趙丹
摘要:隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展,電力系統(tǒng)中電力開關設備的智能化不容忽視。闡述電力開關智能化的基本概念、要求及特征,詳細介紹開關設備智能化關鍵技術(shù),提出電力開關設備智能化發(fā)展的建議,以期為電網(wǎng)智能化運行提供參考。
關鍵詞:智能電網(wǎng);開關設備;技術(shù);發(fā)展
中圖分類號:TM564 ? ?文獻標識碼:A ? ?文章編號:1674-1161(2020)01-0064-02
智能電網(wǎng)即電力網(wǎng)絡的智能化,是指在集成高速通信網(wǎng)絡基礎上,運用先進的傳感、測量技術(shù)與設備以及控制方法和決策,實現(xiàn)多電網(wǎng)的智能化運行。電力開關設備智能化以智能電網(wǎng)為依托,實現(xiàn)其堅強、自愈、兼容、經(jīng)濟、集成等特征。堅強性是指防范極端環(huán)境條件,抵御人為破壞,保障信息安全;自愈性是指連續(xù)的在線評估,預防控制,自動隔離和恢復;兼容性是指分布式監(jiān)測,遠距離調(diào)節(jié)和控制;集成性是指流程化、規(guī)范化、精細化和綜合監(jiān)測與控制,海量信息再處理和簡潔顯示;經(jīng)濟性是指降低運行和維護總費用,提高供電可靠性。
1 智能電網(wǎng)中電力開關設備要求
智能電網(wǎng)中的電力開關應達到一定要求:1) 可觀測,全面反映系統(tǒng)宏觀和微觀信息;2) 可控制,對觀測到的狀態(tài)可進行調(diào)節(jié)和控制;3) 分布式,集中與分散相結(jié)合,大范圍統(tǒng)一監(jiān)測和控制智能分析、狀態(tài)評估及主動預警。此外,智能化的電力開關設備至少應具備多個參數(shù)的在線監(jiān)測、診斷和調(diào)節(jié)功能,并且具備標準的數(shù)據(jù)通信接口,支持遠程功能調(diào)用和數(shù)據(jù)召喚。
2 智能化電力開關設備設計原則
1) 數(shù)字化、功能集成化、結(jié)構(gòu)緊湊化、狀態(tài)可視化,符合易擴展、易升級、易維護的工業(yè)應用要求。2) 支持無人值守,一次元件和可移開部件可電氣操作。3) 具備可靠的狀態(tài)監(jiān)測,可實現(xiàn)狀態(tài)檢修、預測性檢修及故障檢修。4) 支持IEC61850為核心的數(shù)字通信接口。
3 電力開關設備智能化關鍵技術(shù)
3.1 視頻監(jiān)視技術(shù)
開關設備可視化既要發(fā)展本地視頻化技術(shù),又要發(fā)展遠程視頻監(jiān)視技術(shù)。其作用在于監(jiān)視運動部件、重要連接部件的實時狀態(tài),以及為遠程和本地操作提供可靠和直接的視頻反饋。在線監(jiān)測圖像如圖1所示。
可將微型、高可靠紅外攝像裝置和嵌入式視頻壓縮與傳輸技術(shù)等應用到帶電設備上,實時監(jiān)視設備內(nèi)部不易觀測部位的詳細狀況;也可在設備內(nèi)部嵌入視頻服務器,將視頻圖像通過網(wǎng)絡系統(tǒng)傳輸,實現(xiàn)視頻點播,開發(fā)視頻圖像的智能分析和處理算法,對特定結(jié)構(gòu)和運動過程進行智能診斷。
3.2 溫度測量技術(shù)
溫度測量技術(shù)主要包括紅外溫度測量技術(shù)和光纖溫度測量技術(shù)。前者使用比較普遍,后者依靠光纖直接測量溫度或通過懸浮電源+光纖信號傳輸測量溫度。目前,與斷路器相關的溫度測量功能逐漸融入智能斷路器中,成為標準可選配置;測溫系統(tǒng)與斷路器一起通過絕緣、開斷和EMC試驗。開關設備上的一次溫度測量單元實現(xiàn)模塊化、標準化,成為智能電力開關設備體系中的標準模塊之一。
3.3 斷路器智能化技術(shù)
