劉家鑫

(邵陽學(xué)院 湖南 邵陽 422000)

數(shù)字化變電站的應(yīng)用研究

劉家鑫

(邵陽學(xué)院 湖南 邵陽 422000)

本文總結(jié)了智能化變電站的建設(shè)進展及技術(shù)現(xiàn)狀，并對智能化變電站應(yīng)該具備的高級應(yīng)用功能進行了研究。智能化變電站的高級應(yīng)用功能以一體化信息平臺和站內(nèi)狀態(tài)估計為支撐平臺，對站內(nèi)測量數(shù)據(jù)進行處理，并與調(diào)度主站協(xié)調(diào)互動，在此基礎(chǔ)上可完成站域控制與保護、輔助運行管理與維護、支撐區(qū)域電網(wǎng)運行等幾類主要功能。

智能化變電站；高級應(yīng)用；智能電網(wǎng)

數(shù)字化變電站是近年來國內(nèi)電力系統(tǒng)的研究熱點,但目前并無嚴格的理論定義。一般認為:數(shù)字化變電站是指變電站內(nèi)一次電氣設(shè)備實現(xiàn)數(shù)字化通信,數(shù)字化一次設(shè)備和二次智能裝置均按照全站統(tǒng)一的標準平臺進行數(shù)據(jù)建模及通信,并在此平臺的基礎(chǔ)上實現(xiàn)相互之間的互操作性。數(shù)字化變電站應(yīng)該具有3個關(guān)鍵性的特征:數(shù)字化的一次電氣設(shè)備、全數(shù)字化的二次裝置和全站統(tǒng)一的標準平臺。我國變電站自動化技術(shù)經(jīng)過二十多年的發(fā)展已經(jīng)達到一定的水平。新建變電站，無論電壓等級高低，基本都采用變電站綜合自動化系統(tǒng)。許多老變電站也通過改造實現(xiàn)變電站綜合自動化。變電站綜合自動化化技術(shù)的廣泛采用提高了電網(wǎng)建設(shè)的現(xiàn)代化水平，增強了電網(wǎng)輸配電能力和電網(wǎng)調(diào)度的能力，降低了變電站建設(shè)的總造價。隨著智能化開關(guān)、光電式電流電壓互感器、一次運行設(shè)備在線狀態(tài)檢測、變電站運行操作培訓(xùn)仿真等技術(shù)日趨成熟，以及計算機高速網(wǎng)絡(luò)在實時系統(tǒng)中的開發(fā)應(yīng)用，變電站中所有信息的采集、傳輸和處理全部數(shù)字化將成為變電站自動化建設(shè)的必然趨勢。

一、數(shù)字化變電站的特征

(一)自動運行的管理系統(tǒng)

數(shù)字化變電站運行管理,運行規(guī)程和檢修方案都要獨立地制定,自動化系統(tǒng)應(yīng)包括電力生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)、狀態(tài)記錄統(tǒng)計無紙化、自動化;變電站運行發(fā)生故障時,能及時提供故障分析報告,指出故障原因及處理意見;系統(tǒng)能自動發(fā)出變電站設(shè)備檢修報告,即常規(guī)的變電站設(shè)備定期檢修改為狀態(tài)檢修。光電互感器二次也因可以開路、無諧振等特點,檢修安全要求和方法也有別于常規(guī)站。

(二)一次設(shè)備的智能化

一次設(shè)備中被檢測的信號回路和被控制的操作驅(qū)動回路都采用微處理器和光電技術(shù)的設(shè)計,這使常規(guī)機電式繼電器及控制回路的結(jié)構(gòu)簡化了,傳統(tǒng)的導(dǎo)線連接被數(shù)字程控器及數(shù)字公共信號網(wǎng)絡(luò)所取代。可編程控制器代替了變電站二次回路中常規(guī)的繼電器和其邏輯回路,常規(guī)的強電模擬信號和控制電纜被光電數(shù)字和光纖代替。數(shù)字化通過過程總線接口給間隔層設(shè)備提供電氣信息,接受間隔層設(shè)備的跳合閘等控制命令;各斷路器的智能終端輸入開關(guān)位置、低氣壓、刀閘位置等狀態(tài)量,輸出跳合閘命令,含操作回路;本體智能終端輸入非電量、中性點刀閘位置、檔位等信號,輸出檔位控制、中性點刀閘控制和風扇控制等接點,充分體現(xiàn)了機電一體的進一步結(jié)合和智能化設(shè)備的優(yōu)點。

