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        智能變電站設(shè)計、運行中面臨的問題探析

        2022-12-18 22:23:47貴州電網(wǎng)有限責任公司遵義供電局李金鑫陳超人趙澤龍
        電力設(shè)備管理 2022年21期
        關(guān)鍵詞:變電站智能設(shè)備

        貴州電網(wǎng)有限責任公司遵義供電局 李金鑫 陳超人 趙澤龍 鄭 磊 鄒 胤

        在社會經(jīng)濟不斷發(fā)展過程中,供電領(lǐng)域開始探索積極利用各種現(xiàn)代化信息技術(shù)建立智能變電站,以提供更安全、可靠、穩(wěn)定、便捷的電能,同時智能變電站已成為現(xiàn)代變電站一大發(fā)展趨勢。智能變電站目前均為無人值守變電站,其綜合自動化系統(tǒng)功能要求以及設(shè)備配置都要根據(jù)減員增效等思路設(shè)計。在智能變電站綜合自動化系統(tǒng)中,選擇的是開放式的分層分布系統(tǒng),關(guān)注統(tǒng)一化的建模與組網(wǎng),促進信息共享,同時通信規(guī)約均選擇DL-T860通信標準。在智能變電站設(shè)計及建設(shè)期間,選擇三層結(jié)構(gòu)兩層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),其中三層結(jié)構(gòu)包含過程層、間隔層以及站控層,而兩層網(wǎng)絡(luò)主要包含過程層網(wǎng)絡(luò)以及站控層網(wǎng)絡(luò)。

        在智能變電站當中,兩層網(wǎng)絡(luò)兩者保持相互獨立設(shè)計,避免相互影響。站控層主要包含網(wǎng)絡(luò)報文分析裝置、故障錄波裝置、綜合數(shù)據(jù)服務器、監(jiān)控主機結(jié)合操作員工作站還有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ/Ⅳ區(qū)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機等設(shè)備;在間隔層,主要包含電能計量裝置、保護裝置、測控裝置等設(shè)備;在過程層,主要包含智能終端、合并單元、互感器等設(shè)備。

        1 智能變電站設(shè)計中面臨的問題與解決策略

        1.1 設(shè)計方向有誤

        很多變電站設(shè)計人員在設(shè)計智能化變電站過程中,會將智能變電站和數(shù)字化變電站兩者含義相混淆,不能準確識別兩者的差異,在設(shè)計中存在概念模糊、方向有誤等問題。智能變電站、數(shù)字化變電站兩者有著本質(zhì)差異,數(shù)字化屬于智能化的根本,能夠為智能化奠定堅實基礎(chǔ),也就是說變電站在具備數(shù)字化基礎(chǔ)與條件情況下才有機會實現(xiàn)智能化,即變電站要提升智能化水平需先實現(xiàn)數(shù)字化,基于數(shù)字化朝著智能化方向演變及發(fā)展。

        當前國家電網(wǎng)公司尚未明確的指出智能變電站的定義,主要闡述是在自動化技術(shù)、信息技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的利用下,對信息實現(xiàn)自動化的采集、存儲、傳遞、檢測與保護等,同時經(jīng)自動化以及智能化的控制、檢測與調(diào)節(jié),對變電站實現(xiàn)高效控制與管理[1]。所以,智能變電站在設(shè)計以及運行期間必須基于數(shù)字化,將一次以及二次設(shè)備數(shù)字化設(shè)計作為落腳點,逐步推進智能變電站設(shè)計,積極探索智能化設(shè)計方向和空間。

