智能化在變電站的作用

苗斌

（國家新聞出版廣電總局七二五臺，山西晉中 031308）

智能化在變電站的作用

苗斌

（國家新聞出版廣電總局七二五臺，山西晉中 031308）

目前，我國的經(jīng)濟在改革開放的大浪潮之下得到了快速的發(fā)展，但是在經(jīng)濟快速發(fā)展的同時也出現(xiàn)了在使用過程中能源短缺的問題。通過互聯(lián)網(wǎng)、智能化技術(shù)的進步，智能電網(wǎng)的產(chǎn)生能夠促進我國可再生能源的發(fā)展、實現(xiàn)低碳經(jīng)濟的核心。目前，隨著我國智能化電網(wǎng)技術(shù)的逐步發(fā)展，我國有希望成為繼美國之后世界上第二個將智能電網(wǎng)上升為國家戰(zhàn)略的國家。

智能化 變電站 智能化電網(wǎng)

智能化的變電站要求在功能上能夠滿足實時監(jiān)測功能、MCC、變電站輔助量和傳統(tǒng)以及新報文的轉(zhuǎn)發(fā)，在增加了豐富的數(shù)據(jù)和報警通知裝置之后，能夠讓操控人員更好的掌握信息。由于傳統(tǒng)的常規(guī)變電站的綜合自動化系統(tǒng)中存在難以共享信息、不具備設備之間的相互操作性、很差的系統(tǒng)擴展性、系統(tǒng)的可靠性受到二次電纜的影響等缺點。在很大的程度上制約了變電站的可靠性、實時性、經(jīng)濟性等其他優(yōu)良性質(zhì)的進一步的提高。除了智能化的變電站能夠解決傳統(tǒng)控制系統(tǒng)下變電站存在的問題，還有就是由于大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的要求也使得智能化的變電站逐步走向成熟。

1 智能化在變電站中使用的意義

伴隨著智能化電網(wǎng)概念的出現(xiàn)，在建設智能化電網(wǎng)的過程中電網(wǎng)的基礎和支撐就是智能化變電站的建造。在現(xiàn)代的傳輸電網(wǎng)中，大部分電網(wǎng)中的大部分傳感器和執(zhí)行機構(gòu)等一次設備，以及保護、測量、控制等二次設備，接安裝在變電站中。智能化變電站有著在整個智能化電網(wǎng)的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度六大環(huán)節(jié)中的重要的銜接地位。智能化電網(wǎng)中的變換電壓、接受和分配電能、控制電流流向和調(diào)節(jié)電壓的重要設備就是智能化的變電站，智能化的變電站是整個智能化電網(wǎng)的“電力流、信息流、業(yè)務流”三流的匯聚點，對建設真正的高品質(zhì)的智能化電網(wǎng)有著不可忽視的重要作用。

在2009年我國就開始計劃以立足自主創(chuàng)新、以統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標準為原則，建設特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的具有信息化、自動化、互動化、特征的統(tǒng)一的堅強智能化電網(wǎng)。

2 變電站智能化一次設備

變電站智能化的一次設備主要指的是整個智能化變電站的數(shù)據(jù)采集和信息采集的前提設備。從目前的可研階段來看，要想實現(xiàn)變電站智能化一次設備可以通過一次設備本體和智能組兩者進行有機的結(jié)合來完成。通過在施工過程中采用統(tǒng)一的信息接口，來實現(xiàn)融狀態(tài)監(jiān)控、測控保護、信息通信等技術(shù)要求，從而使整個電網(wǎng)的電力流/信息流的一體化，業(yè)務流一體化的要求得到滿足。

2.1 GIS設備的基本概念以及特點

GIS全稱是Gas-Insulater Switchgear，是一個完整的9SF的一個全封閉組合電器。這種電器主要是由斷路器、母線、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、避雷針、電纜終端或出線套管等元器件構(gòu)成，具有體積小、技術(shù)性能優(yōu)良的特點。組成9SF氣體的硫和氟都是非常活潑的元素，但是9SF氣體卻是一種無色、無臭、無毒易燃燒的惰性氣體，非常的穩(wěn)定。除此之外9SF氣體還擁有著很高的絕緣性能，在均勻的電場下其絕緣性能比在空氣中要高很多，隨著氣壓的增加放電電壓成正比上升，在達到一定程度后其絕緣程度與變壓油相當。

