變電站電氣一次設(shè)備智能化問(wèn)題的研究

林強(qiáng)

摘要：變電站是保障電力供應(yīng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是完成高低壓轉(zhuǎn)換和輸出功率轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵設(shè)備。在智能變電站中，智能化電力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)是必不可少的階段。將一、二次設(shè)備進(jìn)行無(wú)縫連接，完成設(shè)備的智能化，是建設(shè)智能電力網(wǎng)絡(luò)的必要條件。目前，雖然一些一次設(shè)備已經(jīng)完成了初步數(shù)字化，但由于一次設(shè)備的傳統(tǒng)性，還有很多專業(yè)問(wèn)題需要專業(yè)技術(shù)人員來(lái)解決。本文分析了變電站電氣一次設(shè)備智能化發(fā)展的相關(guān)關(guān)鍵問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：變電站;電氣一次設(shè)備;數(shù)字化

前言：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，社會(huì)發(fā)展對(duì)電力的需求越來(lái)越大。電能是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。社會(huì)的發(fā)展離不開電力生產(chǎn)、分配及輸送。變電站的科學(xué)運(yùn)行對(duì)于當(dāng)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有主要的現(xiàn)實(shí)意義。變電站除了負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)變電流外，還需要解決在日常運(yùn)行中出現(xiàn)的一些問(wèn)題。在變電站中，電氣一次設(shè)備一般由變壓器、互感器、可控電抗器和開關(guān)組成。為保證電氣一次設(shè)備智能化改造和發(fā)展，應(yīng)增加智能化科研投入，并實(shí)施相關(guān)推廣對(duì)策，以提高電力行業(yè)作業(yè)的效率。

一、變電站電氣一次設(shè)備智能化發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 變壓器

變壓器作為供電系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)部分，可為電力網(wǎng)絡(luò)提供運(yùn)行保障，并可進(jìn)行分級(jí)式供電。目前，初級(jí)一次設(shè)備仍包含在電網(wǎng)系統(tǒng)中，其智能化發(fā)展還需要一段時(shí)間的磨合，以保證電力網(wǎng)絡(luò)智能化與結(jié)構(gòu)化有效銜接。智能化變壓器是在智能控制系統(tǒng)中，能夠與其他機(jī)器或基于互聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)進(jìn)行交互的變壓器。內(nèi)置的各種傳感器和執(zhí)行器在智能部件的控制下，對(duì)變壓器的各種主要參數(shù)進(jìn)行全自動(dòng)在線檢測(cè)，完成對(duì)變壓器運(yùn)行的綜合分析和故障檢測(cè)，確保變壓器在安全、可靠、的情況下運(yùn)行。它可以與其他系統(tǒng)實(shí)時(shí)交互信息內(nèi)容，同時(shí)接收其他系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)信息和命令，并調(diào)整必要的運(yùn)行條件。智能變壓器的主要技術(shù)特點(diǎn)： ①智能化精確測(cè)量，對(duì)變壓器情況進(jìn)行就地科學(xué)分析，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)完成資源共享。 ②控制數(shù)字化。變壓器的運(yùn)行是基于互聯(lián)網(wǎng)完成的。 ③ 數(shù)據(jù)可視化。對(duì)檢測(cè)信息的內(nèi)容進(jìn)行分析，以可識(shí)別的形式展示結(jié)果。 ④功能集成化。實(shí)現(xiàn)精密測(cè)量、操作、檢測(cè)、維護(hù)一體化。 ⑤ 信息互動(dòng)交流。通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)，完成與站控層和過(guò)程層系統(tǒng)的資源共享。

1.2 互感器

智慧能源中的智能電力網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)智能化測(cè)量、操控?cái)?shù)字化、數(shù)據(jù)可視化、功能集成化、信息交互等。這一總體目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)以電流和電壓的準(zhǔn)確測(cè)量為基礎(chǔ)?；ジ衅魇亲冸娬具\(yùn)行中實(shí)現(xiàn)信息智能化的主要設(shè)備之一。它在電網(wǎng)動(dòng)態(tài)觀測(cè)、提高繼電保護(hù)裝置的穩(wěn)定性方面具有關(guān)鍵作用，可以保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。變電站中互感器的關(guān)鍵作用是準(zhǔn)確測(cè)量數(shù)據(jù)信息、檢查診斷問(wèn)題等，為保證電網(wǎng)系統(tǒng)測(cè)量數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性，互感器需具備精準(zhǔn)性、光纖性、數(shù)字性等功能。這樣才能實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中對(duì)數(shù)據(jù)和信息資源的精確搜索。目前互感器普遍采用零和技術(shù)，使電壓互感器從技術(shù)性轉(zhuǎn)向?qū)嵱眯?，并具有絕緣性、電磁兼容、系統(tǒng)安全保護(hù)、精準(zhǔn)度高等特點(diǎn)。同時(shí)在信號(hào)變換技術(shù)的應(yīng)用下，可以減少電磁輻射的危害，提高測(cè)量精度、檢測(cè)范圍等，進(jìn)一步推動(dòng)電力系統(tǒng)智能化發(fā)展。

