智能變電站一次設(shè)備智能化技術(shù)探討

（國網(wǎng)江蘇省電力有限公司常州供電分公司，江蘇 常州 213000）

一、引言

為了確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行不單要提高變電站的智能化，其取決于諸多因素，變電站的安全穩(wěn)定運行與變電站接入方案的可靠性、系統(tǒng)網(wǎng)架的合理性、運行方式的合適性是分不開的。在智能電網(wǎng)建設(shè)過程中，必須明確“智能化”是確保電網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟運行的手段。

為了能夠讓智能變電站的運行更加安全可靠，需要對一次設(shè)備智能技術(shù)進行全面性分析。智能變電站的結(jié)構(gòu)體系也在逐步優(yōu)化和更新。因此，對一次設(shè)備智能化技術(shù)進行全面分析，意義深遠。

二、智能變電站概述

（一）智能變電站的特征

高可靠性的設(shè)備是變電站堅強的基礎(chǔ)，綜合分析、自動協(xié)同控制是變電站智能的關(guān)鍵，設(shè)備信息數(shù)字化、功能集成化、結(jié)構(gòu)緊湊化是發(fā)展方向。

（二）智能變電站的結(jié)構(gòu)

智能變電站結(jié)構(gòu)涉及：過程層、間隔層、站控層。

1.過程層

過程層功能是測量電力運行過程中的實時電氣量，設(shè)備運行過程中的多數(shù)狀態(tài)是采用栓測，在操作控制的執(zhí)行過程中進行。

2.間隔層

間隔層功能是將間隔過程中的實時數(shù)據(jù)信息匯總在一起，對一次設(shè)備啟用保護控制功能，在實施操作期間使用其他控制功能，控制具有優(yōu)先級別的命令。如：統(tǒng)計運算、數(shù)據(jù)采集。起承上啟下的通信功能，與過程層和站控層的網(wǎng)絡(luò)一起起到通信功能。在上下網(wǎng)絡(luò)的接口具有全雙工的方式，使信息通道的冗余度提高，將網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性得到保證。

3.站控層

站控層的主要功能就是通過高速網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崟r數(shù)據(jù)信息匯總在一起，對于實時數(shù)據(jù)庫的不斷刷新，可以將相關(guān)的各種數(shù)據(jù)信息傳向調(diào)度控制中心，通過接收到的調(diào)度能夠控制中心命令，通過間隔層和過程層進行執(zhí)行。

另外，在線編程的操作團具有控制功能：在站內(nèi)能夠進行監(jiān)控，使人機取得聯(lián)系，在線修改、在線組態(tài)、在線維護間隔層、過程層的設(shè)備功能。通過原有的變電站能夠自動地分析變電功能。

智能組件以測量數(shù)字化、控制網(wǎng)絡(luò)化、狀態(tài)可視化、功能一體化、信息互動化為特征，集成了過程層和間隔層的部分功能，具備測量、控制、保護、計量、檢測中的全部或部分功能。而智能組件是一次設(shè)備實現(xiàn)智能化的主要途徑。

三、一次設(shè)備智能技術(shù)在智能變電站的應用分析

（一）構(gòu)建智能化變電體系

過程層設(shè)備是一次設(shè)備和二次系統(tǒng)的聯(lián)系樞紐，提供給間隔層設(shè)備獲取一次設(shè)備的數(shù)據(jù)，通過間隔層和站控層來進行調(diào)節(jié)和控制功能。間隔層設(shè)備能夠進行一次設(shè)備的測量工作，進行檢測、計量、保護、控制等功能。

智能組件的主要特征為：信息互動化、功能一體化、狀態(tài)可視化、控制網(wǎng)絡(luò)化、測量數(shù)字化等，將過程層和間隔層的部分功能集合在一起，使得計量、保護、控制、檢測中的全部功能能夠得以實現(xiàn)。有機的構(gòu)成智能化一次設(shè)備，對于設(shè)備內(nèi)嵌部分進行智能組建工作，獲取智能化的一次設(shè)備，如，母線、互感器、斷路器、變止器等，二次設(shè)備主要包括智能組件、輔助系統(tǒng)、變電站自動化系統(tǒng)。

