼也會出現(xiàn)表面的電力波動現(xiàn)象。在電力一次設(shè)備的運行過程中，GIS設(shè)備的檢測作用是進行位置信息的確定、局部放電檢測、SF6氣體密度檢測以及檢測儲能電機的工作狀態(tài)，通過GIS狀態(tài)檢測可以及時檢測設(shè)備出現(xiàn)的故障，提高判斷設(shè)備故障出現(xiàn)的準(zhǔn)確性。另外，技術(shù)人員要可以應(yīng)用智能化的設(shè)備開關(guān)和溫度傳感器，提升GIS檢測在氣體密度檢測中的準(zhǔn)確度，實現(xiàn)對局部放電運行過程中的檢測。

2.4 加強變壓器的檢測工作

一般情況下，一次設(shè)備中的變壓器正常運行，電場的內(nèi)部布局就是處于正常的狀態(tài)下。引線以及帶點繞組還有油箱之間形成一個分布不均勻的電場，使得設(shè)備中金屬構(gòu)件以及鐵芯處于電場之中，達到一個電場運行的正?；癄顟B(tài)。由于寄生存在的電容產(chǎn)生于油箱、高低壓繞組、鐵芯以及及金屬構(gòu)件之間，當(dāng)發(fā)生了寄生電容的融合反應(yīng)時，帶點繞組就會形成懸浮的電位，一旦產(chǎn)生的電位差足夠大時，就會擊破設(shè)備的絕緣體部分，逐漸產(chǎn)生漏電放電的現(xiàn)象，分解掉變壓器中的油的部分，使得設(shè)備固體中絕緣體部分逐漸地損壞，出現(xiàn)嚴(yán)重的漏電現(xiàn)象，導(dǎo)致危險事故的發(fā)生。對此，技術(shù)人員要格外地注意對變壓器的檢測工作，采用特殊的變壓器的鐵芯和變電站進行連接，做好接地工作，保證變壓器的正常運行，防止意外事故的發(fā)生。另外，為了能夠?qū)崿F(xiàn)電力一次設(shè)備的智能化設(shè)計，技術(shù)人員要加強變壓器自動監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用，讓監(jiān)測系統(tǒng)成為變壓器各個組成部分的全方位動態(tài)實時監(jiān)測系統(tǒng)。技術(shù)人員可以采用智能處理器，分析診斷出變壓器出現(xiàn)的故障問題，既可以保證變壓器的正常運行，又可以在變壓器出現(xiàn)故障之后，立即發(fā)現(xiàn)故障之處，及時采取措施進行維修工作。

3 智能變電站電力一次設(shè)備的智能化發(fā)展前景

現(xiàn)在，社會的發(fā)展日新月異，科技的發(fā)展迅速，智能化和信息化是未來各行各業(yè)發(fā)展的目標(biāo)。電力系統(tǒng)運行的智能化是符合時代發(fā)展潮流的。開展智能變電站電力一次設(shè)備的智能化設(shè)計是非常重要的。相關(guān)的研究部門和技術(shù)人員要根據(jù)每一個變電站的內(nèi)部設(shè)備的配置情況，在成本允許的情況下，對設(shè)備進行整改，應(yīng)用更為先進的監(jiān)測技術(shù)和設(shè)備元件，實現(xiàn)總線配置的網(wǎng)絡(luò)信息化、數(shù)據(jù)化以及通信功能。通過研究科學(xué)合理的通信協(xié)議保證主體網(wǎng)路系統(tǒng)、操作終端系統(tǒng)以及信息平臺的正常化通信，加強整體電力設(shè)備的管理工作。另外，一次設(shè)備的智能化設(shè)計主要是保證一次供電系統(tǒng)的平穩(wěn)運行，管理人員要充分地利用所搭建的網(wǎng)絡(luò)信息化平臺，在線進行電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理，以此來確定整個供電系統(tǒng)的運行狀態(tài)。在未來的智能化設(shè)計中，如何提高電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)的運輸和整合，降低電力設(shè)備使用的成本，形成一個數(shù)據(jù)集中化、信息共享化、實時監(jiān)測的系統(tǒng)，是未來建設(shè)智能變電站電力一次設(shè)備的智能化設(shè)計的重點。

4 結(jié)束語

開展電力一次設(shè)備的智能化設(shè)計不僅可以極大地縮減變電站的運行成本，而且可以提高變電站的運行質(zhì)量。變電站管理部門以及相關(guān)工作人員要加大對電力一次設(shè)備的研究，學(xué)習(xí)先進的智能化技術(shù)，密切關(guān)注市場上設(shè)備的更新情況，及時對變電站的設(shè)備進行更新，搭建一個網(wǎng)絡(luò)化信息平臺，將大量的電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息匯總到數(shù)據(jù)庫中，以便工作人員對電力系統(tǒng)和電力設(shè)備進行智能化監(jiān)測，實時地監(jiān)測變電站的運行狀態(tài)，以實現(xiàn)整體電網(wǎng)以及設(shè)備運行的最優(yōu)化。

參考文獻

[1] 劉裔年.智能變電站的關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用分析[J].電力設(shè)備管理，2021（2）：169-170，199.