110kV智能變電站無人值班技術探討

摘要：智能變電站具有信息采集、保護、控制、計量、監測和測量等功能，是智能電網在未來發展的功能要求，其技術應用對我國電網發展建設的意義重大。主要對110kV智能變電站無人值班技術作解析，論述其優勢，同時，探討110kV智能變電站無人值班技術的一次設備和二次設備，其中一次設備包括電子式互感器和智能一次開關設備，最后展望110kV智能變電站無人值班技術的應用，如設備在線監測系統和檢修系統的應用。

關鍵詞：110kV變電站；智能設備；無人值班；在線監測

作者簡介：蘇占江（1964-），男，河北滿城人，天津市大港油田電力公司，高級技師。（天津 300280）

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）30-0195-02

一、110kv智能變電站無人值班技術解析

1.110kV智能變電站無人值班技術簡析

110kV智能無人值班變電站指的是在集控中心所管轄的區域內，可以和集控中心進行設備的遙感、遙信以及遙視等運行信息的交流，同時能接收以及執行遙控和遙調等指令，這些指令通常由集控中心發出。在智能變電站內部，一般不會設置固定值班崗位，而由遠方的集控和調度中心來進行變電站的運行。110kV智能變電站具有測量、監測、計量、保護、控制和信息采集等功能，并且能夠按照需要支持電網的智能調節、自動控制和在線決策分析。此外，變電站與集控中心能互相進行通信，且這種通信是高性能的，在集控中心權限允許范圍內能實現控制與建模工作。110kV智能變電站現有的設計基于綜合的自動化無人值班技術，在電網中具有樞紐變的作用。綜合自動化無人值班技術為110kV智能變電站無人值班的實現提供了可靠、堅實的技術基礎，而無人值守智能變電站的發展為自動化無人值守技術的發展和應用開拓了廣闊的空間。110kV智能變電站在無人值班設計過程中的技術基礎是IEC61850標準，所采用的技術具備信息化、數字化以及智能化等特點，使得真正意義上的無人值班管理模式得以實現，對于我國智能電網的發展意義重大。

2.110kV智能變電站無人值班技術的優勢

110kV智能變電站無人值班技術應用后具備如下幾方面的優勢：首先，變電站所需要的維護人員數量得以減少，相應的運行成本大大降低，成功實現了我國電網的節支增效目標。其次，變電站所具有的設備檢修及在線監測功能，使得變電站運行設備的檢修維護周期變長，檢修成本大為降低，促進了運營效益的提高，并且還使設備使用的壽命延長。再次，變電站智能檢測系統的廣泛應用，使得調度中心和集控中心工作人員的正常巡視、定期檢查的工作量降低，延長了設備的巡視周期。復次，110kV智能變電站無人值班技術的應用，使得常規操作中的誤操作和繁瑣操作得以避免，變電站的可靠性、安全性和運行效率得以提高，使得斷電時間大大縮短，減少了智能變電站在供電中由于斷電而導致的相關損失。最后，110kV智能變電站無人值守技術體現了電能質量分析、控制的優化性和運行的經濟性，為促進我國電網穩定、高速、安全運行奠定了良好的基礎，提供了實時化準確化的響應速度。智能變電站所收集的設備運行數據也有利于電網的決策、運行和經濟效益的最終提高。

二、110kV智能變電站無人值班技術分析

1.110kV智能變電站無人值班技術的一次設備分析

（1）變電站電子式互感器。電子式互感器是110kV變電站中較為獨特的一次設備，其運行時的優點是動態范圍較大、抗干擾水平高、測量頻帶較寬以及絕緣能力較強。由于電子式互感器的數字輸出能力和通信能力較強，且接口方便，它的應用將會對智能變電站相關通信系統的通信途徑造成直接改變，尤其是使得一次和二次設備兩者之間形成通信途徑。電子互感器能輸出一定的信號，通過利用這些信號以及在現場總線技術的輔助下，能實現多個點對點的高性能通信形式，而使以往的二次電纜線大部分被替代，因此不會再有二次接線中所出現的過于復雜的問題。同時測量系統結構和保護系統結構也得到簡化，從根本上減少誤差源，完成了真正意義上的數據信息共享。另外，與一般的電壓及電流互感器相比，智能變電站的電子互感器不會有短路、爆裂和開路等情況發生，使得現場人員的維修工作量大大減少，為110kV智能變電站成功實現無人值守提供了條件。

（2）變電站一次開關設備。110kV變電站中采用的一次智能開關設備，一般依靠智能組件柜中的相關智能組件進行組裝，其具有的功能是多樣化的，例如隔離開關功能、地刀操作功能、斷路器功能、間隔內部和間隔之間聯鎖和閉鎖功能、各種報警和指示信號彼此間的傳輸應用功能，這種功能是數字化的。同時能實現一次設備與其他設備彼此間的通信功能、一次設備的閉鎖、操作控制和連鎖功能等，能夠智能化進行智能變電站一次開關的控制。在組裝時所采用的智能組件，通常通過組合電器廠商來完成統一化集成，使得一次設備和二次設備彼此間融合，降低了成本，最大程度上使現場接線得到簡化，有利于一次設備和二次設備彼此間融合，降低了成本，有利于變電站維護及運行工作的進行。除此之外，一次智能設備解決了變電站運行所出現的電磁干擾和接線錯誤等問題，有利于電網的可靠安全運行。變電站開關結構也增加了自檢能力，所需要的控制電纜數量減少，降低了地磁干擾監測維護的工作量，使得110kV智能變電站能快速實現無人值守。

