智能變電站交直流一體化電源系統應用

莊穎璇

（廣東電網有限責任公司潮州供電局，廣東 潮州521000）

近年來，隨著我國電力行業的進一步發展，傳統的交流和直流電源系統的優勢得到了有效整合，逐步形成了新型的智能變電站交直流一體化電源系統，這種電源系統在結構上更為合理，技術水平更為先進，且運行維護也更加便利。為此，智能變電站交直流一體化電源系統目前正在逐漸推廣應用，當然，由于其應用尚處于起步階段，因此仍需對其應用做進一步的研究。

1 智能變電站交直流一體化電源系統技術體系

1.1 主要電氣參數

經過對當地用電需求進行統計分析后，確定主變壓器采用三相兩繞組變壓器。

根據短路阻抗，以及預計5年后該變電站的最大短路電流結果，并選擇系統運行大方式進行短路電流的計算，經計算，該變電站母線短路電流計算結果如表1所示。

表1 變電站母線短路電流計算結果

根據短路電流，選擇JL/G1A-630/45型鋼芯鋁絞線作為母線材料。

1.2 電氣總平面布置

結合當地的地理位置及周邊環境條件，經過規模調整和優化設計后，工作人員從以下幾方面入手對電氣總平面進行布置。配電裝置布置在站區東側，并向東架空出線。電容器組及個股接地變消弧裝置布置在站區南側。配電室、二次設備室及輔助間構成的聯合建筑采用單層設計，布置在站區西側。

1.3 繼電保護配置設計

在該電源系統中，線路配置方面，出于實用性的考慮，僅采用距離保護模式，光纖差動保護方式則作為預留方式，為后期可能的擴建工作進行準備。同時，線路保護的數據采集方式為SV報文和GOOSE報文，均以點對點的方式進行通信傳輸。該線路中GOOSE和SV信息流流向說明分別如表2和表3所示。

表2 線路GOOSE信息流說明表

表3 線路SV信息流說明表

該電源系統的繼電保護線路采用分段保護配置方案，為滿足“直采直跳”的要求，使用保護測控集成裝置，該裝置安裝于GIS智能控制柜當中。

在此基礎上，為了確保智能變電站的網絡信息透明，以實現高效的運行和檢修工作，技術人員采用SCD配置文件來分析二次虛擬回路方面內容，其分析得到的數據信息相對更為直觀可靠。在該環節的工作中，涉及到SCD配置文件的可視化處理，其主要是指通過相關計算機軟件對SCD配置文件進行解析，以明確IDE裝置的分布情況，以及各個IDE基點的具體數據信息和連接關系，從而形成各個IDE裝置之間的回路連接圖，最終達到“可視化”的目的。同時，為實現更為直觀的信息，IED裝置信息圖中的各個界面信息均整合為一個圖形界面予以顯示。

1.4 交流站電源的選擇

交流站用電源采用380/220V中性點接地系統，以單母線接線方式進行連接。站用變容量設定為200kVA，2臺，同時接入380V母線，互為熱備用，接地變壓器的職能由站用變壓器承擔。其容量統計情況如表4所示。

表4 站用變容量統計表

1.5 直流站電源的選擇

在本次電源系統設計中，直流站采用220V直流電源，對智能變電站中的監控系統、保護系統中的電氣設備進行輻射式供電。直流站電源中的蓄電池組采用浮充電方式運行，總容量為200Ah；充電裝置則由高頻開關整流模塊承擔，按照“N+1”的理念進行配置，共計為4組裝置，每組裝置最大允許電流為20A。同時，該直流站電源的母線上配備高度絕緣的實時監測裝置，當裝置探測到線路出現接地故障后，即發出報警信號。

1.6 智能輔助系統配置

考慮到本次設計的智能變電站交直流一體化電源系統規模較小，因此選用單套監控平臺，該平臺又可細分為視頻監控、門禁、燈光智能控制等模塊其主要為安全配置，避免無關人員操作相關電氣設備而引發安全問題。

2 智能電源系統的安全管理

2.1 安全資格全局管控

安全資格全局管控是指利用人臉識別、資質識別等智能技術，對人員作業資質、違章記錄、技能資格等通過資料庫比對進行識別，對進入場地的人員進行全網管控。在人員進站時，以視頻采集和資質庫識別作業人員資質，判斷其是否具有進站資質，并自動形成進站記錄。同時，根據智能技術應用實際情況，可發放人員標識電子標簽，再通過人員標識電子標簽進行檢查。此外，在作業過程中視頻鏡頭可隨時采集作業人員信息，一旦出現安全資格異常的情況，將形成告警和凍結對應的工作票待異常處理后開放工作票作業權限。

2.2 安全措施部署檢查

安全措施部署檢查是指利用安全隔離閉鎖、智能芯片工器具管理等技術，遠程布置鎖具、門禁電子圍欄等安全措施，對作業過程、作業區域、設備箱體、工器具等實現智能隔離布防，并充分采用視頻采集和圖像識別技術，結合智能操作和變電站信息模型相關技術，實現安全措施部署狀態的多元判據檢查，實現安全措施實時在線并內嵌至工作過程中。

2.3 行為模式在線監控

行為模式在線監控是指用圖像識別、行為識別、智能可穿戴設備等技術，實現作業安全智能分析，自動設置工作區域、在線核實作業行為管控，避免擅自擴大作業范圍等行為。首先，進入工作區域前，通過視頻采集和圖像識別算法判斷作業人員安全帽、工作服和安全帶的佩戴是否符合要求。其次，在作業過程中，通過視頻采集和行為識別算法形成第一獨立判據；以信息系統中設備運行狀態形成第二獨立判據，前述雙判據與工作票比對判斷作業過程中是否存在擅自變更設備檢修狀態的行為。最后，其能夠通過視頻采集和圖像識別算法獲取作業人員位置信息，結合視頻鏡頭設置的電子圍欄判斷作業人員是否在非工作區域停留或作業。對于箱體式設備，以智能鎖具的使用對象和開放權限為第一判據，以視頻采集和圖像識別算法為第二判據，綜合判斷作業人員是否在非工作區域停留或作業。

3 結束語

隨著各行各業對電力的規模和質量上的需求越來越高，這無疑給智能變電站系統的建設水平也提出了更高的要求。為此，相關研究人員在今后的工作中，應當進一步對其加強研究，及時解決工作中的相關問題，推動智能變電站交直流一體化電源系統應用水平的不斷提升，從而推動我國電力領域的進一步發展。