智能變電站二次設(shè)計中的問題分析

陳必鼎

摘 要：科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，正在不斷的改善人們生活的方方面面，使人們的生活品質(zhì)不斷提高。電力作為人們生活、生產(chǎn)的主要能源，其重要性不言而喻，因此加強(qiáng)電力輸送的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也將是未來電力企業(yè)發(fā)展的重心。我國目前的電力輸送網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)逐步脫離傳統(tǒng)的管理模式，開始走向智能化、遠(yuǎn)程化的管理。變電站作為電力網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中不可缺少的部分，在整個電力輸送的過程當(dāng)中起著至關(guān)重要的作用。隨著輸電網(wǎng)絡(luò)的智能化，變電站也逐漸走上了智能化的道路。文章對智能化的變電站第二次設(shè)計進(jìn)行闡述，分析設(shè)計當(dāng)中存在的問題，完善設(shè)計當(dāng)中的不足。

關(guān)鍵詞：電力網(wǎng)絡(luò)；智能變電站；二次設(shè)計問題

中圖分類號：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）23-0101-01

我國是在2010年才開始逐步推行智能化變電站技術(shù)，在智能變電站的建設(shè)與完善過程當(dāng)中，對數(shù)字式互感器技術(shù)、智能一次電氣設(shè)備技術(shù)以及計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)都進(jìn)行了廣泛的應(yīng)用。相對于傳統(tǒng)的變電站，智能變電站在各類技術(shù)上都得到了進(jìn)一步的提升，智能變電站是由數(shù)字化變電站升級而成，經(jīng)過智能化一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備分層構(gòu)建成一個完善的變電站系統(tǒng)。整個智能化的系統(tǒng)是建立在IEC61850通信規(guī)范基礎(chǔ)之上的，它可以使電氣設(shè)備信息共享，實現(xiàn)設(shè)備的相互操作，最重要是它還能夠?qū)崿F(xiàn)變電站設(shè)備的智能化及高級應(yīng)用。智能變電站是整個電力系統(tǒng)的重要組成部分，其本身要在原有的變電站的基礎(chǔ)之上以網(wǎng)絡(luò)化信息共享替代二次回路，因此原來的設(shè)計圖紙也無法實現(xiàn)變電站的二次改裝。而目前，我國在圖紙的設(shè)計上既缺乏相關(guān)的技術(shù)、人才，同時也不具備完善的設(shè)計軟件。

1 智能變電站的特點

進(jìn)行智能電網(wǎng)的建設(shè)，首先是要進(jìn)行基礎(chǔ)的建設(shè)，利用這些建設(shè)完成的基礎(chǔ)構(gòu)成一個唯一性的信息結(jié)構(gòu)，達(dá)到對信息流整合的目的；同時，要使信息能夠順利的進(jìn)行共享和交互，還要制定一套完善的標(biāo)準(zhǔn)，使各個信息平臺相互連接，從而組成一個完善的信息系統(tǒng)，實現(xiàn)信息的快速共享。

1.1 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

變電站在進(jìn)行智能化的過程當(dāng)中，首先使用微處理器將變電站系統(tǒng)進(jìn)行模塊化，再利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使設(shè)備和處理系統(tǒng)相互連接，從而滿足對設(shè)備信息的采集、處理與應(yīng)用的目的。實際當(dāng)中，通過網(wǎng)絡(luò)對分層系統(tǒng)應(yīng)與智能化系統(tǒng)進(jìn)行連接，保證系統(tǒng)的聯(lián)動性，并且把以太網(wǎng)作為通信的媒介。

1.2 監(jiān)控系統(tǒng)一體化

進(jìn)行變電站的智能化設(shè)計，首先是要熟悉整個信息化、通信網(wǎng)絡(luò)化、共享標(biāo)準(zhǔn)化的流程，了解全站信息采集、存儲的各個階段，達(dá)到信息的統(tǒng)一接入和展示，從而實現(xiàn)控制和操作、管理、運行監(jiān)視、智能警告、信息分析、輔助應(yīng)用等作用。就智能變電站的功能而言，其本身必須具備實時的遠(yuǎn)程操作的能力，所以在實際當(dāng)中，智能變電站已經(jīng)實現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控、調(diào)節(jié)等功能，極大的降低了操作的難度和危險性，提升了電力網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。同時，這種遠(yuǎn)端操作的方式還具備數(shù)據(jù)采集、傳輸、自動分析的功能，降低了變電站故障發(fā)生的概率，提高了電網(wǎng)的運行效率。

1.3 輔助系統(tǒng)智能化

整個智能化變電站系統(tǒng)當(dāng)中，輔助系統(tǒng)是不可缺少的部分，它對于系統(tǒng)的遠(yuǎn)端操作、數(shù)據(jù)監(jiān)控等都有較大的幫助，而且其本身還起到自動調(diào)節(jié)設(shè)備開關(guān)的作用。有了智能化的輔助系統(tǒng)的幫助，就可以直接利用總控制系統(tǒng)對每一部分設(shè)備的實時進(jìn)行監(jiān)控，調(diào)節(jié)設(shè)備的運行狀態(tài)，使設(shè)備的運行效率達(dá)到最大化。這樣的智能化操作方式，在一定程度上節(jié)約了人員成本，同時還增強(qiáng)了對設(shè)備監(jiān)控的成效。