（3）110kV智能變電站變壓器。110kV智能變電站變壓器的選擇原則一般如下：結構較簡單、運行較為經濟、監測維修工作量少且能穩定運行。110kV變電站智能變壓器能實現狀態監測和智能控制，還可以將這些功能進行高度集成。各個功能單元（油色譜裝置在線監測設備除外）都可以在智能組件柜中實現高度集成，使110kV智能變壓器的設備控制與檢測功能得以實現。110kV智能變電站的智能變壓器使得變電站一次設備和二次設備技術得到了創新與集成，具有經濟合理、技術先進、功能匹配和安全可靠的優點，最終使智能變壓器設備的安全性與可靠性得到提高，從定期檢修變為狀態檢修，能夠防患于未然，這也是110kV智能變電站重要設備能夠實現無人值班的技術保障之一。

2.110kV智能變電站無人值班技術的二次設備

110kV智能變電站無人值班技術的二次設備包括自動化系統和智能變電站的相關保護裝置兩類。智能變電站在無人值班過程中通常需要一個自動化監控系統，此系統能實現集控中心在遠方的監視和操作，具有較好的穩定性和可靠性。在變電站工作過程中，此自動化檢測系統通過統一化的IEC61850通信協議的采用，從邏輯結構角度分為設備層與監控層。層次內部以及層次互相間的通信通過高速網絡來完成，設備間能直接通信，不存在交流障礙。此外，在電網信息平臺中能夠共享變電站的重要功能，避免了變電站中相關設備配置的重復性。變電站自動化系統還能夠實現跳合閘及聯合閉鎖等應用功能，多個廠家設備的集成可以方便快速完成，使得110kV智能變電站中自動化監測系統的無人值班應用成功得以實現。同時，自動化系統能實現整個變電站信息數據的數字化處理、共享、采集以及傳輸，還可以應用通信網絡和光纜來實現數字化的數據傳輸。智能變電站內部設備彼此間的信息交換由以往的硬接線替換為通信網絡交換，控制電纜被光纜替代，模擬被數字替代，使得信號傳輸的安全可靠性以及采樣精度明顯提高，二次接線得到了大幅度的簡化，變電站的維護工作量和一次投資得到節省。

110kV變電站通常使用的繼電保護裝置是數字式的，此設備對IEC61850標準形成支持，利用IEC61850標準來規約以太網，此以太網直接接入站控層及過程層。[1]繼電保護裝置還通過IEC61850-9-2來對相關電流及電壓采集信號進行規約，此信號由接受合并單元發出，同時對利用GOOSE報文形式所實現的開關量的開出開入形成支持。除此之外，繼電保護裝置以IEC61850標準作為技術基礎，其軟壓板能實現遠方投退保護，還可以在保護定制范圍內進行遠方切換，使得繼電保護裝置運行的無人值班化得以實現。

三、110kV智能變電站無人值班技術的應用

1.變電站設備在線監測系統

為了使得110kV智能變電站無人值班技術的相關標準滿足一定的要求，可以適當利用變電站設備在線監測系統。此系統能對多種參量的傳感采集器進行充分利用，來為數據信息的采集提供基礎，同時應用智能組件裝置、網口和RS-485串口來將設備運行的數據信息傳達給系統主站。設備在線監測系統的應用，使得一次及二次設備由定期檢修轉變為狀態檢修，提供了有力的基礎數據支撐，促進了我國電網實現以狀態監測為基礎的變電站設備全壽命綜合化周期優化管理，使得遠方集控及調度中心可以利用變電站一次和二次設備的監測數據結果進行綜合化專業化分析。集控或調度中心的相關工作人員，可以分析由診斷和狀態檢測技術所完成的設備運行趨勢、情況和設備狀態信息，從而判斷設備是否異常并預測設備發生故障的原因，合理安排維護和檢修的時間，一般檢修在設備出現故障之前進行，這樣一來變電站設備斷電檢修所發生的時間及幾率減少，降低了運行成本，使得110kV智能變電站的全壽命周期成本大大降低，實現了變電站無人值守的目標。

2.變電站設備檢修維護系統

110kV變電站設備檢修維護系統運行的基礎是基于設備的日常運行狀況，將設備各次預防性的實驗、運行和在線數據進行提取并錄入，然后分析及對比，最終產生變電站設備的診斷報告、健康評估報告和狀態報告，從而進行缺陷檢修。[2]對設備報表的輸出管理，可以按照多種管理的要求進行，從而制訂出滿足要求的報表。變電站設備檢修系統通過對輸變電設備的臺賬數據、實驗預防性數據、在線監測數據和運行數據的綜合化管理，在此基礎上，評估設備的健康狀況，然后判斷設備有無異常，最后根據診斷結構來制訂并調整設備檢修計劃，使得變電站現場設備的維護量大大減少。

四、結語

110kV智能變電站通過智能化一次設備以及網絡化二次設備、自動化系統、設備在線監測系統、設備檢修系統等智能化、信息化和數字化信息技術的應用，使得變電站無人值班運行和管理的相關要求得到滿足，最大化地減少了變電站的運行成本，提高了變電站運行效率。本文對110kV智能變電站無人值守技術做了較全面的概述，在此基礎上，分析了智能變電站無人值班技術的智能化一次設備和網絡化二次設備，最后討論了無人值班技術的具體應用。

參考文獻：

[1]高翔，張沛超.數字化變電站的主要特征和關鍵技術[J].電網技術，2006，30（23）：67-71.

[2]陳文升，唐宏德.數字化變電站關鍵技術研究與工程實現[J].華東電力，2009，37（1）：124-128.