(三)二次設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化

變電站中常規(guī)的二次設(shè)備,故障錄波裝置、繼電保護裝置、電壓無功控制、量控制裝置、遠動裝置、同期操作裝置、在線狀態(tài)檢測裝置等,都是基于標準化、模塊化的微處理機技術(shù)而設(shè)計制造,設(shè)備之間的通信連接全部采用高速的網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備具有數(shù)字化接口,能滿足電子式互感器和智能開關(guān)的要求,能滿足IEC-61850的要求,二次設(shè)備不再出現(xiàn)功能裝置重復(fù)的I/O現(xiàn)場接口,二次電纜也由大量控制電纜改為少量光纜,常規(guī)的功能裝置變成了邏輯的功能模塊。因為網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備的出現(xiàn),也使得二次保護、監(jiān)控控制等設(shè)備與一次設(shè)備可以實現(xiàn)就地安裝,真正地實現(xiàn)了數(shù)據(jù)、資源的共享。

二、智能化變電站的高級應(yīng)用功能

智能化變電站的高級應(yīng)用功能是智能化變電站區(qū)別于數(shù)字化變電站的重要特征之一。智能化變電站只有具備了高級應(yīng)用功能，才會成為智能電網(wǎng)中的堅強節(jié)點。目前各自動化設(shè)備制造商對于高級應(yīng)用功能的研發(fā)處于起步階段，尚無產(chǎn)品用于實際工程。今后一兩年內(nèi)用于工程中的產(chǎn)品會實現(xiàn)部分相對簡單的高級應(yīng)用功能。本節(jié)對智能化變電站應(yīng)該具備的各種高級應(yīng)用功能加以討論，內(nèi)容不包括目前在數(shù)字化變電站中已經(jīng)采用的相對比較成熟的技術(shù)，如：順序控制、一體化五防、站內(nèi)自動電壓無功控制(AVQC)等。微電子技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的飛速發(fā)展使得電子式互感器在技術(shù)上有了應(yīng)用的可能性,許多發(fā)達國家已經(jīng)把眼光投向電子式互感器的研發(fā)。目前,光學(xué)電壓互感器還處于實驗室研究階段,工程上使用的電子式電壓互感器均為基于分壓原理。但各種原理的電子式電流互感器均有產(chǎn)品問世,因此數(shù)字化變電站中電子式互感器的選擇主要集中在電流互感器的選擇上。

三、結(jié)束語

為進一步提升智能變電站的先進性，突出智能變電站在降低運維成本、優(yōu)化資源配置、提升運行指標等方面的技術(shù)優(yōu)勢，建議在以下幾方面加大研究力度。

(1) 積極探索智能變電站繼電保護就地化。在智能變電站中，繼電保護就地、分散布置，能夠大幅度減少電纜(光纜)，降低二次回路干擾，進一步提高安全可靠性，符合智能變電站技術(shù)發(fā)展方向，同時進一步減少建筑面積，降低變電站建設(shè)成本，應(yīng)在系統(tǒng)設(shè)計、工程建設(shè)和改造中，根據(jù)變電站一次設(shè)備條件、環(huán)境因素和保護配置要求，積極推廣保護小室、集裝箱式、就地柜式等保護就地化應(yīng)用。

(2) 盡快開展運行維護、檢修、改擴建方式的研究。智能變電站繼電保護等二次系統(tǒng)是變電站運行的關(guān)鍵核心。由于技術(shù)先進、系統(tǒng)集成度高，運行維護、檢修試驗難度大，改擴建安全風險控制要求高，應(yīng)引起高度重視

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劉家鑫(1998-)，男，漢族，湖南省衡陽市人，本科在讀，學(xué)校：邵陽學(xué)院，專業(yè)：電氣工程及自動化。