數(shù)字化變電站在變電專業(yè)應(yīng)用淺談

摘要：為應(yīng)對(duì)數(shù)字化給變電站帶來的挑戰(zhàn)，佛山市供電局創(chuàng)建了第一座數(shù)字化變電站——熙悅變電站，鑒于目前數(shù)字化變電站在國內(nèi)各大電網(wǎng)公司還處于初步試運(yùn)行階段，有關(guān)的試驗(yàn)、驗(yàn)收、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和管理制度等的發(fā)展完善相對(duì)滯后，因此總結(jié)、分析現(xiàn)有數(shù)字化變電站的設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行和維護(hù)等方面給變電專業(yè)帶來的變化是非常有必要的。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化變電站；互感器；繼電保護(hù)；IEC 61850

中圖分類號(hào)：TM76文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095－6835（2014）08－0043－02

隨著智能化開關(guān)、電子式互感器等新型設(shè)備的推廣應(yīng)用和計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、一次設(shè)備狀態(tài)在線檢測等技術(shù)的不斷成熟，基于IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化變電站將會(huì)被大規(guī)模的應(yīng)用。自2006年全國首座數(shù)字化變電站在云南曲靖投入運(yùn)行以來，廣東、廣西、貴州等省市也相繼建設(shè)數(shù)字化變電站并投入使用。多個(gè)試點(diǎn)的建設(shè)和運(yùn)行表明，數(shù)字化變電站徹底改變了二次系統(tǒng)的模式。鑒于二次系統(tǒng)在數(shù)字化變電站中的重要地位，而且目前數(shù)字化變電站在國內(nèi)各大電網(wǎng)公司還處于試運(yùn)行的起步階段，有關(guān)的試驗(yàn)、驗(yàn)收、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及管理制度等的發(fā)展完善相對(duì)滯后，在業(yè)界尚未形成規(guī)范的運(yùn)行管理體系，因此有必要基于現(xiàn)實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)，對(duì)現(xiàn)有數(shù)字化變電站的設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行和維護(hù)等方面給變電專業(yè)尤其是二次系統(tǒng)帶來的革新和挑戰(zhàn)進(jìn)行分析總結(jié)。

1數(shù)字化變電站關(guān)鍵技術(shù)的工程應(yīng)用

數(shù)字化變電站是指變電站的信息采集、傳輸、處理、輸出過程全部數(shù)字化，基本特征是設(shè)備智能化、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化、模型和通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化、運(yùn)行管理自動(dòng)化。數(shù)字化變電站的三個(gè)主要特征是一次設(shè)備智能化、二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化和符合IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過已經(jīng)投產(chǎn)或以后陸續(xù)投產(chǎn)的基于IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化變電站運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的積累，ECT，EPT的可靠性得到進(jìn)一步驗(yàn)證，國產(chǎn)智能化開關(guān)的研制和應(yīng)用得到突破，再加上有基于IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字變電站標(biāo)準(zhǔn)化示范工程的推動(dòng)，基于IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化變電站才能在國內(nèi)全面推廣應(yīng)用。

2數(shù)字化變電站對(duì)二次系統(tǒng)的影響

數(shù)字化變電站與目前綜合自動(dòng)化變電站之間有很大的區(qū)別，二次回路中常規(guī)的繼電器和邏輯回路被可編程軟件代替，常規(guī)的控制電纜被光纜代替，常規(guī)的模擬信號(hào)被數(shù)字信號(hào)代替，現(xiàn)有的所有設(shè)計(jì)、施工、試驗(yàn)、維護(hù)的方法都不再適用，繼電保護(hù)將從裝置型向系統(tǒng)型轉(zhuǎn)變，這是一次繼電保護(hù)的革命。

2.1數(shù)字化二次系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)

對(duì)于常規(guī)變電站二次系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)，繼電保護(hù)專業(yè)人員已經(jīng)形成了較為完整的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，但由于數(shù)字化變電站的二次設(shè)備在組態(tài)上發(fā)生了變化，所以數(shù)字化二次系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)也要發(fā)生相應(yīng)的變革。

2.1.1調(diào)整定期維護(hù)的內(nèi)容

在常規(guī)變電站中，繼電保護(hù)定期維護(hù)的主要目標(biāo)是通過對(duì)交流、電流、電壓回路、直流回路進(jìn)行電氣測量， 進(jìn)而發(fā)現(xiàn)繼電器等元器件運(yùn)行中的缺陷。數(shù)字化變電站二次系統(tǒng)可以全面監(jiān)視電氣量的采集、信息的傳輸和跳合閘的控制命令，而且設(shè)備中的缺陷基本上都可以通過自檢告警來發(fā)現(xiàn)。定期維護(hù)更側(cè)

