智能變電站一次設(shè)備數(shù)據(jù)自動(dòng)采集的優(yōu)化研究

孫銘梁

摘要：堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)是今后電網(wǎng)建設(shè)的目標(biāo)和方向，并且已經(jīng)上升到國家戰(zhàn)略的高度上?！皥?jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”以堅(jiān)強(qiáng)網(wǎng)架為基礎(chǔ)，以通信信息平臺(tái)為支撐，以智能控制為手段，包含電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度各個(gè)環(huán)節(jié)，覆蓋所有電壓等級(jí)，實(shí)現(xiàn)“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流”的高度一體化融合，是堅(jiān)強(qiáng)可靠、經(jīng)濟(jì)高效、清潔環(huán)保、透明開放、友好互動(dòng)的現(xiàn)代電網(wǎng)。智能變電站是智能電網(wǎng)的重要組成部分，是變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展方向，其核心技術(shù)是智能化的一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)部以及變電站與集控站間的信息共享和互操作。

關(guān)鍵詞：智能變電站;智能一次設(shè)備;電子式互感器;在線檢測

引言

智能變電站是智能電網(wǎng)的重要組成部分，是變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展方向，其核心技術(shù)是智能化的一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)部以及變電站與集控站間的信息共享和互操作;是由技術(shù)先進(jìn)、運(yùn)行可靠、節(jié)能環(huán)保、高度集成的設(shè)備組合而成。將高速網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)作為信息傳輸?shù)幕A(chǔ)，自動(dòng)完成基本功能：包括控制、保護(hù)、信息采集、計(jì)量、測量和監(jiān)測等，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動(dòng)等高級(jí)應(yīng)用功能的變電站。智能一次設(shè)備（Intelligent primary equipment）是智能變電站的重要標(biāo)志、重要建設(shè)環(huán)節(jié)。

1 國內(nèi)外智能電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

智能電網(wǎng)是當(dāng)今世界電力系統(tǒng)發(fā)展變革的最新動(dòng)向，并被認(rèn)為是21世紀(jì)電力系統(tǒng)的重大科技創(chuàng)新和發(fā)展趨勢。在歐美等發(fā)達(dá)國家的帶領(lǐng)下，美國能源部、歐盟委員會(huì)以及各種類型的電力企業(yè)與組織，都投入了大量精力希望盡快有所突破。中國、加拿大、澳大利亞、日本、韓國等國家也開始注意到這一新的電網(wǎng)發(fā)展，并積極推進(jìn)，同時(shí)取得了很大的進(jìn)展。國家電網(wǎng)公司及南方電網(wǎng)公司根據(jù)我國的國情，抓住機(jī)遇，尋求到適合中國特色的智能電網(wǎng)戰(zhàn)略規(guī)劃，并己開始逐步實(shí)施。

2智能化變電站的定義

依據(jù)國家電網(wǎng)公司《智能變電站技術(shù)導(dǎo)則》，智能化變電站是采用先進(jìn)的傳感器、信息、通信、控制、智能等技術(shù)，以一次設(shè)備參量數(shù)字化和標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化信息平臺(tái)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)變電站實(shí)時(shí)全景監(jiān)測、自動(dòng)運(yùn)行控制、與站外系統(tǒng)協(xié)同五動(dòng)等功能，達(dá)到提高變電可靠性、優(yōu)化資產(chǎn)利用率、減少人工干預(yù)、支撐電網(wǎng)安全運(yùn)行，可再生能源“即插即退”等目標(biāo)的變電站。其內(nèi)涵為可靠、經(jīng)濟(jì)、兼容、自主、互動(dòng)、協(xié)同，并具有一次設(shè)備智能化、信息交換標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)高度集成化、運(yùn)行控制自動(dòng)化、保護(hù)控制協(xié)同化、分析決策在線化等技術(shù)特征。

3 智能變電站一次設(shè)備智能化及在線監(jiān)測配置原則

3.1開關(guān)設(shè)備智能化研究方向

高壓開關(guān)設(shè)備智能化，是建立在微電子技術(shù)、信息傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、伺服技術(shù)、驅(qū)動(dòng)技術(shù)及精密機(jī)械技術(shù)等高度發(fā)展之上的綜合技術(shù)。開關(guān)設(shè)備的智能化也是根據(jù)其內(nèi)外需求屬性及智能電網(wǎng)建設(shè)需求出發(fā)而展幵的，根據(jù)幵關(guān)設(shè)備自身內(nèi)在安全及壽命需求以及設(shè)備之間交互需求、二次設(shè)備以及運(yùn)行調(diào)度管理需求、環(huán)保需求以及大規(guī)模分布式能源接入需求等外部需求，“十二五”期間，開關(guān)設(shè)備的智能化重點(diǎn)是將開關(guān)運(yùn)行狀態(tài)、絕緣狀態(tài)及操動(dòng)機(jī)構(gòu)狀態(tài)的監(jiān)測及評(píng)估技術(shù)、智能化操動(dòng)機(jī)構(gòu)技術(shù)、通訊技術(shù)（如遙測、遙信、遙控、遙調(diào)等）進(jìn)一步模塊化、一體化和國產(chǎn)化，提高國產(chǎn)化開關(guān)設(shè)備整體智能水平;與此同吋，進(jìn)一步提出新型專用的幵關(guān)設(shè)備的研制需求，并尋求突破。中長期發(fā)展戰(zhàn)略中，根據(jù)未來對(duì)SF6氣體的限制使用，應(yīng)提出滿足環(huán)保要求的全密封混合式氣體緊湊型開關(guān)設(shè)各技術(shù)或其他環(huán)保型滅弧絕緣介質(zhì)的開關(guān)設(shè)備技術(shù)，同時(shí)對(duì)推廣具有選相功能的模塊化智能高壓真空斷路器等新型智能開關(guān)設(shè)備應(yīng)用過祝屮，關(guān)系系統(tǒng)絕緣配合和絕緣水平的研究也是開關(guān)設(shè)備智能化研究的重要內(nèi)容。

