數(shù)字化變電站自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

劉彪

摘 要：數(shù)字化變電站技術(shù)涉及計(jì)算機(jī)、通信網(wǎng)絡(luò)、繼電保護(hù)自動(dòng)化等多個(gè)高端科研領(lǐng)域，隨著智能化電氣的發(fā)展，變電站自動(dòng)化技術(shù)即將進(jìn)入數(shù)字化時(shí)代。數(shù)字化變電站技術(shù)是變電站自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展中具有里程碑意義的一次變革。本文結(jié)合110kV燕南變電站論述了數(shù)字化變電站自動(dòng)化技術(shù)特征、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)組成等。

數(shù)字化變電站技術(shù)是當(dāng)今世界最先進(jìn)的電力自動(dòng)化技術(shù)，引領(lǐng)著電力技術(shù)發(fā)展方向，其主要特征是“一次設(shè)備智能化，二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化，符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)”，由電子式互感器、智能化終端、數(shù)字化保護(hù)測(cè)控設(shè)備、數(shù)字化計(jì)量?jī)x表、光纖以太網(wǎng)及IEC61850規(guī)約組成的全智能化的分層分布式變電站，即站內(nèi)信息全部做到數(shù)字化，信息傳遞實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，通信模型達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化，使各種設(shè)備和功能共享統(tǒng)一的信息平臺(tái)。數(shù)字化的110kV燕南變電站在系統(tǒng)可靠性、經(jīng)濟(jì)性、維護(hù)簡(jiǎn)便性方面均比常規(guī)變電站有大幅提升，在智能化、數(shù)字化技術(shù)日新月異的今天，這必將對(duì)深圳智能電網(wǎng)建設(shè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

1.數(shù)字化110kV燕南變電站關(guān)建技術(shù)

智能化的一次設(shè)備智能化的一次設(shè)備包括光電/電子式互感器，智能化斷路器等一次設(shè)備。光電/電子式互感器110kV燕南變電站按無(wú)人值守?cái)?shù)字式變電站設(shè)計(jì)，按照數(shù)字式程控化變電站設(shè)計(jì)要求，一次設(shè)備配置光電式電流、電壓互感器。光電/電子式互感器的最大特點(diǎn)是可以輸出低壓模擬量和數(shù)字量信號(hào)，直接用于微機(jī)保護(hù)和電子式計(jì)量設(shè)備，特別是光電/電子式互感器的應(yīng)用，克服了傳統(tǒng)互感器絕緣復(fù)雜、體積大且笨重，CT動(dòng)態(tài)范圍小、易飽合且二次輸出不能開路，電磁式PT易產(chǎn)生鐵磁諧振等諸多缺點(diǎn)。光電/電子式互感器具有絕緣簡(jiǎn)單、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，特別是CT動(dòng)態(tài)范圍寬、無(wú)磁飽合、二次輸出可以開路，PT無(wú)諧振現(xiàn)象，精度高，暫態(tài)特性好。

2.智能化斷路器

110kV燕南變電站按數(shù)字化變電站的設(shè)計(jì)要求配置智能化斷路器。110kV設(shè)備采用合資戶內(nèi)GIS裝置，額定電流2000A，開斷電流40kA，動(dòng)穩(wěn)定電流100kA；10kV開關(guān)柜選用合資廠中置柜，柜中配進(jìn)口或合資廠真空斷路器，電動(dòng)彈簧操作機(jī)構(gòu)，電動(dòng)手車及電動(dòng)機(jī)構(gòu)接地開關(guān)。斷路器同時(shí)配有微處理器、傳感器和執(zhí)行器，不僅具有開關(guān)設(shè)備的基本功能，還具有附加功能，尤其在監(jiān)測(cè)和診斷方面。智能化斷路器代替常規(guī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的輔助開關(guān)和輔助繼電器，實(shí)現(xiàn)按電壓波形控制跳、合閘角度，精確控制跳、合閘時(shí)間，減少暫態(tài)過電壓幅值；檢測(cè)電網(wǎng)中斷路器開斷前一瞬間的各種工作狀態(tài)信息，自動(dòng)選擇和調(diào)節(jié)操動(dòng)機(jī)構(gòu)以及滅弧室狀態(tài)相適應(yīng)的合理工作條件，以改變現(xiàn)有斷路器的單一分閘特性；在輕載時(shí)以較低的分閘速度開斷，而在系統(tǒng)故障時(shí)又以較高的分閘速度開斷等，這樣就可獲得開斷時(shí)電氣和機(jī)構(gòu)性能上的最佳開斷效果；斷路器設(shè)備的信息由微處理器直接處理，并獨(dú)立執(zhí)行當(dāng)?shù)毓δ堋?/p>

