智能變電站安全措施及其可視化技術(shù)研究

李磊 趙夢(mèng)露

摘要：傳統(tǒng)的變電站安全保護(hù)是通過繼電形式進(jìn)行保護(hù)的，而智能變電站通過打破傳統(tǒng)的直流控制回路，用光纖網(wǎng)絡(luò)代替，絕緣性好，增強(qiáng)了抗干擾能力，預(yù)防了因接線接口處松動(dòng)引起的不良回路短路問題。文章通過分析智能變電站相關(guān)安全措施，并對(duì)可視化技術(shù)進(jìn)行了探討，對(duì)影響智能變電站的安全措施可靠性因素進(jìn)行了總結(jié)。

關(guān)鍵詞：智能變電站；安全措施；可視化技術(shù)；繼電保護(hù)；抗干擾能力 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM63 文章編號(hào)：1009-2374（2016）25-0141-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.25.068

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷提高，對(duì)變電站的要求越來越趨向于智能化。電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大使得作為電力系統(tǒng)核心關(guān)鍵作用的變電站要接受更大的信息量，對(duì)變電站的要求也在不斷提高。智能變電站作為新時(shí)代發(fā)展的產(chǎn)物，具有可靠性高、集成度高和先進(jìn)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)變電站，提供網(wǎng)絡(luò)交互和資源共享。通過分析智能變電站的安全措施和相關(guān)可視化技術(shù)的研究，確保智能變電站運(yùn)行的穩(wěn)定性。

1 智能變電站相關(guān)概念

智能變電站屬于目前較為先進(jìn)的智能設(shè)備，具有可靠與環(huán)保等多種功能。智能變電站的基本要求為全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化以及信息共享標(biāo)準(zhǔn)化，從而能夠自動(dòng)地完成信息的采集、測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量以及檢測(cè)等多種基本功能。

智能變電站主要包括兩部分：一部分為智能高壓設(shè)備；另一部分為變電站統(tǒng)一信息平臺(tái)，智能高壓設(shè)備主要包括智能變壓器以及電子式互感器等。智能變壓器與控制系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中主要依靠通信光纖相連，因而可以及時(shí)地掌握變壓器狀態(tài)參數(shù)以及運(yùn)行相關(guān)數(shù)據(jù)。當(dāng)運(yùn)行方式出現(xiàn)改變時(shí)，設(shè)備根據(jù)系統(tǒng)的電壓及功率情況，可以對(duì)是否調(diào)節(jié)分接頭起到?jīng)Q定作用；當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)問題時(shí)，將會(huì)發(fā)出預(yù)警并提供相關(guān)的狀態(tài)參數(shù)等，如此便能在一定程度上降低設(shè)備的運(yùn)行管理成本，最大限度地提高變壓器運(yùn)行的可靠性。智能高壓開關(guān)設(shè)備是具有較高性能的開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備，同時(shí)配有電子設(shè)備、傳感器以及執(zhí)行器，因此在運(yùn)行的過程中具有監(jiān)測(cè)以及診斷功能。電子式互感器能夠有效地克服傳統(tǒng)電磁式互感器在運(yùn)行過程中的問題及缺點(diǎn)。變電站統(tǒng)一信息平臺(tái)功能有兩個(gè)：一是系統(tǒng)橫向信息共享功能，主要表現(xiàn)為管理系統(tǒng)中能夠統(tǒng)一獲得各種上層應(yīng)用的相關(guān)信息；二是系統(tǒng)縱向信息的標(biāo)準(zhǔn)化功能，主要表現(xiàn)為各層能夠?qū)崿F(xiàn)透明地對(duì)其上層應(yīng)用支撐作用。