（二）實現(xiàn)故障自動診斷功能

在設(shè)備發(fā)生故障時，及時地對設(shè)備進行故障分析，評估故障的部位及產(chǎn)重程度。通過大規(guī)模的間隙發(fā)電得知電網(wǎng)需要具有極高的靈活性，通過一次設(shè)備將智能化的信息傳輸?shù)叫畔⒁惑w化平臺中，對變電站的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)進行建設(shè)，對一次設(shè)備重要參數(shù)的在線監(jiān)測，提供給電網(wǎng)管理設(shè)備基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)支撐。

對實時狀態(tài)信息在專家進行系統(tǒng)的分析處理工作后做出初步的判定決策，使站內(nèi)的智能設(shè)備自診斷功能得以實現(xiàn)。智能組件自動連續(xù)地進行存儲、監(jiān)測和數(shù)據(jù)處理工作，在智能組件中應具備自檢和報警的功能，使智能組件具有合理的監(jiān)測靈敏度和較好的抗干擾能力，使監(jiān)測結(jié)果更加可靠。

（三）智能技術(shù)的綜合應用方面

1.主變壓器的智能化

在油中溶解氣體具有在線監(jiān)測功能，如：溫度負荷在線監(jiān)測、局部放電在線監(jiān)測、套管絕緣在線盜測等通過變壓器將油溶解氣體，產(chǎn)生局部放電，在套管的絕緣介損具有一些在線檢測功能。

2.開關(guān)設(shè)備智能化

在GIS 密度的微水在線監(jiān)測系統(tǒng)中能對SF6 氣體的密度做出微水的監(jiān)測，GIS 的在線監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)GIS 局放的在線監(jiān)測功能。

通過溫度傳感器對GlS 的內(nèi)部溫度數(shù)據(jù)進行采集，對GIS 內(nèi)部溫度變化情況進行觀察。局部放電監(jiān)測是GIS 的在線監(jiān)測方法，通過制造GIS 設(shè)備，對其他雜物和導電粒子進行安裝和維修工作。

3.電容性的設(shè)備營能化

通過此項特性將三相不平衡電流的監(jiān)測、電容量、介質(zhì)損耗因數(shù)測量出來；電纜監(jiān)測出電力電纜的局部放電情況，將直流分量、介質(zhì)損耗因數(shù)等情況進行測量。

四、智能變電站與數(shù)字化變電站及傳統(tǒng)變電站在一次設(shè)備上的區(qū)別

智能變電站與數(shù)字化變電站及傳統(tǒng)變電站在一次設(shè)備上的區(qū)別在于：

一次主設(shè)備采用在線監(jiān)測設(shè)備實時監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)，即設(shè)備狀態(tài)可視化；在線監(jiān)測裝置及保護裝置采取智能組件方式，就地安裝，以減少信號及控制電纜的長度；狀態(tài)監(jiān)測參量的通信符合IEC61850 標準；狀態(tài)監(jiān)測參量集成在集控室信息一體化平臺中；互感器均采用電子式或光電式。

根據(jù)國網(wǎng)公司Q／GDW393-2009《110（66）kV～220kV 智能變電站設(shè)計規(guī)范》及Q／GDW394-2009《330kV～750kV 智能變電站設(shè)計規(guī)范》，一次設(shè)備監(jiān)測參量有：

主變――油中溶解氣體；220kVGIS――SF6 氣體密度、微水；110kVGIS――SF6 氣體密度、微水；避雷器――泄漏電流、動作次數(shù)；220kVGIS 局放應綜合考慮安全可靠、經(jīng)濟合理、運行維護方便等要求，通過技術(shù)經(jīng)濟比較后確定。

五、結(jié)語

一次設(shè)備智能技術(shù)在智能變電站的應用十分重要，在進行一次智能技術(shù)的應用過程中，對其變電站的結(jié)構(gòu)進行全面性分析，構(gòu)建相應的自動變電體系，讓一次智能化變電技術(shù)得到綜合性的應用，從而實現(xiàn)其設(shè)備智能化技術(shù)的最佳應用效果。