智能牽引變電所一次設(shè)備智能化技術(shù)

王堯

摘要

牽引變電所一次設(shè)備智能化技術(shù)承載供電設(shè)備運(yùn)行、檢測、保護(hù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)隱患，有著重要作用。一次設(shè)備智能化技術(shù)包含斷路器、互感器、電源開關(guān)等，全面分析智能牽引變電站設(shè)計(jì)與采樣算法有助于推動智能牽引變電所一次設(shè)備智能化技術(shù)。鑒于此，筆者結(jié)合實(shí)踐研究，就智能牽引變電所一次設(shè)備智能化技術(shù)展開分析。

【關(guān)鍵詞】智能牽引變電所 一次設(shè)備 智能化技術(shù)

在過去，變電所內(nèi)傳感器符合絕緣、電磁飽、電磁共振等缺少系統(tǒng)的信息模型，嚴(yán)重影響著變電站與保護(hù)系統(tǒng)完善。現(xiàn)階段，智能牽引變電所一次設(shè)備智能化技術(shù)的出現(xiàn)有效解決了這一問題，對供電安全性、穩(wěn)定性有著重要影響，同時(shí)也為牽引變電站運(yùn)營管理提供了便利條件。

1 智能牽引變電所

智能牽引變電所通過數(shù)據(jù)信息搜集完成牽引變電所數(shù)據(jù)分享與操作控制，實(shí)現(xiàn)了線上監(jiān)督控制。變電所數(shù)字化一次設(shè)備分為間隔層（保護(hù)設(shè)備、故障錄波器、系統(tǒng)測控）、站控層（主機(jī)、工作站、遠(yuǎn)動通信設(shè)備）、過程層（互感器、斷路器）。智能牽引變電所有著全過程線上控制、故障診斷、數(shù)據(jù)共享優(yōu)勢。牽引變電所成分布式，屬于本地網(wǎng)絡(luò)化智能牽引變電所。但是，智能牽引變電所怎樣用于供電系統(tǒng)中成為重要研究內(nèi)容。牽引變電所的出現(xiàn)促進(jìn)了變電站保護(hù)與自動化技術(shù)水平提升，光電技術(shù)傳感器檢測電壓與電流、光纖網(wǎng)絡(luò)通訊等智能化技術(shù)進(jìn)一步推動了智能化變電站的繼電保護(hù)與自動化技術(shù)，這對供電系統(tǒng)保護(hù)控制有著重要作用。現(xiàn)階段，智能牽引變電所得到了大范圍推廣應(yīng)用，不過在一些細(xì)則問題上值得進(jìn)一步優(yōu)化。首先，盡管互感器已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在保護(hù)自動化設(shè)備的電流與電壓信號，不過變電站保護(hù)大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)仍然有待提升。相對于發(fā)達(dá)國家，我國智能牽引變電站技術(shù)仍然處于落后水平，部分設(shè)備與系統(tǒng)兼容性有待進(jìn)一步優(yōu)化。總而言之，智能牽引變電站保護(hù)與自動化系統(tǒng)需要引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)提升自動化信息技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)穩(wěn)定性，制定信息共享備份保護(hù)單元與信息共享的信號備份措施。

2 電流互感器

現(xiàn)階段，工程場地很多設(shè)備能夠借助現(xiàn)場總線實(shí)現(xiàn)連接，而后通過通訊協(xié)議完成數(shù)據(jù)通訊的連接。但是根據(jù)現(xiàn)階段工程基礎(chǔ)條件看，通訊機(jī)電一體化、芯片嵌入、標(biāo)準(zhǔn)等實(shí)現(xiàn)了不同程度的變化，將現(xiàn)場設(shè)備層中測量和控制實(shí)現(xiàn)了分化。而整個(gè)系統(tǒng)控制中，通過拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)我們可以知道通訊媒介現(xiàn)場總線包括內(nèi)容只有現(xiàn)場控制器、人機(jī)界面管理。目前，已有少數(shù)現(xiàn)場總線組織能夠?qū)偩€通訊協(xié)議進(jìn)行制定。這樣一來，如果現(xiàn)場嵌入式控制設(shè)備、控制器、儀表等和協(xié)議相吻合，那么就能夠利用現(xiàn)場總線的連接完成系統(tǒng)控制。第一，電子式互感器。電子式互感器包含ECT與EVT，有源與無源，有著測量準(zhǔn)確度高、暫態(tài)相應(yīng)迅速的優(yōu)勢，值得在牽引供電系統(tǒng)中擴(kuò)大推廣應(yīng)用。不過，目前我國在無源電子式互感器動態(tài)性與穩(wěn)定性上處于研究階段，有源式互感器應(yīng)用較多。電子式電流互感器是通過Rogowski羅氏線圈進(jìn)行傳感以及電氣設(shè)備高壓部分的電勢相等，傳感器轉(zhuǎn)為數(shù)字信號，合并單元接收并處理電子模塊的數(shù)據(jù)，進(jìn)行電流、電壓信號協(xié)同處理，根據(jù)要求把檢測數(shù)據(jù)輸出為二次設(shè)備應(yīng)用。載流導(dǎo)體穿過線圈中間，導(dǎo)體中通過電流會有一個(gè)感應(yīng)電動勢存在線圈兩側(cè)，計(jì)算輸出電流積分獲得感應(yīng)電動勢，也就是Rogowski羅氏線圈感應(yīng)信號和監(jiān)測電流變化率為正向比。合并單元信號接收是借助電子式電流互感器的數(shù)字輸出信號。但是，合并單元采樣頻率有著穩(wěn)定性特點(diǎn)。按照FFT計(jì)算方法，采樣數(shù)變化性并不適合智能變電所三相電流、電壓信號同步。對此，額選擇相位差優(yōu)化計(jì)算能夠?qū)崿F(xiàn)三相電流、電壓信號采樣同步。