2 智能變電站安全措施

智能變電站技術(shù)的安全措施防范模式分為不同的智能安全形式，目前主要的保護(hù)系統(tǒng)跳閘方式主要采用：非常規(guī)互感器+就地合并單元（MU）+GOOSE跳閘；常規(guī)互感器+就地合并單元（MU）+GOOSE跳閘和常規(guī)互感器+常規(guī)采樣+GOOSE跳閘。而以上三種智能模式涉及的設(shè)備均不相同，在繼電保護(hù)過程中涉及到的設(shè)備主要包括GPS時(shí)鐘、保護(hù)裝置、智能終端和交換機(jī)。智能變電站的原理是使用以太技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的二次接線傳遞數(shù)字信息和模擬信號(hào)，解決原有接線處短路問題，將原有的接線裝置高度吻合，使得網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流暢通無阻地傳遞下去。智能變電站運(yùn)用大量的光纜，傳輸速度比傳統(tǒng)的傳輸速度更快且安全性能更高，運(yùn)用面向?qū)ο蟮淖冸娬臼录℅OOSE），類似于一種快速報(bào)文傳輸機(jī)制，是智能變電站的核心技術(shù)。通過這種核心技術(shù)，將高速網(wǎng)絡(luò)通信作為基礎(chǔ)，提供各個(gè)節(jié)點(diǎn)以快速可靠的通信方式，解決傳統(tǒng)跳閘問題，實(shí)現(xiàn)回路之間的智能化檢測(cè)，為變電站提供可靠的運(yùn)行模式和智能的管理。

繼電保護(hù)系統(tǒng)檢修模式。目前國(guó)內(nèi)外的電力公司對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)通常采用事故檢修、定期檢修、可靠性檢修和狀態(tài)檢修四大檢修模式進(jìn)行維護(hù)。通過對(duì)設(shè)備的可靠性評(píng)估、定期進(jìn)行檢修和實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)的方式進(jìn)行檢修。本文將其歸納為繼電保護(hù)停電檢修和不停電檢修模式，以帶電完善設(shè)備和停電消除故障兩種模式下，總結(jié)適用于220kV及以下電壓等級(jí)的智能變電站的線路保護(hù)、主變保護(hù)、母線保護(hù)和母聯(lián)保護(hù)的典型安全措施。

2.1 線路保護(hù)安全措施

在一次設(shè)備檢修過程中，一般采取的保護(hù)措施安全步驟類型分為：（1）采用電子式互感器；（2）采用傳統(tǒng)互感器；（3）合并單元缺陷；（4）線路保護(hù)裝置缺陷。對(duì)母線進(jìn)行保護(hù)采取退出GOOSE的操作，保護(hù)運(yùn)行中的線路和智能終端，故合并單元并將回路打開，后期退出軟壓板的操作，輸入光纖取下線路保護(hù)背板SV。

2.2 主變保護(hù)安全措施

在一次設(shè)備檢修過程中，主變保護(hù)檢修校驗(yàn)的典型安全措施如下：（1）采用電子式互感器；（2）采用傳統(tǒng)互感器；（3）主變保護(hù)檢修校驗(yàn)；（4）某側(cè)合并單元缺陷；（5）主變保護(hù)缺陷，需做保護(hù)功能試驗(yàn)。

2.3 母線保護(hù)安全措施

在一次設(shè)備不停電情況下，母線保護(hù)檢修校驗(yàn)的典型安全措施如下：（1）母線保護(hù)檢修校驗(yàn)；（2）220kV母線保護(hù)處理缺陷（只考慮母線保護(hù)缺陷，需做保護(hù)功能試驗(yàn)的情況）。對(duì)于已經(jīng)投運(yùn)的變電站，一般不會(huì)將全站母線停電進(jìn)行檢修，若出現(xiàn)全站某一電壓母線停電的情況，可參考不停電檢修的典型安全措施。

