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        智能變電站一次設(shè)備數(shù)據(jù)自動(dòng)采集的優(yōu)化研究

        2019-10-21 07:40:16孫銘梁
        關(guān)鍵詞:在線檢測(cè)智能變電站

        孫銘梁

        摘要:堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)是今后電網(wǎng)建設(shè)的目標(biāo)和方向,并且已經(jīng)上升到國(guó)家戰(zhàn)略的高度上?!皥?jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”以堅(jiān)強(qiáng)網(wǎng)架為基礎(chǔ),以通信信息平臺(tái)為支撐,以智能控制為手段,包含電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度各個(gè)環(huán)節(jié),覆蓋所有電壓等級(jí),實(shí)現(xiàn)“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流”的高度一體化融合,是堅(jiān)強(qiáng)可靠、經(jīng)濟(jì)高效、清潔環(huán)保、透明開(kāi)放、友好互動(dòng)的現(xiàn)代電網(wǎng)。智能變電站是智能電網(wǎng)的重要組成部分,是變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展方向,其核心技術(shù)是智能化的一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)部以及變電站與集控站間的信息共享和互操作。

        關(guān)鍵詞:智能變電站;智能一次設(shè)備;電子式互感器;在線檢測(cè)

        引言

        智能變電站是智能電網(wǎng)的重要組成部分,是變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展方向,其核心技術(shù)是智能化的一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)部以及變電站與集控站間的信息共享和互操作;是由技術(shù)先進(jìn)、運(yùn)行可靠、節(jié)能環(huán)保、高度集成的設(shè)備組合而成。將高速網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)作為信息傳輸?shù)幕A(chǔ),自動(dòng)完成基本功能:包括控制、保護(hù)、信息采集、計(jì)量、測(cè)量和監(jiān)測(cè)等,并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動(dòng)等高級(jí)應(yīng)用功能的變電站。智能一次設(shè)備(Intelligent primary equipment)是智能變電站的重要標(biāo)志、重要建設(shè)環(huán)節(jié)。

        1 國(guó)內(nèi)外智能電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

        智能電網(wǎng)是當(dāng)今世界電力系統(tǒng)發(fā)展變革的最新動(dòng)向,并被認(rèn)為是21世紀(jì)電力系統(tǒng)的重大科技創(chuàng)新和發(fā)展趨勢(shì)。在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家的帶領(lǐng)下,美國(guó)能源部、歐盟委員會(huì)以及各種類型的電力企業(yè)與組織,都投入了大量精力希望盡快有所突破。中國(guó)、加拿大、澳大利亞、日本、韓國(guó)等國(guó)家也開(kāi)始注意到這一新的電網(wǎng)發(fā)展,并積極推進(jìn),同時(shí)取得了很大的進(jìn)展。國(guó)家電網(wǎng)公司及南方電網(wǎng)公司根據(jù)我國(guó)的國(guó)情,抓住機(jī)遇,尋求到適合中國(guó)特色的智能電網(wǎng)戰(zhàn)略規(guī)劃,并己開(kāi)始逐步實(shí)施。

        2智能化變電站的定義

        依據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司《智能變電站技術(shù)導(dǎo)則》,智能化變電站是采用先進(jìn)的傳感器、信息、通信、控制、智能等技術(shù),以一次設(shè)備參量數(shù)字化和標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化信息平臺(tái)為基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)變電站實(shí)時(shí)全景監(jiān)測(cè)、自動(dòng)運(yùn)行控制、與站外系統(tǒng)協(xié)同五動(dòng)等功能,達(dá)到提高變電可靠性、優(yōu)化資產(chǎn)利用率、減少人工干預(yù)、支撐電網(wǎng)安全運(yùn)行,可再生能源“即插即退”等目標(biāo)的變電站。其內(nèi)涵為可靠、經(jīng)濟(jì)、兼容、自主、互動(dòng)、協(xié)同,并具有一次設(shè)備智能化、信息交換標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)高度集成化、運(yùn)行控制自動(dòng)化、保護(hù)控制協(xié)同化、分析決策在線化等技術(shù)特征。

