220kV智能變電站設(shè)計(jì)及可靠性分析

李宛潼

摘 要：隨著社會(huì)的飛速發(fā)展與電氣設(shè)施的普及，原有的老舊電力系統(tǒng)已經(jīng)很難滿足當(dāng)前人們的日常使用強(qiáng)度，甚至頻繁出現(xiàn)老舊電網(wǎng)崩潰的事故發(fā)生，不但造成了諸多企業(yè)的財(cái)產(chǎn)損失，更對(duì)城市居民的使用日常有了嚴(yán)重的影響，所以新的城市電網(wǎng)建設(shè)相對(duì)于城市發(fā)展迫在眉睫。本文針對(duì)如何加強(qiáng)城市電網(wǎng)做核心論題，并將智能變電站的概念融入城市電網(wǎng)的建設(shè)中，分析可行性的同時(shí)并對(duì)尚且存在的問(wèn)題提出一些建議。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；變電站設(shè)計(jì)；可靠性

中圖分類(lèi)號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

城市電網(wǎng)的發(fā)展一直是我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的基礎(chǔ)，隨著用電設(shè)備的普及同時(shí)對(duì)全國(guó)各地的電網(wǎng)要求也日益加劇，一方面加重了電網(wǎng)方面管理負(fù)擔(dān)，更導(dǎo)致電力系統(tǒng)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，為使用上埋下了深深隱患。再者電力資源的運(yùn)轉(zhuǎn)直接影響到環(huán)境資源的消耗，依照現(xiàn)如今可持續(xù)發(fā)展觀為前提理念來(lái)說(shuō)，無(wú)法做到節(jié)能減排和綠色發(fā)展便注定被社會(huì)發(fā)展所摒棄，故而新型智能變電站的發(fā)展是我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)必然趨勢(shì)。

1 智能變電站的概念

城市電網(wǎng)的鋪設(shè)離不開(kāi)變電站的輸配與統(tǒng)籌，只有變電站的正常運(yùn)行才能夠?qū)⒂秒娨园踩男问捷斔偷匠鞘械拿恳惶帲悄芑@一概念的產(chǎn)生，源自于城市所面臨日益匱乏的用電需求壓力，為滿足區(qū)域電網(wǎng)與新能源的大規(guī)模接入，自然針對(duì)變電站這一核心的處理效能進(jìn)行更高的規(guī)劃。

所謂智能變電站的定義在于將設(shè)備與國(guó)際接軌，將信息智能化的發(fā)展應(yīng)用在電網(wǎng)領(lǐng)域的管理上，從而將高效、穩(wěn)固和集中的目標(biāo)運(yùn)用到可持續(xù)發(fā)展的理念中，用以塑造更加智能化的設(shè)備頂替原有變電站平臺(tái)的落后與低效，最終依靠科學(xué)的手段將控制管理與理性分析應(yīng)用在城市電網(wǎng)的鋪設(shè)上。

相較于傳統(tǒng)的變電站設(shè)計(jì)，智能變電站有更加完善的操作性能與信息共享的憑條，同時(shí)對(duì)于線路梳理也有著非常可觀的優(yōu)勢(shì)，滿足城市電網(wǎng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性的同時(shí)更有眾多未來(lái)發(fā)展的可能性，從而真正將自動(dòng)化科學(xué)管理運(yùn)用到生活中。

此外，從現(xiàn)有情況來(lái)探究，智能化變電站讓電力的統(tǒng)籌更有效率，非常明顯地對(duì)設(shè)備有事故方面預(yù)估，不但保障了城市基本用電的需求，更減少了因?yàn)閿嚯姸鴮?dǎo)致的經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失。而針對(duì)信息的共享方面也有別于傳統(tǒng)變電站，通過(guò)智能化的統(tǒng)籌可以將圖像與環(huán)境等信息更加及時(shí)地輸送給必要單位，使得站點(diǎn)信息的傳輸更加富有效率且安全可靠。同樣自動(dòng)化的變電站操作模式，也可以減少變電站在工作過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)，更可以通過(guò)數(shù)字化的信息為維修人員提供更加確切的數(shù)據(jù)預(yù)警，從而提高了城市電網(wǎng)的穩(wěn)定性。

2 智能變電站的構(gòu)建

如何構(gòu)建智能變電站對(duì)于設(shè)計(jì)與規(guī)劃行業(yè)屬于一個(gè)新的領(lǐng)域，根據(jù)當(dāng)前國(guó)際已有的智能變電站作為參照標(biāo)準(zhǔn)共分為3個(gè)部分。

2.1 過(guò)程層

主要通過(guò)電子互感器以及智能單元、智能以此設(shè)備等智能組件組成，同時(shí)還包括變壓器、電流互感器、斷路器、電壓互感器以及隔離開(kāi)關(guān)等組成，同時(shí)還有一些其他的智能電子裝置，過(guò)程層主要利用電子式互感器以及智能化變壓器實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)智能化控制。

2.2 間隔層

主要由以太網(wǎng)串聯(lián)起來(lái)的二次設(shè)備如RCS保護(hù)設(shè)備、RCS測(cè)控設(shè)備以及IED監(jiān)測(cè)功能設(shè)備組等組成。間隔層通過(guò)數(shù)據(jù)鏈接，再作用與一次設(shè)備上，從而實(shí)現(xiàn)傳感器、控制器以及遠(yuǎn)程輸入信息之間的通信。

