智能變電站中電力一次設(shè)備的智能化設(shè)計(jì)及發(fā)展分析

王麗娜

[摘? ? 要]智能變電站的發(fā)展是科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的結(jié)果，也符合社會(huì)生活需要的發(fā)展?；诖?，以智能變電站的電力一次設(shè)備的智能化設(shè)計(jì)以及發(fā)展為研究主題進(jìn)行探討。介紹了智能變電站的概念、特征以及構(gòu)成，分析了智能變電站電力一次設(shè)備的智能化設(shè)計(jì)，最后提出了電力一次設(shè)備的智能化設(shè)計(jì)的發(fā)展展望，以促進(jìn)智能變電站一次設(shè)備的智能化設(shè)計(jì)以及發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]電力一次設(shè)備;智能化;智能變電站;智能化設(shè)計(jì)

[中圖分類號(hào)]TM63 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）04–00–02

Analysis on the Intelligent Design and Development of the Primary

Power Equipment in the Intelligent Substation

Wang Li-na

[Abstract]The development of smart substations is the result of advances in science and technology， and is also a development that meets the needs of social life. Based on this， this article discusses the intelligent design and development of power primary equipment in smart substations as the research theme. First， it briefly introduces the concept， characteristics and composition of smart substations， and then analyzes the intelligent design of power primary equipment in smart substations. Finally， the development prospect of the intelligent design of power primary equipment is proposed， and it is expected to be helpful to the development of smart substations in the future， and to provide a certain reference for the intelligent design and development of primary equipment of smart substations.

[Keywords]power primary equipment; intelligence; intelligent substation; intelligent design

1 智能變電站的相關(guān)概念

1.1 定義

智能變電站是由先進(jìn)、集成和環(huán)保的智能化設(shè)備組成的，借用智能化設(shè)備搭建形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)信息化平臺(tái)，具有對(duì)電力系統(tǒng)的相關(guān)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化處理、調(diào)節(jié)相關(guān)電力系統(tǒng)出現(xiàn)的故障問(wèn)題以及完成的電力系統(tǒng)的全方位實(shí)時(shí)控制的功能。在現(xiàn)代化社會(huì)中，智能變電站擁有節(jié)能、環(huán)保、穩(wěn)定性高的優(yōu)點(diǎn)，非常符合當(dāng)今時(shí)代的綠色環(huán)保、走可持續(xù)發(fā)展的道路。智能變電站所擁有的網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)將整個(gè)電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息收集起來(lái)，利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，不僅可以起到維護(hù)電力系統(tǒng)的功能，而且擁有進(jìn)行在線監(jiān)督控制其他電力系統(tǒng)的應(yīng)用程序，利用計(jì)算機(jī)處理電力系統(tǒng)運(yùn)行問(wèn)題，在線進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，保證電力系統(tǒng)的正?；\(yùn)行。

1.2 特征

智能化變電站是順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的潮流的產(chǎn)物，它的建設(shè)發(fā)展是滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的美好生活需要的必然結(jié)果。從目前智能化變電站的建設(shè)情況來(lái)看，其具有4大特征。

①在線數(shù)據(jù)處理。通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)收集、記錄以及分析電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)即可對(duì)電力運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行在線控制，保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的各項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)到達(dá)制定的標(biāo)準(zhǔn)。②電力系統(tǒng)高度集成化。智能變電站的構(gòu)建借助了很多先進(jìn)的電力設(shè)備儀器，使得整個(gè)電力系統(tǒng)連接成為一個(gè)系統(tǒng)化的網(wǎng)絡(luò)，管理人員可憑借這個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來(lái)掌握整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)作。③信息實(shí)現(xiàn)高度的共享化。互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)時(shí)代，所有的數(shù)據(jù)信息都可以通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)形成一個(gè)大的數(shù)據(jù)平臺(tái)，為各個(gè)區(qū)域的電力系統(tǒng)智能化運(yùn)行提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支持。④智能化的設(shè)備。現(xiàn)在的電力系統(tǒng)的運(yùn)行和保護(hù)講究質(zhì)量和運(yùn)行的速度，而使用智能化的設(shè)備則是為智能變電站系統(tǒng)的形成提供了一個(gè)工具。

這四大特征使得變電站相比較傳統(tǒng)的變電站而言，更加實(shí)用，更加適合現(xiàn)代社會(huì)人們的需要。智能化變電站的建設(shè)是數(shù)字化信息技術(shù)和先進(jìn)設(shè)備的有機(jī)融合，它的發(fā)展極大地促進(jìn)了變電站功能效果與增強(qiáng)，提高了電力設(shè)備的應(yīng)用性能。

