淺談智能化變電站的功能與應用

趙寧強　許祥輝

【摘 要】本文介紹了智能化變電站的各種應用功能。智能化變電站的應用功能以信息數字化、通信平臺網絡化、信息共享標準化為平臺，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監測。

【關鍵詞】智能化；在線監測；順序控制

智能化變電站是采用先進、可靠、集成、低碳、環保的智能設備，以全站信息數字化、通信平臺網絡化、信息共享標準化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監測等基本功能的變電站。

智能化變電站具有以下功能：

1.在線監測評估功能

通過工控機及系統集成軟件，對各狀態在線監控裝置的動態參數進行集成，建立變電站設備狀態綜合數據庫，自動生成設備狀態參數報表和變化趨勢曲線，對設備狀態的歷史參數進行“橫比”、趨勢分析和相對比較相結合，實現設備狀態的初步診斷，形成了供電設備在線監測評估系統。

設備狀態在線監測評估系統作為變電站內一次設備狀態監測的集中展示平臺，主要提供在線數據的提取、處理、分析及變壓器、斷路器、GIS、避雷器等一次設備狀態的診斷與展示，同時提供數據的存儲服務。

1.1 110kV側GIS狀態在線監測評估

SF6氣體全封閉組合電器（GIS）將變電站中除變壓器以外的電氣設備，包括斷路器、隔離開關、負荷開關、接地開關和快速接地開關、電流互感器、電壓互感器、避雷器、母線和出線套管等全部封裝在接地的金屬外殼內，殼內充以SF6氣體作為絕緣和滅弧介質。由于GIS的全封閉金屬外殼，使得運行維護不能采用常規的方法進行，為了及時發現并消除故障隱患，避免重大事故發生，對GIS實現在線狀態監測就顯得尤為重要。

1.2 開關柜在線監測評估

開關柜一般由高壓斷路器、負荷開關、接觸器、高壓熔斷器、隔離開關、接地開關、互感器，控制、測量、保護、調節裝置，以及內部連接件、附件、外殼和支持件等組成，擔負著控制、保護的雙重功能。

開關柜智能化在線監測系統的監測項目主要有以下幾個方面：

（1）斷路器的實際運行狀態：即開關量的采集，判斷斷路器當前是分閘還合閘，它是在線監測系統的基本功能之一。

（2）斷路器動觸頭行程：從斷路器動觸頭行程—時間曲線上，可以計算出平均分、合閘速度、最大分、合閘速度、動觸頭行程、分、合閘時間等，從而獲得很多對斷路器狀態分析很有價值的信息。

（3）機械振動信號：提取機械振動信號，分析信號的特征量，用于判別故障是否出現，找出故障源。

（4）絕緣監測：用于判斷開關柜的絕緣特性，主要包括母線絕緣、套管絕緣、支柱絕緣、電纜絕緣和互感器絕緣等。

（5）柜內接點溫度：通過監測開關柜內導電接觸部件溫度的高低，可有效防止開關柜的火災發生。開關柜內母線室、電纜室、手車室和隔離觸頭都是應重點監測的部位。

（6）開斷電流：用于計算真空斷路器的電壽命。

1.3變壓器在線監測

變壓器是供電系統中非常重要而且昂貴的設備，變壓器實施安全在線監測可以實時地監視變壓器的狀況，及時地采集故障前兆信息，通過故障診斷技術，判斷變壓器可能會發生的故障，提前采取措施，避免重大事故的發生。

通過故障模式分析，變壓器及其有載開關是在線監測的重點。變壓器在線監測項目主要有油中氣體測量與分析、局部放電測量、有載開關的觸頭磨損及機械和電氣回路的完整性測量等。項目中變壓器狀態在線監測項目監測的參數項目有：繞組溫度多點測量；鐵芯溫度測量；油位、油量、油溫測量；繞組輸入、輸出電壓、電流、有功功率、無功功率監測；絕緣分解物測定；內部局部放電量檢測和位置判斷；冷卻系統檢測。變壓器的狀態參量體系。