斷路器逐漸向智能化、集成化方向發(fā)展,具有標準的現(xiàn)場總線接口,支持遠程功能調(diào)用;其狀態(tài)監(jiān)測和控制功能更強,除分合、儲能操作外,還有電動手車控制、觸頭溫度測量、分合閘控制回路監(jiān)測、機械特性參數(shù)在線測量等附加功能;嵌入式實時診斷和報警功能也是智能斷路器必不可少的功能,并且能夠?qū)崿F(xiàn)設備全生命周期數(shù)據(jù)的管理。斷路器智能化需要解決的關鍵技術(shù)問題主要有特種機械位移、溫度等傳感器研制,嵌入式診斷算法設計,以及控制回路連續(xù)性不間斷監(jiān)測等。
4 智能化電力開關設備作用
1) 對設備資產(chǎn)管理全面支持。能夠維護和存儲自身各部件、元器件的詳細資產(chǎn)信息;保存設備內(nèi)部元件、結(jié)構(gòu)變更記錄;支持設備資產(chǎn)管理系統(tǒng)的調(diào)用和編輯;支持本地資產(chǎn)(物料)信息的顯示。
2) 對設備檔案管理系統(tǒng)支持。能夠完整保存設備從制造到報廢全過程的檔案信息(原理圖、接線圖、檢驗測試報告、證書、憑證);遠程監(jiān)控終端實時查閱存儲在設備內(nèi)的各種設備檔案信息,并可編輯、打印,猶如在本地計算機磁盤一樣方便。
3) 日志管理。日志管理更加全面和詳細,本地不間斷存儲;完整重現(xiàn)設備一生所經(jīng)歷的各種事件(如分閘、合閘、儲能、地刀分/合、系統(tǒng)上電/掉電等)。
4) 通信技術(shù)。至少支持以IEC61850為核心的通信協(xié)議,完整傳輸設備信息。
5) 檢修維護向?qū)?。能夠根?jù)設備自身狀況提出檢修、維護建議;為檢修、維護操作提供明確而具體的操作指導,即使操作人員對設備毫無經(jīng)驗也可以立即開展工作。
5 智能化電力開關設備發(fā)展建議
目前智能化電力開關設備存在一些問題需要進行深入研究。一是狀態(tài)監(jiān)測和診斷系統(tǒng)與一次設備緊密結(jié)合,在一次設備設計、制造和測試過程中均需考慮狀態(tài)監(jiān)測和診斷的需要;不能對出廠的一次設備加以改裝和二次加工以增添某些功能。二是帶有智能系統(tǒng)的開關設備應和傳統(tǒng)一次設備一樣經(jīng)過嚴格的型式試驗,以考察完整系統(tǒng)的絕緣、局放、溫升、通信、EMC、機械壽命等問題。三是要制定智能電力開關設備、元件的行業(yè)標準和國家標準,制定智能化系統(tǒng)傳感器、智能分析處理單元的技術(shù)標準和統(tǒng)一的測試流程及測試方法,以應對電力開關設備智能化發(fā)展的需要。四是要制定電力開關設備智能化系統(tǒng)規(guī)范,實現(xiàn)電力開關設備狀態(tài)監(jiān)測、診斷、控制、測量、通信各部分的模塊化、標準化,符合統(tǒng)一規(guī)范的不同廠家功能模塊可以組合構(gòu)成智能系統(tǒng),具有完全的互換性。五是要在功能和成本間合理平衡,以控制智能化系統(tǒng)的附加成本。
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Abstract: With the development of smart grid, the intelligence of power switch gear in power system cannot be ignored. This paper expounds the basic concept, requirements and characteristics of intelligent power switch, introduces the key technology of intelligent switch gear in detail, and puts forward some suggestions for intelligent development of power switch gear, in order to provide reference for intelligent operation of power grid.
Key words: smart grid; switch gear; technology; development