        3 智能變電站一次設(shè)備智能化及在線監(jiān)測(cè)配置原則

        3.1開(kāi)關(guān)設(shè)備智能化研究方向

        高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備智能化,是建立在微電子技術(shù)、信息傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、伺服技術(shù)、驅(qū)動(dòng)技術(shù)及精密機(jī)械技術(shù)等高度發(fā)展之上的綜合技術(shù)。開(kāi)關(guān)設(shè)備的智能化也是根據(jù)其內(nèi)外需求屬性及智能電網(wǎng)建設(shè)需求出發(fā)而展幵的,根據(jù)幵關(guān)設(shè)備自身內(nèi)在安全及壽命需求以及設(shè)備之間交互需求、二次設(shè)備以及運(yùn)行調(diào)度管理需求、環(huán)保需求以及大規(guī)模分布式能源接入需求等外部需求,“十二五”期間,開(kāi)關(guān)設(shè)備的智能化重點(diǎn)是將開(kāi)關(guān)運(yùn)行狀態(tài)、絕緣狀態(tài)及操動(dòng)機(jī)構(gòu)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)及評(píng)估技術(shù)、智能化操動(dòng)機(jī)構(gòu)技術(shù)、通訊技術(shù)(如遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)等)進(jìn)一步模塊化、一體化和國(guó)產(chǎn)化,提高國(guó)產(chǎn)化開(kāi)關(guān)設(shè)備整體智能水平;與此同吋,進(jìn)一步提出新型專用的幵關(guān)設(shè)備的研制需求,并尋求突破。中長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略中,根據(jù)未來(lái)對(duì)SF6氣體的限制使用,應(yīng)提出滿足環(huán)保要求的全密封混合式氣體緊湊型開(kāi)關(guān)設(shè)各技術(shù)或其他環(huán)保型滅弧絕緣介質(zhì)的開(kāi)關(guān)設(shè)備技術(shù),同時(shí)對(duì)推廣具有選相功能的模塊化智能高壓真空斷路器等新型智能開(kāi)關(guān)設(shè)備應(yīng)用過(guò)祝屮,關(guān)系系統(tǒng)絕緣配合和絕緣水平的研究也是開(kāi)關(guān)設(shè)備智能化研究的重要內(nèi)容。

        3.2 開(kāi)關(guān)設(shè)備智能化研究現(xiàn)狀

        幵關(guān)設(shè)備的智能化是建立在幵關(guān)設(shè)備在線檢測(cè)與診斷技術(shù)的基礎(chǔ)上的,而開(kāi)關(guān)設(shè)備在線檢測(cè)與診斷技術(shù)是建立在工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)基礎(chǔ)之上的,工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)全面支撐著開(kāi)關(guān)設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展。要實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測(cè),首先要提取開(kāi)關(guān)設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中的各種表征其狀態(tài)特性的特征參量,這需要使用各種各樣的傳感器,如電流,電壓,局部放屯,Ik力,溫度,振動(dòng),氣體,濕度傳感器等。智能幵關(guān)對(duì)幵關(guān)設(shè)備的智能化水平提出了較高要求,模糊了傳統(tǒng)意義上的一次設(shè)備和二次設(shè)備的界線,國(guó)外開(kāi)關(guān)制造公司如ABB、西門子、阿海法等大型公司在一次設(shè)備和二次設(shè)備研發(fā)能力都較強(qiáng),并在把握智能開(kāi)關(guān)設(shè)備研發(fā)方向上能力比較突出。早在上世紀(jì)90年代就已著手進(jìn)行設(shè)備智能化研究,因此國(guó)外開(kāi)關(guān)制造公司在智能GIS設(shè)備的研發(fā)和制造方面已走在了前面。澳大利亞昆士蘭的275kVBlackwall變電站和Braemar變電站已分別于1999年和2000年投入運(yùn)行,兩變電站內(nèi)的高壓開(kāi)關(guān)全部采用ABB公司智能化PASS開(kāi)關(guān),取得了良好的運(yùn)行效果。國(guó)內(nèi)開(kāi)關(guān)制造公司在智能開(kāi)關(guān)的研發(fā)上起步較晚,主要依托國(guó)家電網(wǎng)公司幵展的智能化變電站試點(diǎn)工程的開(kāi)工設(shè)計(jì),才開(kāi)始進(jìn)行幵關(guān)設(shè)備的智能化研發(fā)工作,目前國(guó)內(nèi)三大開(kāi)關(guān)廠(西開(kāi)、平高、沈高)均以開(kāi)發(fā)出智能化JT?關(guān)(GIS)樣機(jī)。國(guó)內(nèi)制造公司通過(guò)在開(kāi)關(guān)設(shè)備附近加裝智能終端設(shè)備(如布置于匯控柜內(nèi))以實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)設(shè)備智能化,智能終端同時(shí)具備與一次設(shè)備的電纜連接接d和光纖以太網(wǎng)接口功能,自身完成信息轉(zhuǎn)換以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)一次設(shè)備和其他基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)智能電子設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能。