        1.2 工程設(shè)計問題

        信息安全問題。在設(shè)計智能變電站期間涉及到多方面內(nèi)容,設(shè)計中需要用到眾多信息數(shù)據(jù),而在相關(guān)信息數(shù)據(jù)采集、分析、傳送、存儲、處理等過程中,任意環(huán)節(jié)出錯都可使智能變電站整體設(shè)計效果和后期運行水平受到影響,尤其是在設(shè)計過程中若忽視信息安全問題,導致信息傳遞期間發(fā)生丟失或者被攔截,將嚴重影響智能變電站設(shè)計與建設(shè)。而要解決智能變電站設(shè)計過程中面臨的信息安全問題,就需要完善的建立運行管理機制,積極應用成熟且先進的網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù),從技術(shù)、管理兩個層面有效控制相關(guān)問題。

        智能一次、二次設(shè)備檢測問題。在智能變電站當中,涉及到很多一次、二次設(shè)備,怎樣全方位的檢測與監(jiān)控全部的變電設(shè)備,及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備運行期間存在的缺陷與不足,面對不足要采取怎樣的應對措施,這些都是智能變電站設(shè)計工作人員面臨的重要難題。而為解決上述難題,要求智能變電站相關(guān)設(shè)計人員主要考慮以下兩方面:一方面,要優(yōu)化選擇設(shè)備供應商,需經(jīng)多方調(diào)查,優(yōu)選價格優(yōu)惠而且設(shè)備質(zhì)量佳、資質(zhì)齊全的供應商;另一方面,聯(lián)合專業(yè)檢測機構(gòu),全方位的檢測智能變電站各項設(shè)備,一旦在檢測中發(fā)現(xiàn)有變電設(shè)備不能達到變電站設(shè)計以及后續(xù)運行要求,則嚴禁進入變電站[2]。

        通信網(wǎng)絡(luò)性能與安全性能否達到實際需求的驗證問題。對于此問題,前期主要通過仿真計算;而到了后期,需要結(jié)合歷史經(jīng)驗展開對比分析、精準辨識和科學檢驗。

        噪聲處理問題。在完成智能變電站設(shè)計工作并正式投入施工建設(shè)與后期運行期間,變電站會有較大噪聲產(chǎn)生,相關(guān)噪聲可一定程度影響周邊環(huán)境和居民正常生活。針對此問題,要求智能變電站的設(shè)計工作人員在設(shè)計環(huán)節(jié)做好實地考察工作,關(guān)注變電站要在為廣大人民群眾提供穩(wěn)定且便利的電能同時,不能對居民正常生產(chǎn)及生活產(chǎn)生負面影響。

        電磁輻射危害問題。智能變電站有著較高的電壓,而且會有電磁輻射產(chǎn)生,這也會對周邊居民和變電站工作人員其身體健康帶來一定危害,如何解決電磁輻射問題,是設(shè)計人員需要重點探索和解決的難題。在現(xiàn)代科學技術(shù)不斷發(fā)展過程中,為解決此問題,可合理應用電子輻射監(jiān)測儀,在智能變電站產(chǎn)生較大電磁輻射情況下及時觸發(fā)報警信號,使變電運維人員能夠及時有效的處理,以防電磁輻射嚴重影響到人們正常生產(chǎn)及生活。

        光纜防鼠咬問題。以往在智能變電站設(shè)計中主要選擇非金屬光纜,而在實際投用后,經(jīng)常出現(xiàn)因光纜被鼠咬導致的通信故障,嚴重影響變電站安全運行、也增加后期維護難度。針對此問題,建議在設(shè)計中從預制艙內(nèi)設(shè)備到集中接線柜這一部分選擇玻璃纖維非金屬鎧裝光纜,并和各進出口防火封堵配合內(nèi)嵌不銹鋼絲網(wǎng)。而針對集中接線柜相應出線部分,因為電纜溝環(huán)境相對潮濕,鋼帶鎧裝外露之后很容易生銹,所以建議選擇鋁帶鎧裝光纜,并配合使用光纜槽盒[3]。在對光纜進行分段配置過程中,不僅要達到艙內(nèi)敷設(shè)要求,還要同步符合艙外防鼠要求。