GIS具有很多的特點使得其能夠在智能化變電站的智能化一次設備中得以采用，其主要的特點有以下幾個：其一，節(jié)省占地面積及空間，作為一種新型的器件GIS具有很好的體積能夠很好的節(jié)省使用時候的占地面積以及戰(zhàn)地空間等問題；其二，運行可靠性能高，由于9SF封裝電器的帶電部分封裝在了金屬外殼中，因此不會因為受到污穢、潮濕、各種惡劣天氣的影響而導致短路或者接地事故的發(fā)生；其三，維護工作量小，檢修間隔時間比較長，由于GIS器件的全封閉特點，所以能夠長時間保證器件的安全性能，長時間使器件工作有較長的檢修時間間隔；其四，抗干擾能力較好，GIS的金屬外殼配置能夠很好的起到接地屏蔽作用，消除無線電干擾和靜電感應，有利于高壓配置以及保證人身安全。

2.2 電子式互感器的概念及特點

由于傳統(tǒng)的電磁式互感器結(jié)構(gòu)復雜，造價高，體積龐大等缺點，所以在隨著電網(wǎng)電壓等級提高的過程當中難以滿足電力系統(tǒng)安全運轉(zhuǎn)所需要的要求；在電力系統(tǒng)的測控和保護設備朝著微機化、一體化、智能化方向發(fā)展的過程中，已經(jīng)不再需要互感器發(fā)出的大功率的信號了；在電子技術(shù)、計算機技術(shù)、光纖通訊技術(shù)快速發(fā)展的過程中，新型的電子式的電流互感器，電子式的電壓互感器，電子式的電壓電流互感器已經(jīng)陸續(xù)的在各級電力系統(tǒng)中投入使用了。

電子式互感器是通過小電壓模擬量輸出或者數(shù)字信號電壓輸出為輸出方式的互感器。因為這種互感器中包含很多的電子器件所以稱之為電子互感器。電子互感器與傳統(tǒng)的電磁互感器相比其優(yōu)勢在于：其一，能夠精準的完全隔離高低電壓，使得安全性能得到很大的提高；其二，不存在鐵磁飽和，鐵磁諧振的現(xiàn)象；其三，頻率響應寬，頻率范圍大精度高；其四，無污染，無噪聲，節(jié)能環(huán)保；其五，適應電網(wǎng)系統(tǒng)自動化，數(shù)字化，智能化，網(wǎng)絡化的需求。

3 變電站智能二次系統(tǒng)

變電站的智能二次系統(tǒng)主要負責整個變電站系統(tǒng)的測量，控制，保護工作。在整個二次系統(tǒng)中主要包括了：主變保護配置、測控裝置、10kV線路、接地變、母分保護、合并智能單元、集中計量裝置、遠動通信裝置、規(guī)約轉(zhuǎn)換器等裝置用來完成對整個變電站的系統(tǒng)監(jiān)控、測量、保護工作。

3.1 主變保護配置

在實際進行變電站變壓器保護的過程中為了能夠達到能夠更好的對變壓器進行必要的保護需要進行雙套保護配置，主要是通過主、后備保護一體化的保護配置方式來進行整個系統(tǒng)的保護的。由于變電站的保護裝置采用了如上所說的雙套保護配置，整個變電站各側(cè)的合并單元和智能終端也采用相應的雙套配置。

