變電站數(shù)字化改造施工技術(shù)

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摘 ?要：數(shù)字化改造技術(shù)在我國還處在剛起步的階段，但是數(shù)字化變電站卻是我國當(dāng)前電力改造中的一個熱點(diǎn)。文章為數(shù)字化變電站提出了總體的技術(shù)方案，然后從提出的技術(shù)方案的特點(diǎn)、設(shè)備的運(yùn)行原理和最終能夠達(dá)到的目的出發(fā)，對變電站數(shù)字化改造技術(shù)進(jìn)行了全面分析，希望能夠?qū)?shù)字化改造施工技術(shù)投入到變電站的建設(shè)中做出一些參考。

關(guān)鍵詞：變電站;數(shù)字化改造;施工技術(shù)

中圖分類號：TM76 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2019）28-0153-02

Abstract： Digital transformation technology is still in its infancy in our country， but digital substation is a hot spot in the current electric power transformation in our country. This paper puts forward the overall technical scheme for the digital substation， and then makes a comprehensive analysis on the digital transformation technology of the substation from the characteristics of the proposed technical scheme， the operation principle of the equipment and the final purpose that can be achieved. It is hoped that the digital reconstruction construction technology can be put into the construction of substation to make some reference.

Keywords： substation; digital transformation; construction technology

國外的變電站數(shù)字化改造技術(shù)已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)室走向了實(shí)際應(yīng)用，我國當(dāng)前也已經(jīng)完成了建設(shè)數(shù)字化變電站的準(zhǔn)備工作，具備了建設(shè)數(shù)字化變電站的所需要的基礎(chǔ)設(shè)備，在完成對這些設(shè)備的集成和改造之后，即將投入到實(shí)際的變電站當(dāng)中去。就現(xiàn)在運(yùn)用綜合自動化系統(tǒng)的趨勢而言，建設(shè)全新的數(shù)字化變電站是勢在必行的。根據(jù)數(shù)字化技術(shù)的特征和定義，討論當(dāng)前數(shù)字化變電站的發(fā)展情況，并對建設(shè)數(shù)字化發(fā)電站的優(yōu)勢和可能會出現(xiàn)的情況進(jìn)行了分析。

1 變電站數(shù)字化的現(xiàn)狀

在當(dāng)今的信息時代之下，數(shù)字化已經(jīng)越來越受到人們的重視，這項(xiàng)技術(shù)不光是智能技術(shù)的基礎(chǔ)，還是軟件技術(shù)的基礎(chǔ)。其特征主要體現(xiàn)在設(shè)備的智能化和管理的自動化等方面。我國的首座數(shù)字化變電站是在1998年進(jìn)行投入生產(chǎn)的，直到2006年終于將其全部改造為數(shù)字化變電站，在經(jīng)過長達(dá)七個月的試用運(yùn)行之后，發(fā)現(xiàn)各項(xiàng)數(shù)據(jù)都沒有出現(xiàn)問題，以此將我國的數(shù)字化建設(shè)技術(shù)推向了世界先進(jìn)水平。數(shù)字化變電站在經(jīng)過這十多年的發(fā)展之后，已經(jīng)達(dá)到了一定的水平。在低電壓變電站中采取了綜合自動化技術(shù)之后，變電站基本不需要有人值班。而在220kV以上的高壓變電站中，也采用了大量的自動化技術(shù)，不僅降低了工程的建設(shè)成本，還提升了電網(wǎng)建設(shè)的現(xiàn)代化水準(zhǔn)。相信隨著越來越多如電流電壓感應(yīng)器等的高科技誕生，還會為變電站數(shù)字化管理帶來更多的機(jī)遇。

從IEC61850標(biāo)準(zhǔn)頒布并且投入到使用后，我國對數(shù)字化變電站的投入力度再次加大，在各個專家的不懈鉆研下，又制定出了DL/T860標(biāo)準(zhǔn)。也就此項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)出臺之后，各個發(fā)電廠商紛紛開始了對數(shù)字化變電站的開發(fā)，并研究出了大量的先進(jìn)設(shè)備，比如說GIS電流電壓互感器和智能終端等。這些先進(jìn)設(shè)備不但沒有不符合標(biāo)準(zhǔn)，而且在某些特定方面還達(dá)到了世界先進(jìn)水平。國家電力總公司對這些研發(fā)出來新型產(chǎn)品進(jìn)行了多達(dá)六次的試驗(yàn)，結(jié)果無疑全部通過，與此同時，國家電力公司還在一些投入到實(shí)際應(yīng)用的數(shù)字化變電站進(jìn)行了試驗(yàn)工作，并獲得了相當(dāng)寶貴的試點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)，這些新型研發(fā)的技術(shù)為將來的數(shù)字化變電站投入實(shí)際應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