1.3 構(gòu)成

在智能變電站建設(shè)中，它主要由過(guò)程層、站控層以及間隔層構(gòu)成。其中，過(guò)程層主要是發(fā)揮監(jiān)測(cè)電力數(shù)據(jù)的作用。它是用于對(duì)電力量和電氣設(shè)備運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，獲取電氣設(shè)備和電力量實(shí)時(shí)運(yùn)行的數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)傳送進(jìn)入電氣系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)中，及時(shí)地更新數(shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，讓電力指揮中心能夠?qū)Ρ确治稣顟B(tài)下電氣設(shè)備運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)的差距，以便規(guī)劃安排下一步的電力系統(tǒng)的運(yùn)行和調(diào)整計(jì)劃。站控層是發(fā)揮刷新數(shù)據(jù)信息的功能。通過(guò)對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)監(jiān)控，發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的信息匯總功能，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)地更新，將相關(guān)的運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)發(fā)送到電力系統(tǒng)的控制中心，保證工作人員能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的掌控，使得電力系統(tǒng)可以平穩(wěn)地運(yùn)行下去。在通信功能連接之前，有一層能夠在線維護(hù)和修改功能的設(shè)備的存在，它與運(yùn)行流程息息相關(guān)，這就是間隔層。它主要的功能是保護(hù)一次設(shè)備，起到一個(gè)緩沖作用。它通過(guò)匯總被隔斷的數(shù)據(jù)信息，推動(dòng)后續(xù)數(shù)據(jù)采集工作的開(kāi)展，是有效連接站控層和過(guò)程層兩個(gè)部分的重要媒介，是可以有效防止數(shù)據(jù)信息傳輸出現(xiàn)故障的保護(hù)層。

2 智能變電站電力一次設(shè)備的智能化設(shè)計(jì)

一次設(shè)備是變電站運(yùn)行中不可缺少的重要組成部分。變壓器、互感器以及斷路器等都是一次設(shè)備。開(kāi)展一次設(shè)備的智能化設(shè)計(jì)能夠最大程度地體現(xiàn)智能變電站建設(shè)的舉措。實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備的智能化是基于準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。通過(guò)一次設(shè)備的使用和布置，將自動(dòng)調(diào)節(jié)、實(shí)時(shí)監(jiān)控以及信息保護(hù)等高級(jí)功能應(yīng)用到電力設(shè)備，形成一個(gè)智能電網(wǎng)系統(tǒng)，如此一來(lái)，大量的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)就可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)形成龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的智能化數(shù)據(jù)應(yīng)用，從而展開(kāi)對(duì)電力系統(tǒng)的系統(tǒng)化集中控制。

2.1 增強(qiáng)電力系統(tǒng)自我監(jiān)測(cè)能力

進(jìn)行電力一次設(shè)備的智能化設(shè)計(jì)，有利于推動(dòng)智能變電站建設(shè)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的信息化。對(duì)此，要不斷優(yōu)化一次設(shè)備的智能化設(shè)計(jì)，通過(guò)改善一次設(shè)備的設(shè)計(jì)，完善變電站的自我監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。從電力一次設(shè)備的設(shè)計(jì)情況來(lái)看，一般設(shè)計(jì)都是采用總線路連接拓?fù)洌眉嫒輩f(xié)議原理來(lái)連接一次設(shè)備實(shí)現(xiàn)通信過(guò)程。但是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電一體化以及芯片集成的發(fā)展已經(jīng)不斷地發(fā)展和進(jìn)步，電力一次設(shè)備的運(yùn)行和設(shè)計(jì)已經(jīng)可以獨(dú)立于終端設(shè)備系統(tǒng)。對(duì)此，在電力一次設(shè)備的智能化設(shè)計(jì)中，技術(shù)人員要充分地了解通信協(xié)議，選擇合適的硬件和軟件的配置參數(shù)以及計(jì)算機(jī)控制器的性能狀況，從優(yōu)化一次設(shè)備的配置開(kāi)始，再在總線系統(tǒng)中設(shè)計(jì)出一個(gè)兼容的總線通信協(xié)議，將整個(gè)一次設(shè)備中的儀器、控制設(shè)備等全部形成一個(gè)整體，集成在一個(gè)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的全方位控制監(jiān)測(cè)，這樣一來(lái)，不僅可以極大地提升電力系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)和監(jiān)測(cè)功能，完成自動(dòng)化的電力系統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測(cè)，而且可以增強(qiáng)電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析能力，實(shí)現(xiàn)智能變電站設(shè)備的自行管理控制。

