數字化技術在500kV變電站中的應用

龍佳

(湖南省送變電工程公司,湖南長沙 410000)

數字化技術在500kV變電站中的應用

龍佳

(湖南省送變電工程公司,湖南長沙 410000)

數字化技術是現代社會經濟管理的重要工具。早在上個世紀90年代初,發達國家就已經實現對幾乎全部變電站實行了數字化管理。我國在近年也已經在東部發達地區以及其他主要城市實現了變電站的數字化管理。首先對將數字化技術應用到500kV變電站的意義進行了探討,認為這可以實現精簡一次設備、減少二次回路以及提升互感器反應靈敏度等作用。接著對如何在500kV變電站中應用數字化技術分別從智能化改造、電子式互感器裝配等三個方面進行了闡述。

數字化技術 500kV變電站 數字化變電站

1 前言

數字化就是將許多復雜多變的信息轉變為可以度量的數字、數據，再以這些數字、數據建立起適當的數字化模型，把它們轉變為一系列二進制代碼，引入計算機內部，進行統一處理，這就是數字化的基本過程。當前，變電站管理也基本實現了自動化，其中關鍵技術就是數字化技術。接下來，將就數字化變電站的技術特征以及數字化變電站的運用等問題進行討論，希望這些討論能夠對變電站的管理起到一些積極的借鑒作用。

2 將數字化技術應用到500kV變電站的意義

傳統變電站的管理基本依靠電纜實現對工作站的控制，而數字化變電站則依靠智能斷路器、以太網以及智能互感器來實現對工作站的控制。如圖1所示，這兩種不同變電站呈現出明顯不同的工作結構。

從圖1可知，將數字化技術應用到變電站管理可以起到以下下積極作用:①精簡一次設備，減少設備空間。②可以將一次設備以及工作站進行數字接口連接，減少人工管理。將數字化技術應用到500kV變電站中，則可以減少管理人員與變電設備的接觸機會，從而減少人工管理的弊端。③減少二次回路，降低維護以及修理難度。在不斷追求效益的今天，要實現降低變電站的管理成本和降低社會的用電價格這一目標，就需要在500kV變電站中充分運用數字化技術，并需要根據技術的升級而不斷升級。④數字化技術能夠實現對互感器的智能化升級，從而實現其反應的靈敏度，并進而更好地保護整個變電站系統。⑤將數字化技術應用到500kV變電站中，可以將原本由控制電纜、電壓/電流互感器所組成的結構替代為由網線、路由器以及交換機所組成的新型結構，可以提升信號傳遞的速度和準確度。總之，將數字化技術應用到變電站可以改善變電站的控制可靠性，從而提升供電質量及安全性。

3 在500kV變電站中應用數字化技術的步驟和方法

3.1 智能化改造

要在500kV變電站中應用數字化技術就需要首先對變電站進行智能化改造。這就需要在現場對變電站進行智能終端安裝，并且應該在現場進行信息采集和測試。在測試過程中，需要特別注意智能終端能否靈敏地對斷路器和刀閘進行控制，如果通過測試，則將斷路器、刀閘以及智能終端用光纜連接。在對智能終端進行初步安裝以后，需要將本體保護裝置、壓力調節裝置安裝到終端盒子中，以監測變壓器的變化。一旦變壓器出現異動，壓力調節裝置可以將異動信號傳遞到GOOSE網交換機，并進一步通知一次設備決定是執行關閘操作還是執行電壓調整操作。如此一來，就初步實現變電站的智能化改造，從而可以進一步在500kV變電站中應用數字化技術。

圖1 數字化變電站與傳統變電站的工作結構

3.2 電子式互感器的裝配

電子式互感器可以提升測設備對電壓的感應速度和精度。在裝配電子式互感器的過程中，一般可以選擇以下兩種:基于羅氏線圈原理的互感器以及基于電容環分壓原理的互感器。這兩種電子式互感器都集成了光電互感器、遠程控制模塊以及現場檢測模塊，可以通過一次側的遠程控制模塊來采集電壓情況并實現數字信號的轉化，同時通過二次側的光電互感器來同步處理現場檢測模塊所傳輸的數據，并將處理結構輸出到監控設備和保護設備。安裝電子式互感器是對變電站實行數字化管理的關鍵，因此，需要在安裝現場對其效果進行反復測試。另外，還需要在一定周期內根據人工觀測數據與互感器傳遞數據的對比對電子式互感器的性能進行鑒定。

3.3 構建GOOSE網絡

GOOSE(GenericObjectOrientedSubstationEvent)的中文意思是“面向通用對象的變電站事件”，它是IEC61850標準中用于滿足變電站自動化系統快速報文需求的機制。在將數字化技術應用到500kV變電站的過程中，需要在裝配電子式互感器以后進一步構建起一個GOOSE網絡。如圖2所示，GOOSE網絡總體上被分為三個層次:過程層、間隔層以及變電站層。在過程層中，通過室外觀測箱可以變電器的所有信息進行數值讀取，而為了應對數字化控制設備失靈的意外情況，過程層中也設置了傳統開關設備;在間隔層中，包括開關柜、控制室、非電量裝置以及數字式計量裝置;在變電站層中，

圖2 數字化變電站GOOSE網絡結構

············包括工作站、打印機、程序化操控裝置以及配有自換VQC的嵌入式通信管理機。在各個層次之間，為了保證網絡的通常，應該使用高性能電纜，并在專用GOOSE網絡中配置轉換用以太網交換機。圖2所示的GOOSE網絡不僅可以對500kV變電站實施監測控制，還可以輸入電壓電流的開關量，同時輸出刀閘的跳合命令。在變電站管理實踐中，GOOSE網絡可以單獨運作，并不需要與變電站的其他管理系統共同使用網絡，這不僅可以減少GOOSE網絡受到網絡侵擾的可能性，而且還可以減少故障對關鍵系統的破壞，更好地保護關聯閉鎖以及跳合閘，從而提升供電系統的穩定性、安全性以及供電質量。

經過以上步驟，就實現了在500kV變電站中運用數字化技術的構想。值得注意的是，實現數字化技術并不是一蹴而就的，它需要不斷檢測和調試，以減少由于操作疏忽而導致的錯誤。同時，為了實現對數字化變電站真正“智能化管理”，還需要將管理人員也“智能化”，即還需要對管理人員進行數字化變電站方面的培訓，使他們一方面認識到數字化邊變電站的意義和價值，另一方面真正掌握該技術的使用細節，從而確保該技術的優點在變電站管理中落到實處。

4 結語

數字化改造對于提升500kV變電站的經濟效益、社會效益以及環境效益都有著不可忽視的作用。在對500kV變電站實施數字化管理過程中，既要注重技術因素，也要注意經濟因素，同時還要注重組織因素，更要注重人的因素。只有這些因素都配套，才能夠真正完成數字化變電站的目標。

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[2]孫麗敏.視頻監控系統在500kV變電站運行中的應用[J]. 硅谷, 2013,11:98-30.

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