        2 智能變電站運行中面臨的問題與解決策略

        2.1 問題

        安全性問題。智能變電站運行中主要以對等通信模式實現(xiàn)信息傳輸,此通信模式有別于傳統(tǒng)通信模式,對等傳輸模式具有更高的安全要求,即便裝置間隔離點出現(xiàn)異常,都將影響傳輸工作。另外在實際運行期間,智能變電站對系統(tǒng)運行狀態(tài)和相關(guān)數(shù)據(jù)缺乏安全保護以及檢測管理措施,使得一旦出現(xiàn)運行問題無法及時發(fā)現(xiàn),從而使變電站系統(tǒng)不能安全、正常的運行。

        安全保護問題。在智能變電站運行期間,電子互感器要借助相關(guān)裝置實現(xiàn)信號傳送,結(jié)合相關(guān)信號明確變電站實際運行情況,而因為信號傳播具有較高復雜性,必須具備有關(guān)操作方可實現(xiàn)。此外,智能變電站運行中還要對所安裝裝置采取有效的保護措施,因為變電站當中很多設(shè)備都安裝于戶外環(huán)境下,易受到多種外界因素干擾,為保證相關(guān)裝置充分發(fā)揮其功能作用,就要加大保護力度。

        可靠性問題。在智能變電站,光學互感器發(fā)揮著重要作用,而光學互感器很容易遭到外界等相關(guān)因素干擾,而其在受到影響之后,也會同步降低變電站運行可靠性。另外,在智能變電站中,所用電子互感器的功能作用會直接受到多種元件以及模塊干擾,運行過程中有一定不穩(wěn)定性,可靠性有待提升[4]。

        遠程控制問題。一次設(shè)備在遠程控制中,110kV變電站大部分隔離開關(guān)都屬于電動操作機構(gòu),而變電站中的35kV設(shè)備、還有10kV隔離開關(guān)大多是手動隔離開關(guān)或移開式手車式斷路器。對于二次遠控,大多變電站都有軟壓板投退功能,還也有部分變電站尚未實現(xiàn)此功能,而且很多變電站都不具有遠方信號復歸功能,只有極少部分變電站可實現(xiàn)遠方定值切區(qū)。

        2.2 解決策略

        2.2.1 做好運行設(shè)備維護工作

        在智能變電站中,設(shè)備運行質(zhì)量直接影響著變電站整體作用發(fā)揮,并且在變電站當中屬于關(guān)鍵組成部分,所以為保證變電站能夠可靠、穩(wěn)定的運行,需要做好日常設(shè)備維護工作,保證各環(huán)節(jié)能夠順利、有序的推進,避免變電站運行受到不良因素影響。在智能變電站運行期間,要針對不同設(shè)備采取針對性的維護措施,最大程度降低設(shè)備發(fā)生故障的幾率。在設(shè)備管理過程中,還要做好配件管理,針對具有較高損壞率的配件,像智能設(shè)備電源插件或者是交流采樣插件等,要在各供貨廠家協(xié)調(diào)基礎(chǔ)上,保證配件規(guī)格與標準的統(tǒng)一、實現(xiàn)通行通用,在此基礎(chǔ)上運維管理部門可進行有關(guān)插件的采購、當做備品備件,從而降低對廠家的依賴度,并有效提高設(shè)備檢修以及缺陷處理效率[5]。

        2.2.2 一體五防系統(tǒng)

        為保證智能變電站安全可靠的運行,要求工作人員立足整體層面做好整個變電站的維護工作,主要可構(gòu)建一體五防系統(tǒng),針對具體的運行單元加強監(jiān)控管理,維護變電站運行安全與可靠。一體五防系統(tǒng)主要利用遠程控制系統(tǒng)來監(jiān)控及調(diào)整變電站各項設(shè)備,也就是五防閉鎖,由此使變電站運維更加高效。

