徐晶晶

（江蘇省揚(yáng)州市供電公司，江蘇 揚(yáng)州 225000）

0 引 言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和電網(wǎng)規(guī)模的發(fā)展，變電站成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中不可或缺的組成部分。500 kV 變電站是現(xiàn)階段電網(wǎng)發(fā)展中應(yīng)用最廣的變電站，因此對(duì)其工作原理和實(shí)際應(yīng)用的研究具有重要意義。21 世紀(jì)的今天是互聯(lián)網(wǎng)和人工智能的時(shí)代，無(wú)人值班的自動(dòng)化控制技術(shù)是現(xiàn)階段變電站發(fā)展的重要內(nèi)容，在不久的將來(lái)將會(huì)廣泛使用無(wú)人值班自動(dòng)化控制技術(shù)。 500 kV 智能變電站的發(fā)展是我國(guó)電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展的大趨勢(shì)，也是決定著我國(guó)電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展的重要內(nèi)容。

1 智能變電站的工作原理

1.1 變電站的自動(dòng)化組成

變電站的自動(dòng)化系統(tǒng)大多采用分層分布式，其中包括數(shù)據(jù)采集處理與控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸以及監(jiān)控系統(tǒng)。其中，分層分布的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要包括星型網(wǎng)絡(luò)、環(huán)形網(wǎng)絡(luò)和線型網(wǎng)絡(luò)[1]。星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相較于其他兩種結(jié)構(gòu)而言，安全性較低，極易出現(xiàn)信息不安全等情況出現(xiàn)；總線形結(jié)構(gòu)比星型網(wǎng)絡(luò)與環(huán)形結(jié)構(gòu)安全性能高，同時(shí)由于通過(guò)廣播式傳播信息，因此分布式結(jié)構(gòu)的可靠性較高，不易出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)沖突等問(wèn)題。

1.2 無(wú)人值守變電站的意義

變電站無(wú)人值守技術(shù)通過(guò)數(shù)字、圖像處理的方式，結(jié)合智能化信息等技術(shù)，極大地提升了變電站的工作效率，節(jié)約了人力物力，因此具有一定的時(shí)代意義。無(wú)人值守變電站是一種在專業(yè)工作者管理與組織的情形下正常工作運(yùn)行的變電站。相較于傳統(tǒng)意義的變電站而言，無(wú)人值守變電站在實(shí)際使用過(guò)程中需要更多的技術(shù)支持，變電站的終端系統(tǒng)運(yùn)行與管理需要更多的專業(yè)人員支持。無(wú)人值守變電站中的工作人員較少，但是對(duì)工作者的專業(yè)能力要求高。因此，在使用無(wú)人值守變電站的過(guò)程中，需重視人員培養(yǎng)，逐步完善系統(tǒng)的各項(xiàng)性能。

2 無(wú)人值班技術(shù)

首先，無(wú)人值班技術(shù)的應(yīng)用，需要完善的無(wú)人值班技術(shù)做基礎(chǔ)，才能保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。使用無(wú)人值班技術(shù)，必不可少的是智能化系統(tǒng)設(shè)備的支撐。500 kV 變壓器在選擇時(shí)應(yīng)首先考慮系統(tǒng)的實(shí)際情況，在此基礎(chǔ)上結(jié)合經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)約和安全等原則[2]，選擇最優(yōu)化的智能化變壓器。變壓器的智能化系統(tǒng)需要不斷創(chuàng)新，在保證系統(tǒng)的安全性和可靠性的前提下，使用最可靠的變壓器智能方案。

其次，無(wú)人化智能系統(tǒng)的使用，需要設(shè)計(jì)智能化開(kāi)關(guān)設(shè)備。智能化系統(tǒng)元件通過(guò)系統(tǒng)的電器商統(tǒng)一設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的整合，最大限度簡(jiǎn)化系統(tǒng)，進(jìn)而降低設(shè)備運(yùn)行成本。

再次，500 kV 智能變電器系統(tǒng)需要裝有結(jié)構(gòu)強(qiáng)大、性能良好、安全性高、所測(cè)頻帶大的的電子互感器。同時(shí)，電子互感器應(yīng)具備信號(hào)傳輸效果好、接口方便等特點(diǎn)。電子互感器的使用為無(wú)人值班自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展提供了有力支撐。

最后，500 kV 智能變電氣的配置需要有好的絕緣性能、抗干擾能力、大的動(dòng)態(tài)范圍以及測(cè)量頻帶寬的電子式互感器。電子互感器具有通信能力強(qiáng)、接口方便快捷等特性。電子互感器的加入為實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班創(chuàng)造了有利條件。

3 無(wú)人值班自動(dòng)化控制技術(shù)在500 kV 智能變電站中的運(yùn)用

500 kV智能變電站無(wú)人值班自動(dòng)化控制設(shè)備構(gòu)成[3]， 如圖1 所示。

圖1 500 kV 智能變電站無(wú)人值班自動(dòng)化控制設(shè)備構(gòu)成

3.1 智能化一次設(shè)備

3.1.1 智能一次開(kāi)關(guān)設(shè)備

500 kV 智能化變電站系統(tǒng)使用的是智能化一次設(shè)備。智能化系統(tǒng)設(shè)備的安裝與使用，主要體現(xiàn)在報(bào)警系統(tǒng)、開(kāi)閉鎖功能、斷路器以及開(kāi)關(guān)等數(shù)字化設(shè)備中。在一次設(shè)備的實(shí)際使用過(guò)程中，少不了數(shù)字化、智能化控制開(kāi)關(guān)設(shè)備。智能系統(tǒng)的組裝與管理可實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備與二次設(shè)備的結(jié)合，進(jìn)而在很大程度上節(jié)約生產(chǎn)成本，簡(jiǎn)化變電站系統(tǒng)的管理與使用。