因此，這種結(jié)構(gòu)形式是一種落紗抓管的新思路。

3.5智能落紗小車的插管形式

智能落紗小車的插管形式主要有2種：被動(dòng)式插管、主動(dòng)式插管。通常被動(dòng)式插管形式都帶有壓管裝置，它的運(yùn)動(dòng)主要是依靠1對(duì)膠輥的相對(duì)運(yùn)動(dòng)把空管帶入落管通道，紗管碰到錠尖，在錠尖一撥的作用下，紗管滑向錠子，最后通過壓管機(jī)構(gòu)達(dá)到紗管高低的一致性。主動(dòng)式插管俗稱打管，在外力作用下，敲擊紗管，落在錠子上，由于紗管落在錠子上的力量較大，因此，主動(dòng)式插管都帶有落管緩沖裝置。

4智能型落紗小車的市場前景

由于整個(gè)紡織行業(yè)不太景氣，智能型落紗小車能順應(yīng)并解決當(dāng)前企業(yè)用工多、用工成本高的困難局面，同時(shí)，也實(shí)現(xiàn)了機(jī)器的安全工作，做到不起火、抓管不傷紗、拔管不傷錠。此外，智能化落紗車可以實(shí)現(xiàn)對(duì)老機(jī)的改造，不需要對(duì)錠子和筒管進(jìn)行專門改造，可與任何新、老環(huán)錠細(xì)紗機(jī)配套使用，能適應(yīng)光錠桿和鋁錠桿的落紗需要。在這種情況下，智能化落紗小車受到了眾多中小紡織企業(yè)的青睞。

智能型落紗小車雖然在結(jié)構(gòu)形式上各有不同，功能原理上各有特點(diǎn)，但是，相信通過各企業(yè)的不斷努力、分步實(shí)施、持續(xù)改進(jìn)，一定能真正實(shí)現(xiàn)小車的全自動(dòng)落紗。從目前了解的情況來看，2014年，不少紡織企業(yè)仍會(huì)將設(shè)備的更新、改造作為企業(yè)發(fā)展的首要任務(wù)，紡織企業(yè)對(duì)落紗小車的需求總量依然很大。預(yù)計(jì)在未來幾年內(nèi)，落紗小車會(huì)呈現(xiàn)暢銷的局面。

參考文獻(xiàn)

［1］鄭可昌.關(guān)于開發(fā)細(xì)紗機(jī)自動(dòng)小車落紗機(jī)的探討［J］.紡織機(jī)械，2010（4）.

［2］高秀滿.新型細(xì)紗自動(dòng)落紗機(jī)功能分析與研究［J］.紡織導(dǎo)報(bào)，2011（1）.

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作者簡介：韓偉（1979—），男，2003年畢業(yè)于山西農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化專業(yè)，工程師。

〔編輯：白潔〕

On the Understanding of Smart Doffing Trolley

Han Wei

Abstract: In 2010, the smart doffing car on display at the Shanghai International Exhibition of Textile. Through continuous innovation and development and constant improvement of textile enterprises, smart doffing car market has been gradually. Focuses on the understanding of a variety of points doffing trolley on the market, and prospects the views of the doffing trolley for future development.

Key words: doffing trolley; yarn; extubation; intubation

重于運(yùn)行中的維護(hù)，比如保護(hù)壓板狀態(tài)的核對(duì)和銘牌的核對(duì)、清灰等。

2.1.2調(diào)整運(yùn)行維護(hù)對(duì)象

常規(guī)變電站中，繼電保護(hù)專業(yè)人員主要針對(duì)保護(hù)類繼電器和交、直流電源等進(jìn)行巡視檢查。在數(shù)字化變電站中，電子式設(shè)備、通信設(shè)備的的良好運(yùn)轉(zhuǎn)能夠提高繼保動(dòng)作的準(zhǔn)確率，所以，繼電保護(hù)專業(yè)人員在巡視的時(shí)候還要特別注意光纖和其他網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備的完好性。

2.1.3調(diào)整運(yùn)行維護(hù)周期

目前，常規(guī)變電站的繼電保護(hù)專業(yè)人員采用一年巡視4 次，半年進(jìn)行測量試驗(yàn)的周期模式。數(shù)字化變電站提高了設(shè)備的自我監(jiān)測和報(bào)警能力，所以也可適當(dāng)調(diào)整二次設(shè)備巡視的周期，以減少巡視維護(hù)人員的工作量。

