淺議變電站高壓電氣智能設(shè)備的發(fā)展情況

王睿萱

【摘 ?要】隨著全球經(jīng)濟(jì)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，電力系統(tǒng)也以突飛猛進(jìn)的發(fā)展速度為人類生產(chǎn)生活提供著巨大的便利。然而，隨著用電需求的提升和電網(wǎng)規(guī)模的一再擴(kuò)大，電力系統(tǒng)的安全隱患也開始出現(xiàn)。在這種情況下，智能電力系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)劃在世界范圍內(nèi)成為一種趨勢(shì)。我國也將智能變壓站的開發(fā)試驗(yàn)列為國家電網(wǎng)規(guī)劃的重要部分，提出了適宜我國自己的高壓設(shè)備智能化的概念，并對(duì)高壓設(shè)備及其智能組件的配置提出了相應(yīng)的技術(shù)要求。

【關(guān)鍵詞】智能變電站;高壓設(shè)備;智能化

文中對(duì)高壓設(shè)備智能化進(jìn)行了概述，提出了智能變電站高壓設(shè)備的智能化需求，并主要從兩個(gè)方面對(duì)其進(jìn)一步探討與說明。

一、智能變電站的概念及基本特征

隨著人類社會(huì)的不斷進(jìn)步，全球經(jīng)濟(jì)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的都得到了飛速的發(fā)展，電力系統(tǒng)與人們的切身生活和生產(chǎn)息息相關(guān)。智能電網(wǎng)首先在歐美國家試運(yùn)行并取得了很好的收效，這就為全世界的智能電網(wǎng)的發(fā)展開辟了安全、高效和環(huán)保的全新的發(fā)展空間。智能變電站是指以全站信息數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化為基礎(chǔ)，體現(xiàn)信息平臺(tái)的共享，通過自動(dòng)對(duì)信息進(jìn)行采集、控制、分析、測(cè)量等實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)控制與在線協(xié)同互動(dòng)的一種先進(jìn)可靠又低碳環(huán)保的高性能的變電站。智能變電站極大程度地提高了變電站的運(yùn)行性能;智能變電站不僅有效地支持了電網(wǎng)的安全運(yùn)行，而且實(shí)現(xiàn)了靈活接入和退出可再生能源。智能變電站的通信平臺(tái)和全站信息采用數(shù)字化處理并實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化及網(wǎng)絡(luò)化管理，智能變電站的信息應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了很好地互動(dòng)。智能變電站更好地體現(xiàn)了安全可靠、高效互動(dòng)的特點(diǎn)。

二、智能變電站的發(fā)展背景和基本狀況

隨著國家電網(wǎng)公司智能電網(wǎng)規(guī)劃的推行實(shí)施，綜合自動(dòng)化變電站被逐漸淘汰，取而代之的是伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展而興起的數(shù)字化變電站。數(shù)字化變電站實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息的標(biāo)準(zhǔn)化和平臺(tái)共享，使變電站的經(jīng)濟(jì)性能得到大幅提高，同時(shí)變電站更易于統(tǒng)一化管理和維護(hù)，變電站本身的各項(xiàng)功能也都得到了良好地提升，如變電站內(nèi)部數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)更加規(guī)范，其與外界建立的開放網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)也更加科學(xué)。數(shù)字化變電站結(jié)合光電互感器的應(yīng)用，在IEC61850（DL/T860）標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范指導(dǎo)下，已經(jīng)漸漸在工程實(shí)踐領(lǐng)域得以應(yīng)用。然而數(shù)字化并不等同于智能化。隨著在工程實(shí)際中人們對(duì)變電站功能要求的不斷提升，高級(jí)智能變電站已經(jīng)成為一種迫切的發(fā)展趨勢(shì)。經(jīng)過多年的積累應(yīng)用，數(shù)字化變電站的很多效果還是值得推廣的。智能變電站的提出正是建立在在數(shù)字化換變電站的基礎(chǔ)之上。只不過，智能變電站的數(shù)字化程度更深，其所有設(shè)備（如二次設(shè)備及其輔助設(shè)備等）都經(jīng)過了統(tǒng)一建模，此外，智能變電站加強(qiáng)了其高級(jí)應(yīng)用，更突出了其自我檢測(cè)的智能性能。

三、智能變電站高壓設(shè)備智能化成為一種需求

我國在國內(nèi)一些相關(guān)智能設(shè)備供應(yīng)商、高等院校及相關(guān)科研人員的參與下，提出了適宜于我國的高壓設(shè)備智能化的概念。

（一）高壓設(shè)備智能化（智能設(shè)備）概述。智能設(shè)備是指一次設(shè)備和智能組件的有機(jī)結(jié)合體，具有測(cè)量數(shù)字化、控制網(wǎng)絡(luò)化、狀態(tài)可視化、功能一體化和信息互動(dòng)化特征的高壓設(shè)備，是高壓設(shè)備智能化的簡(jiǎn)稱。它是智能變電站不同于其他變電站的最主要的區(qū)別，是智能變電站最重要的構(gòu)成部分之一。智能組件的由若干智能電子裝置集合組成，承擔(dān)宿主設(shè)備的測(cè)量、控制和監(jiān)測(cè)等基本功能;在滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，智能組件還可承擔(dān)相關(guān)計(jì)量、保護(hù)等功能。總體來說，智能設(shè)備是一次設(shè)備與智能組件的有機(jī)結(jié)合。

