智能變電站安全措施及其可視化技術研究

李磊 趙夢露

摘要：傳統(tǒng)的變電站安全保護是通過繼電形式進行保護的，而智能變電站通過打破傳統(tǒng)的直流控制回路，用光纖網(wǎng)絡代替，絕緣性好，增強了抗干擾能力，預防了因接線接口處松動引起的不良回路短路問題。文章通過分析智能變電站相關安全措施，并對可視化技術進行了探討，對影響智能變電站的安全措施可靠性因素進行了總結(jié)。

關鍵詞：智能變電站；安全措施；可視化技術；繼電保護；抗干擾能力 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM63 文章編號：1009-2374（2016）25-0141-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.25.068

隨著科學技術的不斷提高，對變電站的要求越來越趨向于智能化。電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大使得作為電力系統(tǒng)核心關鍵作用的變電站要接受更大的信息量，對變電站的要求也在不斷提高。智能變電站作為新時代發(fā)展的產(chǎn)物，具有可靠性高、集成度高和先進的技術優(yōu)勢，代替?zhèn)鹘y(tǒng)變電站，提供網(wǎng)絡交互和資源共享。通過分析智能變電站的安全措施和相關可視化技術的研究，確保智能變電站運行的穩(wěn)定性。

1 智能變電站相關概念

智能變電站屬于目前較為先進的智能設備，具有可靠與環(huán)保等多種功能。智能變電站的基本要求為全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡化以及信息共享標準化，從而能夠自動地完成信息的采集、測量、控制、保護、計量以及檢測等多種基本功能。

智能變電站主要包括兩部分：一部分為智能高壓設備；另一部分為變電站統(tǒng)一信息平臺，智能高壓設備主要包括智能變壓器以及電子式互感器等。智能變壓器與控制系統(tǒng)在運行的過程中主要依靠通信光纖相連，因而可以及時地掌握變壓器狀態(tài)參數(shù)以及運行相關數(shù)據(jù)。當運行方式出現(xiàn)改變時，設備根據(jù)系統(tǒng)的電壓及功率情況，可以對是否調(diào)節(jié)分接頭起到?jīng)Q定作用；當設備出現(xiàn)問題時，將會發(fā)出預警并提供相關的狀態(tài)參數(shù)等，如此便能在一定程度上降低設備的運行管理成本，最大限度地提高變壓器運行的可靠性。智能高壓開關設備是具有較高性能的開關設備和控制設備，同時配有電子設備、傳感器以及執(zhí)行器，因此在運行的過程中具有監(jiān)測以及診斷功能。電子式互感器能夠有效地克服傳統(tǒng)電磁式互感器在運行過程中的問題及缺點。變電站統(tǒng)一信息平臺功能有兩個：一是系統(tǒng)橫向信息共享功能，主要表現(xiàn)為管理系統(tǒng)中能夠統(tǒng)一獲得各種上層應用的相關信息；二是系統(tǒng)縱向信息的標準化功能，主要表現(xiàn)為各層能夠?qū)崿F(xiàn)透明地對其上層應用支撐作用。

2 智能變電站安全措施

智能變電站技術的安全措施防范模式分為不同的智能安全形式，目前主要的保護系統(tǒng)跳閘方式主要采用：非常規(guī)互感器+就地合并單元（MU）+GOOSE跳閘；常規(guī)互感器+就地合并單元（MU）+GOOSE跳閘和常規(guī)互感器+常規(guī)采樣+GOOSE跳閘。而以上三種智能模式涉及的設備均不相同，在繼電保護過程中涉及到的設備主要包括GPS時鐘、保護裝置、智能終端和交換機。智能變電站的原理是使用以太技術代替?zhèn)鹘y(tǒng)的二次接線傳遞數(shù)字信息和模擬信號，解決原有接線處短路問題，將原有的接線裝置高度吻合，使得網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流暢通無阻地傳遞下去。智能變電站運用大量的光纜，傳輸速度比傳統(tǒng)的傳輸速度更快且安全性能更高，運用面向?qū)ο蟮淖冸娬臼录℅OOSE），類似于一種快速報文傳輸機制，是智能變電站的核心技術。通過這種核心技術，將高速網(wǎng)絡通信作為基礎，提供各個節(jié)點以快速可靠的通信方式，解決傳統(tǒng)跳閘問題，實現(xiàn)回路之間的智能化檢測，為變電站提供可靠的運行模式和智能的管理。

繼電保護系統(tǒng)檢修模式。目前國內(nèi)外的電力公司對繼電保護系統(tǒng)通常采用事故檢修、定期檢修、可靠性檢修和狀態(tài)檢修四大檢修模式進行維護。通過對設備的可靠性評估、定期進行檢修和實時在線監(jiān)測的方式進行檢修。本文將其歸納為繼電保護停電檢修和不停電檢修模式，以帶電完善設備和停電消除故障兩種模式下，總結(jié)適用于220kV及以下電壓等級的智能變電站的線路保護、主變保護、母線保護和母聯(lián)保護的典型安全措施。