3.2 開關(guān)設(shè)備智能化研究現(xiàn)狀

幵關(guān)設(shè)備的智能化是建立在幵關(guān)設(shè)備在線檢測與診斷技術(shù)的基礎(chǔ)上的，而開關(guān)設(shè)備在線檢測與診斷技術(shù)是建立在工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)基礎(chǔ)之上的，工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)全面支撐著開關(guān)設(shè)備狀態(tài)檢測與監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展。要實(shí)現(xiàn)開關(guān)設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測，首先要提取開關(guān)設(shè)備在運(yùn)行過程中的各種表征其狀態(tài)特性的特征參量，這需要使用各種各樣的傳感器，如電流，電壓，局部放屯，Ik力，溫度，振動(dòng)，氣體，濕度傳感器等。智能幵關(guān)對(duì)幵關(guān)設(shè)備的智能化水平提出了較高要求，模糊了傳統(tǒng)意義上的一次設(shè)備和二次設(shè)備的界線，國外開關(guān)制造公司如ABB、西門子、阿海法等大型公司在一次設(shè)備和二次設(shè)備研發(fā)能力都較強(qiáng)，并在把握智能開關(guān)設(shè)備研發(fā)方向上能力比較突出。早在上世紀(jì)90年代就已著手進(jìn)行設(shè)備智能化研究，因此國外開關(guān)制造公司在智能GIS設(shè)備的研發(fā)和制造方面已走在了前面。澳大利亞昆士蘭的275kVBlackwall變電站和Braemar變電站已分別于1999年和2000年投入運(yùn)行，兩變電站內(nèi)的高壓開關(guān)全部采用ABB公司智能化PASS開關(guān)，取得了良好的運(yùn)行效果。國內(nèi)開關(guān)制造公司在智能開關(guān)的研發(fā)上起步較晚，主要依托國家電網(wǎng)公司幵展的智能化變電站試點(diǎn)工程的開工設(shè)計(jì)，才開始進(jìn)行幵關(guān)設(shè)備的智能化研發(fā)工作，目前國內(nèi)三大開關(guān)廠（西開、平高、沈高）均以開發(fā)出智能化JT？關(guān)（GIS）樣機(jī)。國內(nèi)制造公司通過在開關(guān)設(shè)備附近加裝智能終端設(shè)備（如布置于匯控柜內(nèi)）以實(shí)現(xiàn)開關(guān)設(shè)備智能化，智能終端同時(shí)具備與一次設(shè)備的電纜連接接d和光纖以太網(wǎng)接口功能，自身完成信息轉(zhuǎn)換以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)一次設(shè)備和其他基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)智能電子設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測功能。

3.3 開關(guān)設(shè)備智能化配置原則

智能變電站分為設(shè)備層、系統(tǒng)層。設(shè)備層是包含由一次設(shè)備和智能組件構(gòu)成的智能設(shè)備，實(shí)現(xiàn)過程層、間隔層功能。設(shè)備層進(jìn)行完成變電站電能分配、變換、傳輸及其測量、控制、保護(hù)、計(jì)量、檢測等相關(guān)功能。智能組件是靈活配置的物理設(shè)備，包含測量單元、控制單元、保護(hù)單元、計(jì)量車元、檢測單元中的一個(gè)或幾個(gè)。測控裝置、保護(hù)裝置、狀態(tài)檢測組件等均作為獨(dú)立的智能組件。智能組件安裝方式是外置或者內(nèi)嵌，也可以兩種形式共存。智能設(shè)備采用如下模式：a）獨(dú)立運(yùn)行的一次設(shè)備加上外置的智能組件。b） 一次設(shè)備加上內(nèi)嵌的包含狀態(tài)檢測單元的智能組件，再加上外置的一個(gè)或多個(gè)智能組件。C） 一次設(shè)備加上內(nèi)嵌的智能組件。智能設(shè)備操作支持順序控制。一次設(shè)備應(yīng)具備高可靠性，其外絕緣多采用復(fù)合材料，與當(dāng)?shù)丨h(huán)境相適應(yīng)。信號(hào)傳變、數(shù)據(jù)采集時(shí)，將壓力、溫度等直接反映設(shè)備運(yùn)行狀況的模擬量數(shù)字化，以滿足各種應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)采集精度、頻率的要求，并以網(wǎng)絡(luò)方式送出。

結(jié)語

目前國內(nèi)在建及新建變電站全部按智能變電站設(shè)計(jì)，已積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，智能變電站的建設(shè)實(shí)現(xiàn)了變電站核心技術(shù)的重大突破，提升了關(guān)鍵設(shè)備（系統(tǒng)）研制和應(yīng)用水平，初步建立了智能變電站技術(shù)體系，為智能電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)支撐奠定了良好基礎(chǔ)。試點(diǎn)工程建設(shè)過程中涌現(xiàn)出的新技術(shù)、新應(yīng)用、新標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)了該行業(yè)在世界范圍內(nèi)的發(fā)展方向，使得我國變電站自動(dòng)化技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平，形成了 “中國引領(lǐng)”的良好勢頭，使理念、產(chǎn)品、技術(shù)等也逐漸走向國際化舞臺(tái)。

參考文獻(xiàn)

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