（二）高壓設(shè)備智能化需求有關(guān)探討。智能組件的發(fā)展經(jīng)歷了目前階段、過渡階段以及成熟階段。在智能組件的目前階段（又稱試點(diǎn)階段），起保護(hù)、控制等作用的智能組件都是采用外置的安裝方式。傳統(tǒng)的一次設(shè)備（高壓設(shè)備）與傳統(tǒng)的二次設(shè)備（智能組件）構(gòu)成一個(gè)松散的、不嚴(yán)格的“智能設(shè)備”，高壓設(shè)備與智能組件十分契合地形成了間隔層和過程層。隨后，智能組件逐漸開始嘗試進(jìn)行嵌入式的安裝，這樣就使得當(dāng)初高壓設(shè)備與智能組件較松散的組合出現(xiàn)了緊湊的趨勢(shì)，這一時(shí)期正是智能組件發(fā)展的過渡時(shí)期。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，嵌入式的智能組件越來越廣泛地運(yùn)用在智能電網(wǎng)系統(tǒng)中，可以集成的智能組件也在不斷增加，使得高壓設(shè)備和智能組件越來越融合為一個(gè)整體，漸漸形成了真正的一體化智能設(shè)備。

（三）高壓設(shè)備智能化的有關(guān)技術(shù)原則。我國十分重視智能電網(wǎng)系統(tǒng)的試驗(yàn)和推行。現(xiàn)階段根據(jù)各個(gè)試點(diǎn)的不同特征和性質(zhì)，我國制定了不同的智能設(shè)備技術(shù)原則。

1 基本技術(shù)要求。對(duì)高壓設(shè)備或其部件的相關(guān)參量進(jìn)行就地?cái)?shù)字化測(cè)量，測(cè)量結(jié)果可根據(jù)需要發(fā)送至站控層網(wǎng)絡(luò)或/和過程層網(wǎng)絡(luò)，用于高壓設(shè)備或其部件的運(yùn)行與控制。所屬參量包括變壓器油溫、有載分接開關(guān)分接位置，開關(guān)設(shè)備分、合閘位置等。

2 高壓設(shè)備的智能化原則和要求。需要智能化的高壓設(shè)備應(yīng)該是或故障率相對(duì)較高，或故障影響較大，具有自監(jiān)測(cè)、自診斷的需求和價(jià)值，除變壓器、斷路器/高壓組合電器設(shè)備之外，電力電纜、電抗器、避雷器等高壓設(shè)備也可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行智能化。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)遵從可靠、高效、經(jīng)濟(jì)的綠色電網(wǎng)理念，兼顧以下幾個(gè)方面的因素，統(tǒng)籌確定：（a）高壓設(shè)備在電網(wǎng)中的重要性。決定高壓設(shè)備重要性的因素包括電壓等級(jí)、容量、冗余情況、用戶類別、故障影響及其發(fā)生幾率等;（b）自監(jiān)測(cè)技術(shù)本身的可靠性及其對(duì)宿主設(shè)備可靠性的影響等;（c）自監(jiān)測(cè)技術(shù)的成本，有無更加經(jīng)濟(jì)的替代方案（如帶電監(jiān)測(cè)）等。綜合權(quán)衡考慮安全、經(jīng)濟(jì)、維護(hù)等方面的要求，最終確定適合的方式。

四、電子式互感器的特點(diǎn)

電子式互感器主要利用的是光電技術(shù)的數(shù)字化設(shè)備，它可以直接接口數(shù)字化的保護(hù)盒監(jiān)控設(shè)備。它比起傳統(tǒng)的電磁感應(yīng)式電流互感器有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）高低壓完全分離，較高的安全性和良好的絕緣性：傳統(tǒng)的電磁式互感器的被測(cè)高壓信號(hào)和二次線圈利用鐵芯進(jìn)行耦合，較為復(fù)雜的絕緣結(jié)構(gòu)，成本也隨著輸出電壓的等級(jí)呈現(xiàn)出明顯的指數(shù)關(guān)系上升。電子式互感器則是把高壓信號(hào)使用具有良好絕緣性的光纖傳輸給二次設(shè)備，這樣就簡(jiǎn)化了絕緣結(jié)構(gòu)，電壓越高，則越顯示了其在性價(jià)比方面的優(yōu)勢(shì)。

2）電子式互感器使用光纜傳輸信號(hào)，而不是使用電纜傳輸信號(hào)，高低壓完全分離，不會(huì)發(fā)生電壓互感器的二次回路短路或者電流互感器二次開路對(duì)設(shè)備和人身的危害，在最大程度上提高了其安全性和可靠性。它沒有鐵芯，因此就不存在磁飽和和鐵磁諧振等問題;傳統(tǒng)的電磁式電流互感器包含鐵芯，因此就會(huì)存在磁飽和，鐵磁諧振等問題。在原理上二者也有本質(zhì)的區(qū)別，電子式互感器因其不使用鐵芯所以徹底杜絕了磁飽和，鐵磁諧振等問題，其運(yùn)行狀態(tài)響應(yīng)良好，保證了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

結(jié)語

高壓設(shè)備智能化的一個(gè)很重要的實(shí)現(xiàn)手段就是將在線監(jiān)測(cè)技術(shù)與常規(guī)高壓設(shè)備結(jié)合起來。監(jiān)測(cè)技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用，使得智能高壓設(shè)備能夠更好地完成自我檢測(cè)和自我評(píng)估，實(shí)時(shí)對(duì)變電設(shè)備的各項(xiàng)功能狀態(tài)進(jìn)行分析和預(yù)警，從而達(dá)到真正的高壓設(shè)備智能化。高壓設(shè)備智能化勢(shì)必成為電力系統(tǒng)的主流發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)：

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[2]宋友文.智能變電站一次設(shè)備智能化技術(shù)探討[J].中國電力教育，2012（06）：154-155.

（作者單位：國網(wǎng)山西省電力公司檢修公司）