2 簡述變電站二次系統(tǒng)的組成

2.1 變電站設(shè)備

舊式的變電站在升級成智能變電站的過程當(dāng)中，需要安裝大量的智能化裝置，通過這些裝置來完成設(shè)備信息的采集、傳輸和處理，達(dá)到監(jiān)控電器設(shè)備的目的。在實際當(dāng)中，將變電站當(dāng)中的PMU和測控裝置進(jìn)行結(jié)合，可以加強(qiáng)智能調(diào)度對信息的感知力，優(yōu)化高級應(yīng)用的精度，增強(qiáng)自動化功能。

2.2 通訊網(wǎng)絡(luò)

隨著計算機(jī)及其附屬的技術(shù)不斷的進(jìn)步，目前的網(wǎng)絡(luò)信息傳輸速率已經(jīng)完全達(dá)到了二次系統(tǒng)的設(shè)計要求。在整個智能變電站當(dāng)中，所有的電力設(shè)施設(shè)備都與通信網(wǎng)絡(luò)相連接，從而保證系統(tǒng)可以對設(shè)備進(jìn)行實時的監(jiān)控和調(diào)節(jié)。變電站在運行的過程當(dāng)中，所有的設(shè)備設(shè)施都應(yīng)當(dāng)與網(wǎng)絡(luò)連接，從而方便操作人員的實時監(jiān)控和協(xié)調(diào)，使變電站運行效率達(dá)到最大化。

3 方案設(shè)計

3.1 設(shè)計原則

變電站的智能化是建立在計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)之上的，以太網(wǎng)在其中扮演著通行渠道的角色。變電站智能化系統(tǒng)運用電子互感器，并且配合了微機(jī)型保護(hù)、配測控裝置、數(shù)字電能表等設(shè)備，利用光纖完成互感器、保護(hù)、測控、電能表的通信。

3.2 設(shè)備的選擇

智能變電站使用到的設(shè)備有電子器、智能開關(guān)以及一些其它的二次設(shè)備，二次設(shè)備選擇的是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。電子互感設(shè)備分為有源和無源兩種，其中無源設(shè)備采用的多是光學(xué)原理，技術(shù)程度較高，而有源互感設(shè)備則屬于較為常見的設(shè)備使用技術(shù)，而且其技術(shù)的成熟度較高。對于開關(guān)的選擇，采用傳統(tǒng)開關(guān)與智能開關(guān)混合使用的方式較為合理，由于傳統(tǒng)的開關(guān)無法使變電站達(dá)到智能化，而智能開關(guān)雖然智能化程度高，適合智能變電站使用，但是其成本較高，所以智能開關(guān)與傳統(tǒng)開關(guān)共同使用既能達(dá)到目的，也節(jié)約了設(shè)備的成本。

3.3 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

智能變電站的結(jié)構(gòu)可以分成三個，即主體結(jié)構(gòu)分層包括過程層、間隔層、站控層。間隔層主要起監(jiān)控的作用，具有很好的單獨運行能力，GOOSE協(xié)議能夠起到間隔層的點對點交換信息的功能，把智能終端和測控設(shè)備有效結(jié)合。站控層主要起到變電站通信和控制中心的作用，將星型網(wǎng)絡(luò)作為主體結(jié)構(gòu)。

4 設(shè)計存在的問題

在變電站智能化的二次設(shè)計當(dāng)中，電氣安全問題、繼電保護(hù)問題、壓變和流變的級次選擇配置問題是比較常見的問題。

①繼電保護(hù)問題。為了對電路當(dāng)中的設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，通常都要采用繼電保護(hù)裝置，而保護(hù)裝置在運行過程當(dāng)中容易出現(xiàn)故障，引起設(shè)備的損壞。為了避免這個問題，可以使用繼電保護(hù)雙重化配置：即在安裝保護(hù)裝置的過程當(dāng)中切斷所有的相關(guān)電源；相互獨立的交流電壓和電流回路運行時設(shè)有不同的保護(hù)裝置；當(dāng)一套保護(hù)裝置停止工作，不能影響其他保護(hù)裝置的工作；斷路器的回路和保護(hù)配合裝置都要獨立工作。

②電氣安全。輸電網(wǎng)絡(luò)在運行的過程當(dāng)中，為了防止重大安全事故的發(fā)生，減少電力企業(yè)的損失，提高電力輸送的穩(wěn)定性，在智能變電站的二次設(shè)計中，要考慮到施工過程的安全問題，所以必須設(shè)置安全防誤裝置，保證施工過程安全、穩(wěn)定的進(jìn)行。

③壓變和流變的級次選擇配置。在系統(tǒng)當(dāng)中為繼電測量、繼電儀表、繼電保護(hù)提供信息（一次電流電壓）是電壓互感器和電流互感器主要功用。而在實際當(dāng)中，這些儀器總是出現(xiàn)參數(shù)不精確的狀況，而解決這一問題的主要方法則是采用光電互感器。

5 結(jié) 語

變電站作為電力系統(tǒng)當(dāng)中重要的組成部分，其智能化的趨勢是不可阻擋的，完善變電站的智能化對于電力輸送能力的提高將會有很大的作用。而要想做好變電站的智能化工作，就要嚴(yán)格的對設(shè)備的選擇、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的建立進(jìn)行把控，按照設(shè)計系統(tǒng)的原則完善智能化系統(tǒng)，避免各類問題的產(chǎn)生。

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