3.1.2 電子式互感器

電子式互感器是現(xiàn)階段使用較廣的500 kV 智能變電站中的重要組成部分，具有動(dòng)態(tài)范圍大、測(cè)頻范圍寬以及抵抗干擾能力好等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，電子式互感器的使用，改變了一次設(shè)備與二次設(shè)備之間的信息傳遞方式[4]。通過(guò)使用電子互感器，結(jié)合實(shí)際線路運(yùn)行中的技術(shù)支持，可實(shí)現(xiàn)500 kV 智能變電站中信息的有效傳遞，代替了傳統(tǒng)意義上的二次纜線，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)運(yùn)行。

3.1.3 智能變壓器

智能變壓器在使用過(guò)程中需遵循經(jīng)濟(jì)合理、運(yùn)行安全、高效運(yùn)行等原則，同時(shí)應(yīng)具備智能監(jiān)控、運(yùn)行監(jiān)測(cè)等功能，進(jìn)而有助于系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能化高效運(yùn)行。

3.2 智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)

500 kV 智能變電站中使用無(wú)人值班自動(dòng)化控制系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)，是在系統(tǒng)中使用遠(yuǎn)程操作與控制的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)。自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)遵循IEC61850通信協(xié)議，其中有過(guò)程層、隔離層以及控制層[5]。同時(shí)，每一層與每一層之間均通過(guò)通信設(shè)備完成，而變電站中的數(shù)據(jù)分析與共享極大地簡(jiǎn)化了系統(tǒng)組成。此外，智能變電站自動(dòng)化管理設(shè)施通過(guò)使用電纜以及其他通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)施實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳遞。通過(guò)設(shè)備間的信息傳遞實(shí)現(xiàn)二次設(shè)備之間的信息交互，與傳統(tǒng)意義上的裝置不同，邏輯裝置中通過(guò)使用光纜代替電纜，提升了信息的穩(wěn)定高效采集與傳輸，簡(jiǎn)化了自動(dòng)化系統(tǒng)的二次接線，節(jié)約了設(shè)備維修與一次投資的成本。

3.3 保護(hù)配置

500 kV智能變電站建設(shè)的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)是IEC61850[5]。 在過(guò)程層和站控層的以太網(wǎng)接入過(guò)程中，需要利用數(shù)字式繼電保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程切換保護(hù)定值區(qū)和遠(yuǎn)方投退軟壓板，從而保障500 kV 智能變電站保護(hù)裝置的正常運(yùn)作。

3.4 全站設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

要實(shí)現(xiàn)500 kV智能變電站的無(wú)人值班自動(dòng)化控制，需要完善智能變電站的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，借助參量采集傳感器或者智能組件裝置進(jìn)行系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息采集，通過(guò)網(wǎng)口或者串口將系統(tǒng)需要的數(shù)據(jù)信息傳送給在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

在自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，智能變電站的一次和二次設(shè)備要保證在線故障診斷功能的正常，優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行和管理，為調(diào)度中心和遠(yuǎn)方集控分析智能變電站系統(tǒng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)提供保障。

結(jié)合故障診斷和狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)一步進(jìn)行設(shè)備異常預(yù)測(cè)，有效識(shí)別設(shè)備故障，可為后期的設(shè)備維修和檢修提供數(shù)據(jù)、信息支持，有效降低500 kV 智能變電站的運(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班自動(dòng)化控制。

3.5 狀態(tài)檢修

基于500 kV 智能變電站的運(yùn)行狀況，狀態(tài)檢修專家系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)缺陷檢修，并且完成變電站設(shè)備在線數(shù)據(jù)和運(yùn)行數(shù)據(jù)的提取、錄入，并能夠獲取預(yù)防性試驗(yàn)數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行對(duì)比和分析得到進(jìn)一步的健康評(píng)估和分析報(bào)告。此外，狀態(tài)檢修專家系統(tǒng)的合理使用能夠?yàn)樽冸娬镜娜粘＿\(yùn)行和管理提供需要的信息支持，多種形式的報(bào)表能夠?yàn)楣芾砉ぷ魈峁┰诰€監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和運(yùn)行數(shù)據(jù)等信息，方便管理人員評(píng)估變電站的設(shè)備狀態(tài)，識(shí)別設(shè)備的異常，分析原因和結(jié)果，據(jù)此調(diào)整變電站設(shè)備的運(yùn)維和檢修計(jì)劃，有效降低檢修的工作量，完善500 kV 智能變電站無(wú)人值班自動(dòng)化控制系統(tǒng)[6]。

4 結(jié) 論

智能化變電站借助信息技術(shù)發(fā)展和引進(jìn)智能化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了變電站的智能化、信息化和數(shù)字化發(fā)展，極大地降低了變電站的運(yùn)行成本，減少了人為錯(cuò)誤的出現(xiàn)，提高了工作效率。本文分析無(wú)人值班自動(dòng)化控制技術(shù)在500 kV 智能變電站中的運(yùn)用，期望能夠?yàn)槲覈?guó)的無(wú)人化值班的智能變電站的優(yōu)化改進(jìn)提供相關(guān)參考。