2.順序控制功能

2.1主要任務

順序控制的主要任務是通過操控系統預先設定和程序對煤礦供電系統的設備進行系列化操作。

2.2操作與注意事項

煤礦供電系統實現順序控制是煤礦自動化系統發展的必然趨勢。煤礦供電系統中的電氣設備具有運行、熱備用、冷備用和檢修四種狀態。順序控制就是從一種狀態到另一個狀態，實現四種狀態中兩兩之間的互相轉換。順序操作的功能全部于煤礦供電系統操控系統和通信及測控裝置實現，測控裝置接收操控系統發來的命令后，按照目的操作任務指令自動完成生成一系列的操作步驟，每一步操作前檢查上一步操作的完成情況，同時檢測當前操作是否符合電氣閉鎖條件，保證順序控制只能從當前狀態向目標狀態進行。順序控制每一步的執行都對操作前條件是否滿足、操作后設備是否到位進行嚴格的校驗和確認，每一步操作必須條件滿足才能發出控制命令。當前的操作必須在設備操作到位才認為操作成功，允許進行下一步操作。對于需人工進行的某一步操作（如檢查項），系統自動彈出對話框，經操作人員檢查確認該步操作完成后，進入下一步操作。

3.防誤閉鎖功能

防誤閉鎖的主要任務是防止誤操作和對開關設備進行相應的閉鎖。

導致誤操作的原因主要有三部分，分別是運行值班員、檢修人員及其也人員的誤操作。運行人員的誤操作主要包括誤拉、誤合隔離開關和斷路器、誤入間隔等；檢修人員的誤操作主要包括檢修、試驗過程誤碰運行間隔。其中五防是指：

（1）防止帶負荷拉、合刀閘。

（2）防止誤分、誤合斷路器、負荷開關、接觸器。

（3）防止接地刀閘處于閉合位置時關合斷路器、負荷開關。

（4）防止在帶電時誤合接地開關。

（5）防止誤入帶電間隔。

煤礦供電系統中需要強制閉鎖的一次設備主要有斷路器、自動刀閘、隔離開關、接地刀閘（臨時接地線）、網門等， 防誤操作閉鎖主要通過判斷與要操作的刀閘、接地刀閘相關的設備的狀態來確定所要進行的操作是否違反“五防”，若違反“五防”的規定，則閉鎖要操作的設備。

4.結論

（1）供電系統全部數據信息數字化、標準化，數據的高效利用和充分共享，提高了設備運行的可靠性，降低了維護費用。

（2）實現了系統故障的準確、快速處理，故障切除時間小于50ms，保證了故障隔離與恢復的快速性，減少了停電范圍和供電恢復的時間，極大保證了供電的可靠性。

（3）實現了開關、變壓器、避雷器等關鍵設備的狀態集中在線監測，各設備狀態監測和診斷在后臺統一完成，為供電設備的狀態檢修提供了必要的判斷依據，既節省了大量的人力、物力，又防止了設備的過檢修和欠檢修，保護了設備。實現了設備狀態的可視化。

（4）提高了設備管理的效率，也提高了設備的可靠性和抗災能力，有效避免了事后檢修造成設備的重大破壞。

（5）一鍵式順序控制，提高了系統操作的方便性、快捷性和可靠性，并省時省力，極大提高了煤礦供電系統的操控水平。

5.結束語

智能化變電站高應用功能的完善需要較長時間，將隨著智能化變電站技術的發展和智能電網建設的推進而逐步走向成熟。 變電站作為煤礦生產運行的動力來源，高質量的可靠供電為煤礦實現安全生產，提高經濟效益提供了重要保障。 [科]

【參考文獻】

[1]許曉慧.智能電網導論[M].北京：中國電力出版社，2010.

[2]Q/GDW383-2009，智能變電站技術導則[S].國家電網公司，2009.

[3]Q/GDWZ410-2010，高壓設備智能化技術導則[S].國家電網公司，2010.