2 建設(shè)數(shù)字化變電站的優(yōu)勢

建設(shè)數(shù)字化變電站的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在三個方面：

（1）能夠降低變電站的投入成本。和傳統(tǒng)的變電站比起來，數(shù)字化變電站所使用的光纜將二次電纜替換掉，這在很大程度上降低了在支架和橋架等方面的投入資金。而且數(shù)字化變電站相對于傳統(tǒng)的變電站要更加容易維護(hù)，這樣就大大地減少了工作人員的工作量，減少了在人員方面的資金投入。而且數(shù)字化變電站還能降低回路直流接地的故障率，節(jié)約了大量運(yùn)用在維護(hù)故障上的投入資金。

（2）安全性得到更加提高。數(shù)字化變電站是使用的光纖將電子互感器連接起來的，它能夠很有效地將一、二次設(shè)備隔離開來，很好的提升了系統(tǒng)的安全性，而且數(shù)字化變電站采用的是電子采集數(shù)據(jù)，大大提高了數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度。由于數(shù)字化變電站是使用的網(wǎng)絡(luò)交換來進(jìn)行信息傳遞，所以它能夠很好地提升信息傳遞的效率，減小傳遞時間。

（3）自動化程度提高。數(shù)字化變電站是使用的電子互感器和事故追憶系統(tǒng)等高科技技術(shù)，這些技術(shù)能夠二十四小時監(jiān)測變電站，如果哪個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，就能立即給出預(yù)警，這種可視化監(jiān)測功能對于監(jiān)測變電站故障具有很好的效果，而且只要發(fā)現(xiàn)信息傳輸異常，該系統(tǒng)就會在很短的時間內(nèi)將故障排除掉。還有就是數(shù)字化變電站能夠?qū)⑿畔⒌膫鬟f過程全部記錄下來，這對于變電站的管理起到了至關(guān)重要的作用。雖然當(dāng)前國內(nèi)的數(shù)字化變電站還處在初級階段，但是自動化技術(shù)已經(jīng)成了國內(nèi)外研究數(shù)字化變電站的主要發(fā)展方向。

3 數(shù)字化變電站的改造需要遵守的原則

提升變電站綜合自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性是進(jìn)行變電站數(shù)字化建設(shè)的主要目標(biāo)，但是在實(shí)現(xiàn)這方面的建設(shè)時，還要保證運(yùn)行和維護(hù)的成本最小化，希望能夠通過對變電站的數(shù)字化改造，充分發(fā)揮數(shù)字化帶來的優(yōu)勢，以此來建設(shè)出成本較低、系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性更高的變電站。在進(jìn)行變電站的數(shù)字化改造時，需要遵循以下幾個原則：

（1）數(shù)字化變電站的建設(shè)思路應(yīng)該是緊湊型變電站為主，通過采用數(shù)字化技術(shù)，減少在相關(guān)設(shè)備和電纜的使用數(shù)量，以此來實(shí)現(xiàn)二次設(shè)備的分散布置。

（2）采用數(shù)字化變電站是將來變電站發(fā)展的主要趨

勢，數(shù)字化變電站不僅讓經(jīng)濟(jì)投入更加合理，還讓變電站的管理變得更加方便。在運(yùn)用數(shù)字化技術(shù)對變電站改造時，要把建設(shè)成本和改造成本等方面都考慮進(jìn)來，然后兩者之間進(jìn)行比較，選擇出更加優(yōu)質(zhì)的設(shè)計(jì)方案。

（3）建設(shè)數(shù)字化變電站就是為了方便管理，所以在對變電站進(jìn)行改造時，要把先進(jìn)的技術(shù)都引入進(jìn)去，真正做到提升變電站的管理水平和技術(shù)含量，為以后的電網(wǎng)升級打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（4）在變電站數(shù)字化改造過程中，還要采用性能高、安全性高、智能程度高以及維護(hù)成本低廉的設(shè)備進(jìn)行改造，然后對改造區(qū)域進(jìn)行規(guī)劃，讓變電站的占地區(qū)域最小化。需要特別注意的是，在改造的變電站時候，還要考慮到變電站的外形美觀、與周圍環(huán)境的適應(yīng)情況以及是否影響到附近的居民等等。