2.1.4降低運(yùn)行、維護(hù)的工作量

數(shù)字化變電站用光纖代替了常規(guī)變電站中的控制電纜和模擬電纜，減少了因電纜老化或絕緣性能降低引起的短路火災(zāi)和直流接地等問題，降低了事故和缺陷報(bào)警的概率，有利于維護(hù)變電站的正常運(yùn)行。數(shù)字化的通信，可以通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)控互感器的工作狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患，減少因電流互感器出現(xiàn)故障而造成的電網(wǎng)事故。

2.2網(wǎng)絡(luò)化二次系統(tǒng)的保護(hù)和控制

傳統(tǒng)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展，使微機(jī)的保護(hù)和控制水平不斷提升，二次設(shè)備進(jìn)入相對(duì)成熟的階段。然而，這種成熟僅限于傳統(tǒng)二次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系內(nèi)，而不能解決其他問題。因此，發(fā)展與問題并存，已成為常規(guī)變電站二次系統(tǒng)保護(hù)和控制難以擺脫的現(xiàn)實(shí)。

由于二次電纜少，在不增加硬件設(shè)備、不重復(fù)采集交流信息的前提下，將二次系統(tǒng)的相應(yīng)功能分散到各間隔保護(hù)單元中，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化母線保護(hù)、網(wǎng)絡(luò)化備自投和網(wǎng)絡(luò)化低頻低壓減載的功能，可以基本消除以上限制繼保運(yùn)行水平的瓶頸，同時(shí)還可以保護(hù)定值、控制字簡化。壓板、按鈕和把手的減少，也可以減少運(yùn)行維護(hù)人員的“三誤”事故。對(duì)于裝置缺陷，由于直接采用數(shù)字量能真實(shí)反應(yīng)系統(tǒng)一次電氣量的信息，裝置可采用更先進(jìn)的原理算法，其集成度更高，抗干擾能力更強(qiáng)，再加上在線監(jiān)測、在線檢修的自動(dòng)化，可以使裝置更加穩(wěn)定的運(yùn)行。

2.3數(shù)字化變電站二次系統(tǒng)得驗(yàn)收

數(shù)字化變電站中，所有電流、電壓控制和保護(hù)的信號(hào)都是利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸?shù)模虼?，通信網(wǎng)絡(luò)的性能會(huì)對(duì)控制保護(hù)系統(tǒng)的功能發(fā)揮產(chǎn)生很大的影響。由于采用的是裝置配置文件來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的通信和互操作，所以相應(yīng)的ME和GOOSE配置將成為驗(yàn)收的重點(diǎn)和難點(diǎn)，現(xiàn)有的保護(hù)加量試驗(yàn)和對(duì)點(diǎn)試驗(yàn)方式將不再適用。

目前，數(shù)字化變電站的檢測設(shè)備尚不多見，其檢測手段相對(duì)于傳統(tǒng)方法還十分有限，驗(yàn)收范圍和內(nèi)容也大有不同，主要表現(xiàn)在：①主要數(shù)字化變電站過程層是與綜合自動(dòng)化變電站最顯著的區(qū)別，智能化電氣設(shè)備包括數(shù)字式互感器和智能斷路器。其中，斷路器智能單元與二次系統(tǒng)的聯(lián)系更加密切，應(yīng)該納入二次系統(tǒng)的檢驗(yàn)范圍。②ECT，EPT精度、變比、極性和同步檢測。該項(xiàng)檢測是為了減少傳統(tǒng)特性對(duì)安全保護(hù)的影響，保持跨間隔的數(shù)字式電流、電壓信號(hào)同步，提高繼保特別是母差保護(hù)、變壓器差動(dòng)保護(hù)等“四性”要求。③網(wǎng)絡(luò)性能測試，主要包括光纖以太網(wǎng)、ME和GOOSE的網(wǎng)絡(luò)測試。該項(xiàng)測試主要是為了檢驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)的傳輸衰耗和誤碼率，檢測保護(hù)裝置或測控裝置接收采樣值和收發(fā)控制、驅(qū)動(dòng)報(bào)文內(nèi)容，并檢測它們的正確性和一致性。

同常規(guī)變電站工程項(xiàng)目相比，數(shù)字化變電站工程調(diào)試中減少了大部分電纜接線和現(xiàn)場調(diào)試工作，但增加了系統(tǒng)集成和測試工作。由于系統(tǒng)集成和測試工作依賴于專用的檢測設(shè)備和檢測技術(shù)，因此這對(duì)繼保工作人員提出了更高的要求。