3 智能斷路器與智能終端及其應(yīng)用

一次設(shè)備智能化設(shè)計(jì)方法包含2種：第一，斷路器和智能控制單元嵌套生成一體化智能斷路器，接口兼容TCP/IP網(wǎng)路通訊協(xié)議。第二，智能控制單元作為單獨(dú)系統(tǒng)生成智能終端，安裝于隔離開關(guān)、斷路器周圍并與智能終端連接完成一次設(shè)備智能化。實(shí)時(shí)監(jiān)督控制一次設(shè)備運(yùn)行并搜集信息展開操作控制，一個(gè)間隔中可以達(dá)到智能保護(hù)與控制功能。過程層內(nèi)經(jīng)過智能終端作為非智能一次設(shè)備提供了標(biāo)準(zhǔn)化智能接口，添加TCP/IP協(xié)議的智能控制單元展開通訊監(jiān)督控制。同時(shí)，借助光纖網(wǎng)絡(luò)保證信息的快速傳遞，利用該方案取締了間隔層和過程層的電纜。現(xiàn)階段，我國智能化牽引變電所是常見方案為斷路器和智能終端融合。

現(xiàn)階段我國配電覆蓋面積較廣：鄉(xiāng)鎮(zhèn)電網(wǎng)、城市電網(wǎng)。其中農(nóng)村電網(wǎng)選擇架空線方法;城市電網(wǎng)為電纜網(wǎng)。其中一次設(shè)備包含：配電變壓器、配電開關(guān)等。它們具有自動控制、通訊、測量功能。現(xiàn)階段，我國使用的二次設(shè)備包含：TTU、FTU、DTU等系統(tǒng)。一次設(shè)備和二次測流、通訊功能，實(shí)現(xiàn)了配電終端和配電設(shè)備的有效結(jié)合。其中包含：遠(yuǎn)程控制、環(huán)網(wǎng)控制、保護(hù)動作等運(yùn)用。設(shè)備有現(xiàn)場總線、網(wǎng)絡(luò)通訊、光纖通訊效果完成了子站之間、子站對現(xiàn)場單元、主站對現(xiàn)場單元、主站對子站等連接。另一方面，電力主站通訊的實(shí)現(xiàn)包含：GIS線上管理、SCADA控制、電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析等功能，打破了以往電氣自動化系統(tǒng)模式弊端，有效實(shí)現(xiàn)了更為完善的調(diào)度。選擇一體化構(gòu)架方式，將分布式的網(wǎng)絡(luò)綜合集成系統(tǒng)達(dá)到了管理控制一體化效果，軟件平臺和計(jì)算機(jī)技術(shù)體現(xiàn)了開放式性能，并且實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)跨平臺接口供應(yīng)，與CIS、MIS負(fù)控等自動化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了有效的集成。

4 結(jié)語

綜合分析，牽引變電所作為電氣化鐵路核心，智能牽引變電所打破了傳統(tǒng)運(yùn)行模式，探索了新的技術(shù)發(fā)展。筆者分別從：智能牽引變電所電、流互感器、智能斷路器與智能終端及其應(yīng)用，三方面展開分析，希望對智能牽引變電所一次設(shè)備智能化技術(shù)發(fā)展起到幫助性作用。

參考文獻(xiàn)

[1]楊斯泐，李強(qiáng)，董文哲.智能牽引供電系統(tǒng)現(xiàn)場試驗(yàn)評估技術(shù)研究[J/OL].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2018（14）.

[2]崔建強(qiáng)，牛建軍.智能牽引變電所關(guān)鍵技術(shù)的探討[J].電氣開關(guān)，2017（02）.

[3]王紅軍.智能牽引變電所一次設(shè)備智能化技術(shù)研究[J]，高速鐵路技術(shù)，2017（01）.

[4]劉旭南，趙麗娟，蓋東民，杜章雨，都良英.基于采煤機(jī)可靠性的智能牽引調(diào)速系統(tǒng)研究[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2016（07）.