        2.2.3 對智能變電站加強管理

        為使智能變電站可靠的運行,還要完善的制定管理制度,在制度約束下確保各項工作能夠有序推進。智能變電站還要針對設(shè)備維護與保養(yǎng)制定一系列制度規(guī)范,并對有關(guān)工作人員以及變電站日常運行情況加強有效管理。在運維管理過程中,要充分考慮智能變電站特點,尤其要關(guān)注對智能控制柜實際運行環(huán)境加強管理,針對由于選用熱交換器模式造成控溫效果不佳的智能控制柜,要做好整改工作,根據(jù)實際情況逐漸換成空調(diào)模式。為解決空調(diào)凝露問題,需要采取針對性處理措施,并按照一定周期對智能控制柜做好干燥處理,以防凝露堆積。

        2.2.4 加大變電站巡視力度

        為保證智能變電站能夠安全、可靠的運行,還要加大巡視力度,對此,要求有關(guān)工作人員對設(shè)備運行狀態(tài)加強全面檢查,著重針對常見性問題采取細致的排查以及解決措施,保證設(shè)備能夠盡早恢復正常運行狀態(tài)。另外,智能變電站可通過引進巡檢機器人,使其按照既定程序自動規(guī)劃巡檢路線,在有特殊巡檢要求情況下,工作人員可在后臺遠程控制巡檢機器人進行針對性巡檢。所引進的巡檢機器人其本身就有非常強大的數(shù)據(jù)庫,不僅能夠收集信息,還可自動化的進行信息比對,及時判斷設(shè)備實際運行情況,并將相關(guān)數(shù)據(jù)及分析結(jié)果輸送至后臺,為有關(guān)工作人員提供一定參考,切實提升巡檢效率和有效性。

        此外,可通過加裝智能球機、雙光譜紅外測溫球機、云臺機等智能攝像機,對變電站所有敞開式設(shè)備進行紅外測溫,對開關(guān)及刀閘狀態(tài)、SF6壓力表、避雷器表計進行識別,對設(shè)備外觀進行巡視,實現(xiàn)變電站智能巡視。

        2.2.5 一次/二次設(shè)備改造

        一次設(shè)備改造原則:高壓柜改造為電動底盤高壓柜,戶外敞開式隔離開關(guān)及接地刀閘為手動操作,改造機構(gòu)傳動部分為電動操作機構(gòu)。如需滿足刀閘位置雙確認,新設(shè)備通過輔助接點以及新增位置判別的微動接點空氣開關(guān)以滿足刀閘的二元確認條件,現(xiàn)有隔離開關(guān)及接地刀閘采用在機構(gòu)箱內(nèi)部機構(gòu)限位處增加微動開關(guān)以滿足設(shè)備刀閘的二元確認條件。涉及隔離開關(guān)、接地刀閘的電機電源空氣開關(guān)擬采用長投,以滿足設(shè)備順控操作。

        二次設(shè)備改造原則:實現(xiàn)二次設(shè)備遠方投退重合閘、遠方復歸、遠方切區(qū)功能。為實現(xiàn)設(shè)備遙控功能,大大增加了遙控點位,站內(nèi)原有測控裝置點位不足,需增加站內(nèi)測控裝置??紤]到運行年限在10年以上的變電站后期也將進行綜合自動化改造,為減少變電站內(nèi)改造的停電時間、降低負荷損失造成的經(jīng)濟損失,針對運行年限在10年以上的變電站二次部分以全站綜自改造原則進行。

        3 結(jié)語

        智能變電站是新時期變電站一大主流發(fā)展方向,不過因為智能變電站存在一定特殊性,而且設(shè)計和運行都有較高復雜度,容易在變電站設(shè)計和運行中存在諸多問題,影響變電站功能作用的發(fā)揮和發(fā)展進程。對此,要求智能變電站設(shè)計以及運行維護人員要在把握智能變電站現(xiàn)狀及發(fā)展方向基礎(chǔ)上,深入分析變電站設(shè)計以及運行當中存在的不足,針對性的采取有效處理措施,促使智能變電站更高效、安全、可靠的運行。

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