2.3 站控層

站控層主要有工作站、運(yùn)動(dòng)站以及監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、站域控制系統(tǒng)以及時(shí)鐘系統(tǒng)等組成，以實(shí)現(xiàn)對(duì)全站設(shè)備整體監(jiān)控和數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、能量反饋信息采集以及變電站保護(hù)管理控制等。 基于以上3個(gè)結(jié)構(gòu)層次的相互組合，避免了因?yàn)槎谓泳€所導(dǎo)致的事故發(fā)生概率，與此同時(shí)更增強(qiáng)了用電過(guò)程中的穩(wěn)定性，使之安全系數(shù)大大提升同時(shí)，更對(duì)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確與實(shí)施性提供了保障。

3 220kV變電站智能化設(shè)計(jì)

3.1 一次設(shè)備的智能化

220kV智能變電站的一次設(shè)備智能化應(yīng)該按照實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)整應(yīng)用，并在綜合變壓器內(nèi)采用電子式傳感器，通過(guò)光纜將傳感信號(hào)輸送到控制單位，從而達(dá)到多方面聯(lián)合形式聯(lián)動(dòng)，有效縮短智能變電站因?yàn)楣收隙鴮?dǎo)致的維護(hù)周期，同時(shí)更可以針對(duì)閉合環(huán)回路進(jìn)行更精確的控制，實(shí)現(xiàn)從電路控制到一次設(shè)備智能化的統(tǒng)籌過(guò)程，最終確保電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

3.2 二次設(shè)備智能網(wǎng)絡(luò)化

（1）站控層設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化

在原有站控層管理的基礎(chǔ)上建立一個(gè)自動(dòng)化監(jiān)控室全程監(jiān)控智能變電站的運(yùn)行，結(jié)合變電站智能化的設(shè)備將智能控制和自主管理變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，同時(shí)工作人員在站控層設(shè)備中也能夠得到良好的工作環(huán)境與更加科學(xué)化的操作模式，方便了管理智能變電站的設(shè)備同時(shí)，更提高效率為城市電網(wǎng)的穩(wěn)定性提供了保障。

（2）間隔層設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化

間隔層涵蓋了監(jiān)測(cè)、計(jì)量、錄波和保護(hù)系統(tǒng)等多方面操作組成，所以在整個(gè)系統(tǒng)操作中占據(jù)著非常重要的地位。所以在間隔層的監(jiān)控系統(tǒng)失效后，必須仍能夠滿足獨(dú)立監(jiān)控本層其他設(shè)備的職能需求，故而必須設(shè)置專門(mén)獨(dú)立的控制設(shè)備與保護(hù)性設(shè)備，且全面覆蓋于間隔層的區(qū)域，確保實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與間隔層的設(shè)備正常管理。

（3）過(guò)程層設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化

過(guò)程層中的設(shè)備有相互的獨(dú)立性與關(guān)聯(lián)性，故而在運(yùn)行中非常復(fù)雜，所以在此處必須著重強(qiáng)調(diào)設(shè)備的過(guò)渡與自我監(jiān)測(cè)的效能，這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備獨(dú)立自檢的可能性，免去了人工檢查的繁瑣，同時(shí)，更能夠通過(guò)科學(xué)手段將設(shè)備的采樣信息共享到其余多個(gè)設(shè)備中進(jìn)行統(tǒng)籌，并在變電站通用協(xié)議的范圍內(nèi)，簡(jiǎn)化管理人員與系統(tǒng)數(shù)據(jù)的工作流程。

3.3 智能變電站設(shè)計(jì)中涉及的關(guān)鍵技術(shù)

（1）電子式互感器

電子式互感器是智能變電站重要的技術(shù)環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)電磁式互感器由于其成本高、絕緣復(fù)雜精度低不適用于智能變電站中。其暫態(tài)輸出電流的畸變可能導(dǎo)致電網(wǎng)運(yùn)行的安全性受影響，同時(shí)PT也會(huì)由于電磁諧振而產(chǎn)生過(guò)電壓，使得電氣設(shè)備無(wú)法正常運(yùn)行。而電子式互感器具有抗電磁干擾性強(qiáng)，測(cè)量精確、頻率響應(yīng)范圍寬、不會(huì)出現(xiàn)PT諧振和體積小的優(yōu)勢(shì)，使得電子式互感器得以廣泛應(yīng)用于智能化變電站中。

（2）智能化開(kāi)關(guān)

智能開(kāi)關(guān)是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子式互感器以及電力電子技術(shù)將信息技術(shù)與傳統(tǒng)的高壓電器設(shè)備組合起來(lái)的智能化高壓電器。智能開(kāi)關(guān)是有微機(jī)控制的，其執(zhí)行單元為電力電子器件，智能開(kāi)關(guān)可以測(cè)量大量的數(shù)字量和模擬量信息，其控制裝置必須就地安裝。具有的功能包括：智能感知，波形精確控制的跳、合閘角度和時(shí)間，故障預(yù)報(bào)，運(yùn)行狀態(tài)的智能化評(píng)估和監(jiān)測(cè)，專家人工智能判定和信息網(wǎng)絡(luò)化共享。

結(jié)語(yǔ)

國(guó)家的發(fā)展離不開(kāi)城市電網(wǎng)的發(fā)展，只有電力穩(wěn)定且滿足當(dāng)前日常生產(chǎn)與生活的需求，才能夠保證城市經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步提升，而智能變電站是我國(guó)現(xiàn)如今著重開(kāi)發(fā)的新型項(xiàng)目，也是未來(lái)變電站發(fā)展的必然趨勢(shì)，所以熟知這一新型技術(shù)的同時(shí)將它合理運(yùn)用在城市電網(wǎng)的鋪設(shè)中去，才能夠替換掉傳統(tǒng)變電站的工作模式，從而在信息化時(shí)代中更科學(xué)地進(jìn)行管理，提高電力系統(tǒng)對(duì)城市基礎(chǔ)建設(shè)的可靠性，并逐步走入到日常生活中去。

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