1.3 可控電抗器

可控電抗器可以對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的高壓進(jìn)行調(diào)整，以提高電網(wǎng)中電能傳輸效率，提高輸出功率補(bǔ)償功能，增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性。在控制技術(shù)和電子信息技術(shù)的應(yīng)用下，可以對(duì)電抗器設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。信息內(nèi)容快速傳輸，可以提高設(shè)備的響應(yīng)速度，以便將電力系統(tǒng)參數(shù)保持在一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)。

1.4開關(guān)設(shè)備

開關(guān)設(shè)備主要有智能斷路器、組合開關(guān)設(shè)備等。從智能斷路器層面來(lái)說(shuō)，它是電力系統(tǒng)工作的關(guān)鍵安全保護(hù)機(jī)構(gòu)。它以電子信息技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、傳感器技術(shù)等為主導(dǎo)，發(fā)展智能化，以達(dá)到聯(lián)動(dòng)操作模式。與傳統(tǒng)斷路器相比，智能斷路器擁有先進(jìn)電子信息技術(shù)的支持，可以讓數(shù)據(jù)信息在系統(tǒng)中進(jìn)行反饋式傳輸和響應(yīng)式傳輸，并進(jìn)行精準(zhǔn)監(jiān)管。從組合開關(guān)設(shè)備層面來(lái)說(shuō)，它一般包括短路模塊、變壓器控制模塊、接地設(shè)置、保護(hù)設(shè)置、終端設(shè)備等。利用信息技術(shù)、傳感技術(shù)，對(duì)系統(tǒng)主要運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，并根據(jù)傳輸方式進(jìn)行研究，從而保證開關(guān)系統(tǒng)內(nèi)各項(xiàng)模塊的基準(zhǔn)化操作。

二、變電站電氣一次設(shè)備智能化發(fā)展中存在的難點(diǎn)

2.1 技術(shù)難點(diǎn)

目前，我國(guó)用電需求不斷增加，加大了電力行業(yè)的運(yùn)行壓力。同時(shí)，電力網(wǎng)絡(luò)覆蓋的布局也基本形成。在向智能化發(fā)展的過(guò)程中，會(huì)對(duì)現(xiàn)有的電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，從而增加整體工作量。此外，我國(guó)變電站電氣一次設(shè)備智能化縱向發(fā)展還不夠，其主要原因是技術(shù)

發(fā)展的阻礙。處理此類技術(shù)問(wèn)題最有效的方法是引進(jìn)外部技術(shù)，并與我國(guó)電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相結(jié)合，提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率。但是，整個(gè)過(guò)程涉及技術(shù)專利，在技術(shù)無(wú)法達(dá)到理想效果時(shí)，需要聘請(qǐng)專業(yè)維護(hù)人員。

此外，引進(jìn)技術(shù)后，中國(guó)的操作系統(tǒng)、電力設(shè)備也無(wú)法立即與技術(shù)相融合。因此，需要在大量時(shí)間進(jìn)行磨合，以保證供電系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行，為電力傳輸提供安全保障。技術(shù)進(jìn)步是全球性的難點(diǎn)之一，即使是擁有先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的國(guó)家，也需要一定的時(shí)間來(lái)進(jìn)行研發(fā)，才能保證這項(xiàng)新技術(shù)的完美發(fā)展，增強(qiáng)自身科學(xué)研究的綜合實(shí)力。針對(duì)變電站電氣一次設(shè)備智能化的發(fā)展，需要向員工普及先進(jìn)技術(shù)，同時(shí)制定統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、機(jī)器設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)、系統(tǒng)主要參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)等。其次，各廠商采用建模的形式，進(jìn)行資源的統(tǒng)一配置，以擴(kuò)大技術(shù)覆蓋面積。我國(guó)也將加大對(duì)相關(guān)技術(shù)研發(fā)的投入，以提高電力系統(tǒng)的技術(shù)改造和發(fā)展效率，規(guī)范電力行業(yè)的運(yùn)行行為。