2.4 母聯(lián)保護(hù)安全措施

當(dāng)母聯(lián)開關(guān)處在檢修的位置，設(shè)備處于停電情況時(shí)，母聯(lián)保護(hù)檢修教研，典型安全措施如下：（1）采用子式互感器；（2）采用傳統(tǒng)互感器。通過對(duì)母聯(lián)進(jìn)行保護(hù)和對(duì)智能終端投入檢修壓板，退出GOOSE啟動(dòng)失靈接收軟壓板，在母聯(lián)保護(hù)下輸入光纖取下，在合并單元段將CT和PT回路打開。而當(dāng)母聯(lián)開關(guān)處在檢修位置，設(shè)備并不斷電的情況下，采取典型安全措施如下：（1）合并單元缺陷；（2）母聯(lián)保護(hù)裝置缺陷，需做保護(hù)功能試驗(yàn)；（3）智能終端缺陷。

3 可視化技術(shù)研究

可視化技術(shù)作為解釋大量數(shù)據(jù)最有效的手段而率先被科學(xué)與工程計(jì)算領(lǐng)域采用，并發(fā)展為當(dāng)前熱門的研究領(lǐng)域——科學(xué)可視化。可視化把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖形，給予人們深刻與意想不到的洞察力，在很多領(lǐng)域使科學(xué)家的研究方式發(fā)生了根本變化。可視化技術(shù)的應(yīng)用大至高速飛行模擬，小至分子結(jié)構(gòu)的演示，無處不在。在智能變電站的技術(shù)投入中也有很多模塊是用于可視化技術(shù)的研究。通過將技術(shù)手段轉(zhuǎn)換成合適的圖形顯示輸出，生成具有真實(shí)感覺的圖形，對(duì)工程師的立體感官具有更好的理解，方便工程師在處理解決實(shí)際問題中更加有效地實(shí)施方法手段。

4 相關(guān)完善建議

隨著技術(shù)不斷發(fā)展，智能變電站的開發(fā)速度越來越快，對(duì)電力企業(yè)的運(yùn)檢維修工作更是提出了更高的要求。本文針對(duì)發(fā)展得日新月異的智能變電站簡(jiǎn)要地介紹了國(guó)內(nèi)的概況，對(duì)安全措施方面進(jìn)行了總結(jié)。隨著對(duì)智能變電站技術(shù)的深入研究和探討，智能變電站將成為一種全新的先進(jìn)可靠智能體系，為人們的信息傳送提供方便。在研究過程中，仍然有很多不足的地方，本文對(duì)以下方面的內(nèi)容有待于進(jìn)一步完善：（1）220kV繼電保護(hù)虛端子的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)研究；（2）不更改220kV母線保護(hù)配置的改擴(kuò)建研究；（3）智能變電站繼電保護(hù)狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與可視化系統(tǒng)的開發(fā)與集成；（4）智能變電站安全措施可靠性研究與分析。

5 結(jié)語

本文通過介紹智能變電站的概況，表明智能變電站已經(jīng)成為當(dāng)今電力系統(tǒng)的核心關(guān)鍵和未來發(fā)展趨勢(shì)，新一代的繼電保護(hù)設(shè)備將成為先進(jìn)的處理器和通信技術(shù)的載體。另外，通過分析當(dāng)前智能變電器的維修工作體系，總結(jié)了智能變電器所運(yùn)用的安全措施，并提出相關(guān)安全隱患的解決措施，采用可視化技術(shù)手段，形象化給出路徑的實(shí)現(xiàn)方案和解決手段，得出實(shí)施成果。隨著對(duì)智能變電站研究的逐步深入，我國(guó)的智能變電站運(yùn)營(yíng)和維修模式將進(jìn)一步完善，最終實(shí)現(xiàn)智能變電站的穩(wěn)定

運(yùn)行。

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華北電力大學(xué)，2015.

作者簡(jiǎn)介：李磊（1985-），河北保定人，安徽省電力公司宣城供電公司工程師，研究方向：智能電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)；趙夢(mèng)露（1987-），女，安徽宣城人，安徽省電力公司檢修公司變電安全質(zhì)量管理專責(zé)，工程師，研究方向：500kV變電站安全管理。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）