數字化變電站的應用研究

劉家鑫

(邵陽學院 湖南 邵陽 422000)

數字化變電站的應用研究

劉家鑫

(邵陽學院 湖南 邵陽 422000)

本文總結了智能化變電站的建設進展及技術現狀，并對智能化變電站應該具備的高級應用功能進行了研究。智能化變電站的高級應用功能以一體化信息平臺和站內狀態估計為支撐平臺，對站內測量數據進行處理，并與調度主站協調互動，在此基礎上可完成站域控制與保護、輔助運行管理與維護、支撐區域電網運行等幾類主要功能。

智能化變電站；高級應用；智能電網

數字化變電站是近年來國內電力系統的研究熱點,但目前并無嚴格的理論定義。一般認為:數字化變電站是指變電站內一次電氣設備實現數字化通信,數字化一次設備和二次智能裝置均按照全站統一的標準平臺進行數據建模及通信,并在此平臺的基礎上實現相互之間的互操作性。數字化變電站應該具有3個關鍵性的特征:數字化的一次電氣設備、全數字化的二次裝置和全站統一的標準平臺。我國變電站自動化技術經過二十多年的發展已經達到一定的水平。新建變電站，無論電壓等級高低，基本都采用變電站綜合自動化系統。許多老變電站也通過改造實現變電站綜合自動化。變電站綜合自動化化技術的廣泛采用提高了電網建設的現代化水平，增強了電網輸配電能力和電網調度的能力，降低了變電站建設的總造價。隨著智能化開關、光電式電流電壓互感器、一次運行設備在線狀態檢測、變電站運行操作培訓仿真等技術日趨成熟，以及計算機高速網絡在實時系統中的開發應用，變電站中所有信息的采集、傳輸和處理全部數字化將成為變電站自動化建設的必然趨勢。

一、數字化變電站的特征

(一)自動運行的管理系統

數字化變電站運行管理,運行規程和檢修方案都要獨立地制定,自動化系統應包括電力生產運行數據、狀態記錄統計無紙化、自動化;變電站運行發生故障時,能及時提供故障分析報告,指出故障原因及處理意見;系統能自動發出變電站設備檢修報告,即常規的變電站設備定期檢修改為狀態檢修。光電互感器二次也因可以開路、無諧振等特點,檢修安全要求和方法也有別于常規站。

(二)一次設備的智能化

一次設備中被檢測的信號回路和被控制的操作驅動回路都采用微處理器和光電技術的設計,這使常規機電式繼電器及控制回路的結構簡化了,傳統的導線連接被數字程控器及數字公共信號網絡所取代。可編程控制器代替了變電站二次回路中常規的繼電器和其邏輯回路,常規的強電模擬信號和控制電纜被光電數字和光纖代替。數字化通過過程總線接口給間隔層設備提供電氣信息,接受間隔層設備的跳合閘等控制命令;各斷路器的智能終端輸入開關位置、低氣壓、刀閘位置等狀態量,輸出跳合閘命令,含操作回路;本體智能終端輸入非電量、中性點刀閘位置、檔位等信號,輸出檔位控制、中性點刀閘控制和風扇控制等接點,充分體現了機電一體的進一步結合和智能化設備的優點。

(三)二次設備的網絡化

變電站中常規的二次設備,故障錄波裝置、繼電保護裝置、電壓無功控制、量控制裝置、遠動裝置、同期操作裝置、在線狀態檢測裝置等,都是基于標準化、模塊化的微處理機技術而設計制造,設備之間的通信連接全部采用高速的網絡。網絡化的二次設備具有數字化接口,能滿足電子式互感器和智能開關的要求,能滿足IEC-61850的要求,二次設備不再出現功能裝置重復的I/O現場接口,二次電纜也由大量控制電纜改為少量光纜,常規的功能裝置變成了邏輯的功能模塊。因為網絡化二次設備的出現,也使得二次保護、監控控制等設備與一次設備可以實現就地安裝,真正地實現了數據、資源的共享。

二、智能化變電站的高級應用功能

智能化變電站的高級應用功能是智能化變電站區別于數字化變電站的重要特征之一。智能化變電站只有具備了高級應用功能，才會成為智能電網中的堅強節點。目前各自動化設備制造商對于高級應用功能的研發處于起步階段，尚無產品用于實際工程。今后一兩年內用于工程中的產品會實現部分相對簡單的高級應用功能。本節對智能化變電站應該具備的各種高級應用功能加以討論，內容不包括目前在數字化變電站中已經采用的相對比較成熟的技術，如：順序控制、一體化五防、站內自動電壓無功控制(AVQC)等。微電子技術和網絡通信技術的飛速發展使得電子式互感器在技術上有了應用的可能性,許多發達國家已經把眼光投向電子式互感器的研發。目前,光學電壓互感器還處于實驗室研究階段,工程上使用的電子式電壓互感器均為基于分壓原理。但各種原理的電子式電流互感器均有產品問世,因此數字化變電站中電子式互感器的選擇主要集中在電流互感器的選擇上。

三、結束語

為進一步提升智能變電站的先進性，突出智能變電站在降低運維成本、優化資源配置、提升運行指標等方面的技術優勢，建議在以下幾方面加大研究力度。

(1) 積極探索智能變電站繼電保護就地化。在智能變電站中，繼電保護就地、分散布置，能夠大幅度減少電纜(光纜)，降低二次回路干擾，進一步提高安全可靠性，符合智能變電站技術發展方向，同時進一步減少建筑面積，降低變電站建設成本，應在系統設計、工程建設和改造中，根據變電站一次設備條件、環境因素和保護配置要求，積極推廣保護小室、集裝箱式、就地柜式等保護就地化應用。

(2) 盡快開展運行維護、檢修、改擴建方式的研究。智能變電站繼電保護等二次系統是變電站運行的關鍵核心。由于技術先進、系統集成度高，運行維護、檢修試驗難度大，改擴建安全風險控制要求高，應引起高度重視

[1]IEC,IEC6185021:Introductionandoverview[S].2002.

[2]盧勇,賀祥飛,劉友寬,等.云南電網一次調頻試驗工作現狀及策略分析[J].中國電力,2006(11).

[3]楊開林.長尾水洞抽水蓄能電站調節穩定性及參數優化[J].水利水電技術,2006(2).

[4]王丹,楊建東,高志芹.導葉開啟時間對水電站過渡過程的影響[J].水力學報,2005(1)

劉家鑫(1998-)，男，漢族，湖南省衡陽市人，本科在讀，學校：邵陽學院，專業：電氣工程及自動化。