2.2 智能化問(wèn)題

隨著科技進(jìn)步的不斷完善和發(fā)展，電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)普遍選擇智能化模式，以便提高系統(tǒng)運(yùn)行效率、電力傳輸質(zhì)量等，為電力行業(yè)創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)價(jià)值。但目前，智能化電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中還存在一些問(wèn)題，如智能供電系統(tǒng)、跳閘方式、電能分路傳輸模式等等。此類問(wèn)題只有在電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中才能逐步發(fā)現(xiàn)。在互感器應(yīng)用過(guò)程中，出現(xiàn)問(wèn)題的首要因素是高壓側(cè)供電狀況。因此，互感器的發(fā)展應(yīng)以技術(shù)發(fā)展為主導(dǎo)，提高設(shè)備的性能。

2.3 營(yíng)銷推廣問(wèn)題

變電站電氣一次設(shè)備的型號(hào)規(guī)格、主要參數(shù)等具有多樣化特點(diǎn)。每組電氣設(shè)備的性能指標(biāo)、質(zhì)量等都存在一定的差異。此外，各種優(yōu)秀技術(shù)和生產(chǎn)工藝的結(jié)合，將增加商品成本，增加電氣一次設(shè)備的營(yíng)銷和推廣難度。因此，專業(yè)技術(shù)人員應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)備，提高技術(shù)與設(shè)備的契合度，為電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的智能化發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，從而提高營(yíng)銷效率。

2.4 壽命問(wèn)題

作為電氣一次設(shè)備的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，使用壽命關(guān)系到電力傳輸?shù)男省㈦娔軅鬏數(shù)馁|(zhì)量。目前，電子元件的使用壽命普遍低于設(shè)備的使用壽命。當(dāng)電子元件被破壞時(shí)，電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將在不連續(xù)的標(biāo)準(zhǔn)下運(yùn)行，導(dǎo)致設(shè)備中其它相關(guān)元件損壞，從而增加電氣設(shè)備的運(yùn)行壓力。因此，應(yīng)加強(qiáng)開發(fā)范圍，在原材料、加工工藝、加工技術(shù)等方面進(jìn)行調(diào)整，提高設(shè)備的使用壽命。

三、一次設(shè)備智能化發(fā)展方向

針對(duì)上述技術(shù)缺陷和設(shè)備自身性能缺陷，電氣設(shè)備智能化開發(fā)設(shè)計(jì)具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。電氣一次設(shè)備的智能化要不斷完善不同行業(yè)之間的協(xié)同技術(shù)問(wèn)題。為了應(yīng)對(duì)使用壽命短問(wèn)題，需要從產(chǎn)品本身的設(shè)計(jì)、制造和改進(jìn)入手，以提高設(shè)備的使用壽命和穩(wěn)定性。作為變壓器智能化發(fā)展的另一種可能方式，電力電子變壓器現(xiàn)階段使用的電力電路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，穩(wěn)定性較低，損耗較大。因此，可以加強(qiáng)對(duì)電子變壓器線路結(jié)構(gòu)的研究;此外，還可以加強(qiáng)對(duì)電子變壓器控制方法的研究，獲得既能進(jìn)行轉(zhuǎn)換能量又能提高電能質(zhì)量分析的方法。對(duì)于可控電抗器而言，其智能化發(fā)展的潛在需求是具備自我診斷的能力。對(duì)于開關(guān)而言，限制其使用壽命和設(shè)備性能的主要原因有兩個(gè)：一是電弧對(duì)觸頭材料的侵蝕，二是運(yùn)行過(guò)程中的能耗。

四、結(jié)語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和對(duì)電能需求的不斷增加，電氣一次設(shè)備智能化發(fā)展是必然趨勢(shì)、但是由于智能化系統(tǒng)自身的問(wèn)題以及技術(shù)不足的問(wèn)題，要想完成真正意義上的智能化發(fā)展，還需要很長(zhǎng)時(shí)間，只有堅(jiān)持不懈，才能真正實(shí)現(xiàn)智能化發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]李學(xué)強(qiáng).智能變電站的電氣自動(dòng)化芻議[J].居舍，2018（14）：160.

[2]唐杰.變電站電氣一次設(shè)備智能化問(wèn)題的研究綜述[J].山東工業(yè)技術(shù)，2017（22）：164.

[3]鄭周濤.變電站電力一次設(shè)備智能化問(wèn)題的研究綜述[J].黑龍江水利科技，2017，45（10）：106-108.