3數(shù)字化變電站需面的問題

3.1數(shù)字化變電站二次系統(tǒng)檢驗(yàn)規(guī)范

在數(shù)字化變電站技術(shù)推廣應(yīng)用過程中，迫切需要解決的問題就是檢驗(yàn)工作中缺乏作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范。數(shù)字化變電站由于數(shù)字式互感器和智能化電氣設(shè)備的使用，智能化程度大大提高，除了電源仍然需要電纜供電，其余的二次回路都被光纖和網(wǎng)絡(luò)替代——無論是數(shù)字式互感器還是斷路器智能單元都通過保護(hù)、自動(dòng)化裝置進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，一旦出現(xiàn)中斷或者異常工況都可能引發(fā)報(bào)警，也就是說，實(shí)現(xiàn)了二次回路的在線監(jiān)測后，數(shù)字化變電站可以真正實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修。在變電站正式投運(yùn)前進(jìn)行一次全面的檢驗(yàn)后，運(yùn)行中便不再需要進(jìn)行檢驗(yàn)和調(diào)試。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)元器件損壞時(shí)，由于不需要復(fù)雜的二次接線，只要把電源和光纖轉(zhuǎn)接到備用裝置上就可以迅速恢復(fù)設(shè)備的運(yùn)行，換下的故障設(shè)備再返廠進(jìn)行修理。這樣避免了二次設(shè)備故障引起的設(shè)備停電，不僅提高了電網(wǎng)的供電可靠性，而且減少了檢修維護(hù)工作量。

3.2數(shù)字化變電站二次系統(tǒng)的集成和兼容

由于現(xiàn)有的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)和其他控制系統(tǒng)相互獨(dú)立，其可靠性來源于自身硬件平臺(tái)和邏輯結(jié)構(gòu)?？紤]到IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的全面實(shí)施將是一個(gè)較長的過程，在這一過程中，如何將目前運(yùn)行著的常規(guī)微機(jī)保護(hù)、測控單元和變電站自動(dòng)化系統(tǒng)經(jīng)過不太復(fù)雜的改造后即可運(yùn)行于IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)中，無疑具有重要的現(xiàn)實(shí)意義?，F(xiàn)有系統(tǒng)下的保護(hù)裝置可以通過加裝IEC 61850協(xié)議轉(zhuǎn)換器統(tǒng)一通信接口，將各裝置的自身協(xié)議轉(zhuǎn)換為IEC 61850協(xié)議，實(shí)現(xiàn)保護(hù)裝置與IEC 61850間隔層其他單元、變電站層設(shè)備的集成和互操作。

4結(jié)束語

目前，數(shù)字化變電站的建設(shè)還處于功能實(shí)現(xiàn)的初步階段，變電整體運(yùn)行管理工作要與數(shù)字化變電站技術(shù)同步進(jìn)步。這要求變電人員不僅要掌握繼電保護(hù)專業(yè)技能，還要掌握相關(guān)通信、自動(dòng)控制和新的光電、模電新理論等。這也對(duì)變電專業(yè)的管理提出了更高的要求。所以應(yīng)該不斷地積累管理經(jīng)驗(yàn)，完善各項(xiàng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，逐步改變傳統(tǒng)的專業(yè)管理模式以適應(yīng)數(shù)字化變電站的運(yùn)行管理需要。

參考文獻(xiàn)

［1］高翔.數(shù)字化變電站應(yīng)用技術(shù)［M］.北京：中國電力出版社，2008.

［2］王璐，王步華.基于IEC61850的數(shù)字化變電站的研究與應(yīng)用［J］.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2008（24）.

［3］高翔等.數(shù)字化變電站的主要特征和關(guān)鍵技術(shù)［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2006（12）.

〔編輯：王霞〕

Digital Substation Transformer Specialized Applications in Discussion

Lei Jian

Abstract: In response to the challenges brought by digital substation to Foshan Power Supply Bureau created the first digital substation-Xiyue Substation, given the current digital substation in major domestic power grid company is still in the preliminary stage of trial operation, the pilot, development and acceptance, technical standards and management systems, such as the sound is lagging behind, and therefore concluded that the analysis of existing digital substation design, construction, operation and maintenance aspects of the changes brought to the substation professional is very necessary.

Key words: digital substation; transformer; relay; IEC 61850