        3.3 開(kāi)關(guān)設(shè)備智能化配置原則

        智能變電站分為設(shè)備層、系統(tǒng)層。設(shè)備層是包含由一次設(shè)備和智能組件構(gòu)成的智能設(shè)備,實(shí)現(xiàn)過(guò)程層、間隔層功能。設(shè)備層進(jìn)行完成變電站電能分配、變換、傳輸及其測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量、檢測(cè)等相關(guān)功能。智能組件是靈活配置的物理設(shè)備,包含測(cè)量單元、控制單元、保護(hù)單元、計(jì)量車元、檢測(cè)單元中的一個(gè)或幾個(gè)。測(cè)控裝置、保護(hù)裝置、狀態(tài)檢測(cè)組件等均作為獨(dú)立的智能組件。智能組件安裝方式是外置或者內(nèi)嵌,也可以兩種形式共存。智能設(shè)備采用如下模式:a)獨(dú)立運(yùn)行的一次設(shè)備加上外置的智能組件。b) 一次設(shè)備加上內(nèi)嵌的包含狀態(tài)檢測(cè)單元的智能組件,再加上外置的一個(gè)或多個(gè)智能組件。C) 一次設(shè)備加上內(nèi)嵌的智能組件。智能設(shè)備操作支持順序控制。一次設(shè)備應(yīng)具備高可靠性,其外絕緣多采用復(fù)合材料,與當(dāng)?shù)丨h(huán)境相適應(yīng)。信號(hào)傳變、數(shù)據(jù)采集時(shí),將壓力、溫度等直接反映設(shè)備運(yùn)行狀況的模擬量數(shù)字化,以滿足各種應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)采集精度、頻率的要求,并以網(wǎng)絡(luò)方式送出。

        結(jié)語(yǔ)

        目前國(guó)內(nèi)在建及新建變電站全部按智能變電站設(shè)計(jì),已積累了豐富的經(jīng)驗(yàn),智能變電站的建設(shè)實(shí)現(xiàn)了變電站核心技術(shù)的重大突破,提升了關(guān)鍵設(shè)備(系統(tǒng))研制和應(yīng)用水平,初步建立了智能變電站技術(shù)體系,為智能電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)支撐奠定了良好基礎(chǔ)。試點(diǎn)工程建設(shè)過(guò)程中涌現(xiàn)出的新技術(shù)、新應(yīng)用、新標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)了該行業(yè)在世界范圍內(nèi)的發(fā)展方向,使得我國(guó)變電站自動(dòng)化技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平,形成了 “中國(guó)引領(lǐng)”的良好勢(shì)頭,使理念、產(chǎn)品、技術(shù)等也逐漸走向國(guó)際化舞臺(tái)。

        參考文獻(xiàn)

        [1] Energy Independent and Security Act. 2007 USA

        [2]歐洲公用事業(yè)電信聯(lián)合會(huì)(UTC).智能電網(wǎng)-構(gòu)建戰(zhàn)略性技術(shù)規(guī)劃藍(lán)圖(SmartGrids: Building a Strategic Tchnology Roadmap) [R], 2008

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