4 變電站數(shù)字化改造中可能會面臨的問題

4.1 主變保護(hù)的問題

一般情況下，電子互感的優(yōu)勢只有在高電壓的情況下才能得到很好的體現(xiàn)，如果電壓低于35kV的話，電子互感器在穩(wěn)定性、安全性和精準(zhǔn)度方面的優(yōu)勢都不能很好的體現(xiàn)出來。所以當(dāng)電壓處于低電壓時，就可以在保護(hù)裝置下安裝一個開關(guān)，這樣既能讓低電壓的配置等級不變，還能夠很好地提升它的經(jīng)濟(jì)性。比如說在高壓室里面單獨(dú)配置一個通信柜，就能讓模擬信號發(fā)生轉(zhuǎn)換，并且符合IEC61850協(xié)議。為了讓原來的變壓器也能夠正常運(yùn)行，在進(jìn)行變電站的改造時，可以將之前的套管CT等都保存下來，而現(xiàn)在需要考慮的就是模擬量和數(shù)字量同時存在的問題了。在一般情況下，可以將數(shù)字量和模擬量都輸入到保護(hù)裝置中，然后利用裝置進(jìn)行分析和判斷。

4.2 斷路器的數(shù)字化改造問題

斷路器的數(shù)字化改造目的就是為了減少電纜的使用數(shù)量，這個目的其實(shí)可以通過把電纜改成光纜的方式來替代，而智能匯控和智能終端就是數(shù)字化改造中比較常用的方式，智能匯控對于設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境的要求要高一些，運(yùn)行環(huán)境高也就意味著成本也高，所以為了節(jié)約成本，一般不常用這種方式來進(jìn)行變電站的改造。智能終端的原理是通過增加光纖網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)電氣量和狀態(tài)量的信息共享，最終達(dá)到減少電纜使用的目的，在變電站經(jīng)過數(shù)字化改造之后，功能模塊只需要截取到一組節(jié)點(diǎn)上的信息，就能夠?qū)崿F(xiàn)五種防御功能。還需要說明的是，利用光纜代替電纜，還可以增加數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

4.3 GOOSE的應(yīng)用問題

IEC61850協(xié)議就是一定要以GOOSE作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕A(chǔ)，并通過GOOSE的機(jī)制實(shí)現(xiàn)和IEC61850協(xié)議的共同應(yīng)用，這樣不僅能夠?qū)崿F(xiàn)通信和遙控功能，而且還能很容易地完成對跳閘報(bào)文的保護(hù)。然而在實(shí)際的應(yīng)用中，還要保證GOOSE 體系的合理選擇和應(yīng)用，這對協(xié)議的實(shí)現(xiàn)相當(dāng)重要。

4.4 光纜的拉設(shè)問題

數(shù)字化變電站的改造過程中會使用很多的光纜，而光纜的種類是比較多的，主要分為軟光纜、鎧裝光纜等，而這些光纜還可以劃分為單模和多模，以至于在使用光纜時要根據(jù)其種類而采用相應(yīng)的技術(shù)。在光纜的線頭部位還要做好密封處理，以免受到濕度的影響，在線位部位還要做好保護(hù)措施，以免端部進(jìn)水。還有就是在牽拉光纜時，應(yīng)該要在晴朗的天氣下進(jìn)行，以此更好地完成光纜的熔接。在這些工作都充分做好之后，還要對光纜的功能進(jìn)行測試，測試合格之后貼上標(biāo)簽。最后需要補(bǔ)充的是，嚴(yán)禁在線路帶電的情況下進(jìn)行光纜的熔接，以免威脅到工作人員的人身安全。

5 結(jié)束語

從現(xiàn)階段的數(shù)字化變電站的改造來看，仍是存在著不少問題，但是隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和科技的不斷進(jìn)步，相信符合IEC61850協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化變電站會很快地得到應(yīng)用。從當(dāng)前變電站的應(yīng)用情況來看，只有大力發(fā)展集數(shù)字化和智能化一體的變電站，才能讓變電站的應(yīng)用更上一層樓，才能在減少投入成本的同時，增強(qiáng)對變電站的監(jiān)控和管理。本文在對數(shù)字化變電站的優(yōu)勢進(jìn)行討論的同時，還舉出了一些數(shù)字化變電站改造過程中可能會遇到的問題，希望能對將來變電站數(shù)字化改造起到一定的借鑒作用。

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