2.1 線路保護安全措施

在一次設備檢修過程中，一般采取的保護措施安全步驟類型分為：（1）采用電子式互感器；（2）采用傳統(tǒng)互感器；（3）合并單元缺陷；（4）線路保護裝置缺陷。對母線進行保護采取退出GOOSE的操作，保護運行中的線路和智能終端，故合并單元并將回路打開，后期退出軟壓板的操作，輸入光纖取下線路保護背板SV。

2.2 主變保護安全措施

在一次設備檢修過程中，主變保護檢修校驗的典型安全措施如下：（1）采用電子式互感器；（2）采用傳統(tǒng)互感器；（3）主變保護檢修校驗；（4）某側(cè)合并單元缺陷；（5）主變保護缺陷，需做保護功能試驗。

2.3 母線保護安全措施

在一次設備不停電情況下，母線保護檢修校驗的典型安全措施如下：（1）母線保護檢修校驗；（2）220kV母線保護處理缺陷（只考慮母線保護缺陷，需做保護功能試驗的情況）。對于已經(jīng)投運的變電站，一般不會將全站母線停電進行檢修，若出現(xiàn)全站某一電壓母線停電的情況，可參考不停電檢修的典型安全措施。

2.4 母聯(lián)保護安全措施

當母聯(lián)開關處在檢修的位置，設備處于停電情況時，母聯(lián)保護檢修教研，典型安全措施如下：（1）采用子式互感器；（2）采用傳統(tǒng)互感器。通過對母聯(lián)進行保護和對智能終端投入檢修壓板，退出GOOSE啟動失靈接收軟壓板，在母聯(lián)保護下輸入光纖取下，在合并單元段將CT和PT回路打開。而當母聯(lián)開關處在檢修位置，設備并不斷電的情況下，采取典型安全措施如下：（1）合并單元缺陷；（2）母聯(lián)保護裝置缺陷，需做保護功能試驗；（3）智能終端缺陷。

3 可視化技術研究

可視化技術作為解釋大量數(shù)據(jù)最有效的手段而率先被科學與工程計算領域采用，并發(fā)展為當前熱門的研究領域——科學可視化?？梢暬褦?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖形，給予人們深刻與意想不到的洞察力，在很多領域使科學家的研究方式發(fā)生了根本變化?？梢暬夹g的應用大至高速飛行模擬，小至分子結(jié)構(gòu)的演示，無處不在。在智能變電站的技術投入中也有很多模塊是用于可視化技術的研究。通過將技術手段轉(zhuǎn)換成合適的圖形顯示輸出，生成具有真實感覺的圖形，對工程師的立體感官具有更好的理解，方便工程師在處理解決實際問題中更加有效地實施方法手段。

4 相關完善建議

隨著技術不斷發(fā)展，智能變電站的開發(fā)速度越來越快，對電力企業(yè)的運檢維修工作更是提出了更高的要求。本文針對發(fā)展得日新月異的智能變電站簡要地介紹了國內(nèi)的概況，對安全措施方面進行了總結(jié)。隨著對智能變電站技術的深入研究和探討，智能變電站將成為一種全新的先進可靠智能體系，為人們的信息傳送提供方便。在研究過程中，仍然有很多不足的地方，本文對以下方面的內(nèi)容有待于進一步完善：（1）220kV繼電保護虛端子的標準化設計研究；（2）不更改220kV母線保護配置的改擴建研究；（3）智能變電站繼電保護狀態(tài)實時監(jiān)測與可視化系統(tǒng)的開發(fā)與集成；（4）智能變電站安全措施可靠性研究與分析。

5 結(jié)語

本文通過介紹智能變電站的概況，表明智能變電站已經(jīng)成為當今電力系統(tǒng)的核心關鍵和未來發(fā)展趨勢，新一代的繼電保護設備將成為先進的處理器和通信技術的載體。另外，通過分析當前智能變電器的維修工作體系，總結(jié)了智能變電器所運用的安全措施，并提出相關安全隱患的解決措施，采用可視化技術手段，形象化給出路徑的實現(xiàn)方案和解決手段，得出實施成果。隨著對智能變電站研究的逐步深入，我國的智能變電站運營和維修模式將進一步完善，最終實現(xiàn)智能變電站的穩(wěn)定

運行。

參考文獻

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[3] 鄭眾.智能化變電站在220kV文津變的應用研究[D].

華北電力大學，2015.

作者簡介：李磊（1985-），河北保定人，安徽省電力公司宣城供電公司工程師，研究方向：智能電網(wǎng)規(guī)劃設計；趙夢露（1987-），女，安徽宣城人，安徽省電力公司檢修公司變電安全質(zhì)量管理專責，工程師，研究方向：500kV變電站安全管理。

（責任編輯：秦遜玉）