2.2 采用科學(xué)合理的智能組件

想要實(shí)現(xiàn)電力一次設(shè)備的智能化設(shè)計(jì)，就應(yīng)該在一次設(shè)備的配置上進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)。一次設(shè)備的元件配置質(zhì)量對(duì)于設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量息息相關(guān)。技術(shù)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)選擇合適的智能元件，采用合理的裝配方式將一次設(shè)備整體功能得到大幅度的提升，從根本上完成電力一次設(shè)備智能化。但是，要格外注意的是，在應(yīng)用智能元件時(shí)，要注意滿足以下三點(diǎn)要求：①在應(yīng)用智能元件時(shí)，要對(duì)整體的一次設(shè)備運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行分析，保證所使用的智能元件不會(huì)影響電力一次設(shè)備運(yùn)行的整體穩(wěn)定性。②智能元件的應(yīng)用要能夠助長(zhǎng)一次設(shè)備形成的高效數(shù)據(jù)化處理效率和自動(dòng)監(jiān)測(cè)功能，采用的智能元件的自我監(jiān)測(cè)功能以及報(bào)警性能要很高，才能夠保證一次設(shè)備的靈敏性和抗干擾性能的提升。一旦出現(xiàn)情況，設(shè)備能夠立即做出反應(yīng)。③一次設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，主要是保證對(duì)電力系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)，因此，智能元件的應(yīng)用一定要保證不能夠破壞監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，技術(shù)人員要事先進(jìn)行一下測(cè)試，保證智能元件和一次設(shè)備的兼容性能。智能組件的應(yīng)用主要是針對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中數(shù)據(jù)傳輸?shù)膭?dòng)態(tài)監(jiān)控和處理，它的作用是要增強(qiáng)一次設(shè)備的靈敏度以及受外界環(huán)境的抗干擾性。

2.3 強(qiáng)化GIS狀態(tài)檢測(cè)

在一次設(shè)備智能化設(shè)計(jì)中，GIS設(shè)備的檢測(cè)作用是不可忽視的，技術(shù)人員要格外注重GIS設(shè)備的使用，不斷強(qiáng)化GIS狀態(tài)檢測(cè)的作用。GIS狀態(tài)檢測(cè)的原理是由于其特殊的性質(zhì)，通過(guò)安裝配置好的GIS設(shè)備，它的外殼可以產(chǎn)生電磁波從而產(chǎn)生局部的放電，產(chǎn)生電流，接地線上就有放電的脈沖電流經(jīng)過(guò)，這樣一來(lái)，高頻電壓就可以按照設(shè)想的要求進(jìn)行空間傳播，完成放電檢測(cè)工作。另外，局部放電會(huì)使得電力系統(tǒng)運(yùn)行通道中的氣體含量驟增，并且SF6氣體也會(huì)出現(xiàn)發(fā)光以及分解現(xiàn)象，金屬外殼也會(huì)出現(xiàn)表面的電力波動(dòng)現(xiàn)象。在電力一次設(shè)備的運(yùn)行過(guò)程中，GIS設(shè)備的檢測(cè)作用是進(jìn)行位置信息的確定、局部放電檢測(cè)、SF6氣體密度檢測(cè)以及檢測(cè)儲(chǔ)能電機(jī)的工作狀態(tài)，通過(guò)GIS狀態(tài)檢測(cè)可以及時(shí)檢測(cè)設(shè)備出現(xiàn)的故障，提高判斷設(shè)備故障出現(xiàn)的準(zhǔn)確性。另外，技術(shù)人員要可以應(yīng)用智能化的設(shè)備開(kāi)關(guān)和溫度傳感器，提升GIS檢測(cè)在氣體密度檢測(cè)中的準(zhǔn)確度，實(shí)現(xiàn)對(duì)局部放電運(yùn)行過(guò)程中的檢測(cè)。