在通常的110kV以及以下級別的變壓器中經(jīng)常使用UDT-531變壓器保護測控裝置。這種變壓器的保護測控裝置能夠選配非電量保護和測控功能，各種不同的接線方式的變壓器的保護功能的實現(xiàn)都可以通過這種變壓器的保護測控裝置得到實現(xiàn)。UDT-531采用的是模塊化編程方式，可利用專業(yè)的配置工具，根據(jù)使用用戶的實際需求對其進行相應的編程，來改變其功能。一般來說其保護功能主要有三類分別是：其一，電氣量保護，具體包括比率制動差動保護、增量差動保護、差流速斷保護、相間后備保護、接地零序保護、不接地零序保護、充電保護；其二，非電量保護，具體包括：本體重瓦斯、調(diào)壓重瓦斯、本體輕瓦斯、調(diào)壓輕瓦斯、壓力釋放、溫度過高、冷卻器全停、油位異常、油溫異常、繞組溫度；其三，異常警告，主要包括：過負荷警告、有載調(diào)壓閉鎖、啟動冷風、零序過壓警告、TA異常警告、TV異常警告、裝置自檢。

3.2 測控裝置

變電站的間隔層測控單元主要是由SHR5000變電站系統(tǒng)的間隔層產(chǎn)品UDC-501A來承擔的。其主要的測控功能包括如下四點：

遙測：標準配置為5組四項電壓及四項電流。在整個遙控測量過程中遙測數(shù)據(jù)有變化量越限上送和循環(huán)上送兩種上送方式。當遙控測量得到的數(shù)據(jù)越限時，立即上傳越限數(shù)據(jù)，越限的門檻值是由定值而設計的。于此正好相反，循環(huán)上送的上送周期是可以調(diào)整的。

在整個測量過程中，遙控測得的數(shù)據(jù)包括：相電流、相電壓、線電壓、有功功率、視在功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率、電壓序分量、電流序分量、電流諧波畸變率、電壓諧波畸變率、頻率、電度等物理量。測量得到的數(shù)據(jù)分為兩表法和三表法進行整體的輸入。

3.3 遠動通信設備

整個智能化變電站的通信主要是由遠動通信設備UDD-501來完成的，這個裝置能夠完成整個變電站監(jiān)控單元、繼電器保護等設備相關(guān)信息的，向調(diào)度端和集控站的傳送，同時也能夠接受調(diào)度端和集控站的控制命令，并且將控制命令向變電站的智能設備進行轉(zhuǎn)發(fā)。

該設備獨立于整個變電站的后臺監(jiān)控系統(tǒng)，既可以采用單機模式進行工作也可以采用雙機熱備模式進行工作。

在整個智能化變電站中遠程通信設備顯得格外的重要，能夠進行信息的交互控制，真正的實現(xiàn)自動化、智能化、互聯(lián)化，在無人值班的變電站中突顯了它重要的調(diào)度功能。

3.4 規(guī)約轉(zhuǎn)換器

UDN-501規(guī)約轉(zhuǎn)化器在智能化變電站中用于多種測量裝置、繼電保護等智能電子設備與地方監(jiān)控、遠方通信和故障信息等遠程通信裝置。其主要的工作模式為：將傳統(tǒng)的遙信、遙測、電度量和故障信息等進行轉(zhuǎn)換然后上傳，在完成主站的控制命令之后進行下行轉(zhuǎn)換和發(fā)送功能。

UDN-501為了能夠更好的進行規(guī)約化轉(zhuǎn)換和信息的預處理，以間隔為單位接入傳統(tǒng)的規(guī)約設備當中。讓后進行傳統(tǒng)的規(guī)約數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換工作。可將繼電器上送的擾動數(shù)據(jù)、非COMTRADE標準的錄波文件轉(zhuǎn)換為標準的COMTRADE文件，并對本間隔歷史數(shù)據(jù)做合適的存儲。

4 結(jié)語

智能化電網(wǎng)的設計建造有助于通過促進可再生能源的開發(fā)利用、實現(xiàn)低碳節(jié)能的核心理念來達到在一定程度上解決中國和世界所面臨的能源危機的問題。伴隨著智能化電網(wǎng)概念隨之而生的另一個概念就是智能化變電站的產(chǎn)生，智能化變電站的設計建造是整個智能化電網(wǎng)的重要基礎和重要的支撐，同時也是智能化電網(wǎng)改造的核心問題所在。所以通過對智能化變電站的研究可以加速智能化電網(wǎng)的研究。

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