3.網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備

（1）二次回路參數(shù)

直流電壓110V，交流電壓380V/220V。110kV電流、電壓互感器采用光學(xué)電子式互感器（ECT，EPT），提供數(shù)字輸出。10kV采用一體化模擬小信號(hào)輸出的電子式一體化電流/電壓互感器（ECT/EPT），提供模擬小信號(hào)輸出。

（2）繼電保護(hù)

110kV燕南變電站繼電保護(hù)按《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》GB14285-2006的要求配置。110kV線路、分段及主變保護(hù)組屏安裝于二次設(shè)備室，采用直接接入數(shù)字量輸入的數(shù)字型保護(hù)裝置。10kV部份采用保護(hù)與測(cè)控一體化并支持IEC61850的常規(guī)模擬量輸入保護(hù)裝置，安裝在開關(guān)柜上。

（3）防誤操作閉鎖

10kV配電裝置采用帶五防功能的開關(guān)柜，110kVGIS部分采用帶現(xiàn)場(chǎng)布線式電氣閉鎖的匯控柜。變電站自動(dòng)化系統(tǒng)五防功能按照與變電站自動(dòng)化系統(tǒng)一體化配置，并應(yīng)滿足《廣東電網(wǎng)110kV～220kV變電站自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》要求。變電站五防子系統(tǒng)應(yīng)由站控層防誤和間隔層防誤兩層構(gòu)成，站控層防誤包括防誤閉鎖軟件系統(tǒng)、電腦鑰匙及鎖具，間隔層防誤是由測(cè)控裝置的軟件邏輯閉鎖來(lái)完成?，F(xiàn)場(chǎng)布線式電氣閉鎖也作為整個(gè)變電站五防的組成部分，并應(yīng)滿足《廣東電網(wǎng)防止電氣誤操作閉鎖裝置技術(shù)規(guī)范》要求，實(shí)現(xiàn)本間隔內(nèi)電動(dòng)隔離開關(guān)（接地開關(guān)）、斷路器之間的電氣閉鎖，以及為完成線路倒閘操作所必需的母線接地開關(guān)與線路隔離開關(guān)之間跨間隔的電氣閉鎖?，F(xiàn)場(chǎng)布線式單元電氣閉鎖與變電站自動(dòng)化系統(tǒng)五防子系統(tǒng)相互配合，共同完成刀閘閉鎖，正常操作時(shí)，二者之間邏輯為“與”的關(guān)系。

（4）測(cè)量

110kV燕南變電站由數(shù)字化綜自系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電氣測(cè)量，二次設(shè)備室及配電裝置不設(shè)常規(guī)測(cè)量表計(jì)。110kV部分采用直接采集

數(shù)字量輸入的測(cè)控裝置，于主控室集中組屏。10kV保護(hù)測(cè)控裝置采用支持IEC61850，按照點(diǎn)對(duì)點(diǎn)面向間隔配置的保護(hù)測(cè)控一體化裝置，支持模擬小信號(hào)輸入，采用下放10kV開關(guān)柜分散布置。測(cè)量采集符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《電測(cè)量及電能計(jì)量裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》DL/T5137-2001，向地調(diào)傳送的遙測(cè)量還應(yīng)滿足《廣東電網(wǎng)110kV～220k變電站自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》及深圳供電局企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《調(diào)度和變電站監(jiān)控系統(tǒng)信息規(guī)范》的要求。

總之，變電站采用數(shù)字化程控操作技術(shù)使變電站獲得提高信息傳輸可靠性；簡(jiǎn)化二次接線；提高測(cè)量精度；共用統(tǒng)一信息平臺(tái)，減少重復(fù)設(shè)備；便于功能擴(kuò)充；操作管理自動(dòng)化，提高生產(chǎn)可靠性，減員增效的優(yōu)勢(shì)。

結(jié)語(yǔ)

數(shù)字化110kV燕南變電站還將節(jié)約能源、降低能耗、保護(hù)環(huán)境全面融入電網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)和管理全過程。數(shù)字化110kV燕南變電站以傳統(tǒng)變電站不可比擬的綠色環(huán)保、節(jié)約土地、節(jié)約資源、節(jié)能降耗、安全生產(chǎn)、供電可靠等優(yōu)點(diǎn)，引領(lǐng)了國(guó)內(nèi)和國(guó)際科技發(fā)展的潮流，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。作者提昌在開展節(jié)能設(shè)計(jì)、環(huán)保設(shè)計(jì)，推行全過程和全壽命周期最優(yōu)化設(shè)計(jì)的同時(shí)，建設(shè)數(shù)字化型、資源節(jié)約型、環(huán)境友好型綠色智能電網(wǎng)。