2.4 加強(qiáng)變壓器的檢測(cè)工作

一般情況下，一次設(shè)備中的變壓器正常運(yùn)行，電場(chǎng)的內(nèi)部布局就是處于正常的狀態(tài)下。引線以及帶點(diǎn)繞組還有油箱之間形成一個(gè)分布不均勻的電場(chǎng)，使得設(shè)備中金屬構(gòu)件以及鐵芯處于電場(chǎng)之中，達(dá)到一個(gè)電場(chǎng)運(yùn)行的正?；癄顟B(tài)。由于寄生存在的電容產(chǎn)生于油箱、高低壓繞組、鐵芯以及及金屬構(gòu)件之間，當(dāng)發(fā)生了寄生電容的融合反應(yīng)時(shí)，帶點(diǎn)繞組就會(huì)形成懸浮的電位，一旦產(chǎn)生的電位差足夠大時(shí)，就會(huì)擊破設(shè)備的絕緣體部分，逐漸產(chǎn)生漏電放電的現(xiàn)象，分解掉變壓器中的油的部分，使得設(shè)備固體中絕緣體部分逐漸地?fù)p壞，出現(xiàn)嚴(yán)重的漏電現(xiàn)象，導(dǎo)致危險(xiǎn)事故的發(fā)生。對(duì)此，技術(shù)人員要格外地注意對(duì)變壓器的檢測(cè)工作，采用特殊的變壓器的鐵芯和變電站進(jìn)行連接，做好接地工作，保證變壓器的正常運(yùn)行，防止意外事故的發(fā)生。另外，為了能夠?qū)崿F(xiàn)電力一次設(shè)備的智能化設(shè)計(jì)，技術(shù)人員要加強(qiáng)變壓器自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，讓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)成為變壓器各個(gè)組成部分的全方位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。技術(shù)人員可以采用智能處理器，分析診斷出變壓器出現(xiàn)的故障問(wèn)題，既可以保證變壓器的正常運(yùn)行，又可以在變壓器出現(xiàn)故障之后，立即發(fā)現(xiàn)故障之處，及時(shí)采取措施進(jìn)行維修工作。

3 智能變電站電力一次設(shè)備的智能化發(fā)展前景

現(xiàn)在，社會(huì)的發(fā)展日新月異，科技的發(fā)展迅速，智能化和信息化是未來(lái)各行各業(yè)發(fā)展的目標(biāo)。電力系統(tǒng)運(yùn)行的智能化是符合時(shí)代發(fā)展潮流的。開(kāi)展智能變電站電力一次設(shè)備的智能化設(shè)計(jì)是非常重要的。相關(guān)的研究部門(mén)和技術(shù)人員要根據(jù)每一個(gè)變電站的內(nèi)部設(shè)備的配置情況，在成本允許的情況下，對(duì)設(shè)備進(jìn)行整改，應(yīng)用更為先進(jìn)的監(jiān)測(cè)技術(shù)和設(shè)備元件，實(shí)現(xiàn)總線配置的網(wǎng)絡(luò)信息化、數(shù)據(jù)化以及通信功能。通過(guò)研究科學(xué)合理的通信協(xié)議保證主體網(wǎng)路系統(tǒng)、操作終端系統(tǒng)以及信息平臺(tái)的正?；ㄐ?，加強(qiáng)整體電力設(shè)備的管理工作。另外，一次設(shè)備的智能化設(shè)計(jì)主要是保證一次供電系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行，管理人員要充分地利用所搭建的網(wǎng)絡(luò)信息化平臺(tái)，在線進(jìn)行電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理，以此來(lái)確定整個(gè)供電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。在未來(lái)的智能化設(shè)計(jì)中，如何提高電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)的運(yùn)輸和整合，降低電力設(shè)備使用的成本，形成一個(gè)數(shù)據(jù)集中化、信息共享化、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)，是未來(lái)建設(shè)智能變電站電力一次設(shè)備的智能化設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

開(kāi)展電力一次設(shè)備的智能化設(shè)計(jì)不僅可以極大地縮減變電站的運(yùn)行成本，而且可以提高變電站的運(yùn)行質(zhì)量。變電站管理部門(mén)以及相關(guān)工作人員要加大對(duì)電力一次設(shè)備的研究，學(xué)習(xí)先進(jìn)的智能化技術(shù)，密切關(guān)注市場(chǎng)上設(shè)備的更新情況，及時(shí)對(duì)變電站的設(shè)備進(jìn)行更新，搭建一個(gè)網(wǎng)絡(luò)化信息平臺(tái)，將大量的電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息匯總到數(shù)據(jù)庫(kù)中，以便工作人員對(duì)電力系統(tǒng)和電力設(shè)備進(jìn)行智能化監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)變電站的運(yùn)行狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)整體電網(wǎng)以及設(shè)備運(yùn)行的最優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉裔年.智能變電站的關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用分析[J].電力設(shè)備管理，2021（2）：169-170，199.