110kV智能變電站設(shè)計(jì)及其可靠性分析

徐濤

（常州常供電力設(shè)計(jì)院有限公司，江蘇 常州 213000）

一、智能化變電站概述

（一）智能變電站在建設(shè)以及設(shè)計(jì)的過(guò)程中對(duì)于信息技術(shù)以及智能技術(shù)的需求比較強(qiáng)，依賴性也更高，智能變電站能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控以及機(jī)電保護(hù)等多種功能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)電力資源的優(yōu)化配置與管理。

（二）智能變電站具有三層不同的結(jié)構(gòu)，技術(shù)人員應(yīng)該對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的處理與利用，將變電站運(yùn)行過(guò)程中所產(chǎn)生的信息進(jìn)行高效的傳遞與共享，這樣才能夠最大程度地發(fā)揮職能變電站的價(jià)值，提升其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

（三）技術(shù)人員在進(jìn)行智能變電站建設(shè)的時(shí)候還應(yīng)該充分結(jié)合計(jì)算機(jī)終端進(jìn)行工作，這樣才能夠?yàn)橹悄茏冸娬咎峁└佑行У闹С?，進(jìn)而降低電力設(shè)備的故障率，保障電力運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性。

二、110kV智能變電站設(shè)計(jì)

（一）變電站一次主設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

變電站一次主設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站一次主設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)的實(shí)時(shí)采集，建立變電站一次主設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)，自動(dòng)生成設(shè)備狀態(tài)參數(shù)報(bào)表和變化趨勢(shì)曲線，對(duì)設(shè)備狀態(tài)的歷史參數(shù)進(jìn)行橫向比較分析、趨勢(shì)分析等，對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行初步診斷，為專家診斷系統(tǒng)提供支撐，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站一次主設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)、診斷和評(píng)估。

某110kV變電站一次主設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件擬集成在一體化監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)，作為一體化監(jiān)控系統(tǒng)的一個(gè)高級(jí)應(yīng)用模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的一體化監(jiān)控。一次主設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)采集到的運(yùn)行數(shù)據(jù)按61850協(xié)議建模，并將數(shù)據(jù)上傳至統(tǒng)一信息平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)跨專業(yè)協(xié)同作業(yè)。

（二）110kV智能變電站二次回路設(shè)計(jì)

在電氣二次設(shè)計(jì)中，若是相關(guān)裝置的規(guī)格出現(xiàn)問(wèn)題，那么在實(shí)際工作中智能變電站的建設(shè)就會(huì)受到影響，所以相關(guān)工作人員在實(shí)際工作中就要特別注意，在電氣二次設(shè)計(jì)過(guò)程中認(rèn)真標(biāo)注裝置接口規(guī)格，有效提高工程建設(shè)效率。同時(shí)在招標(biāo)過(guò)程中可以根據(jù)規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行參數(shù)標(biāo)注，以保證在施工過(guò)程中能夠做到裝置規(guī)格與實(shí)際裝置接口一致，最終有效提高智能變電站建設(shè)效率與質(zhì)量。

智能變電站可以運(yùn)用智能終端和GOOSE網(wǎng)絡(luò)信息的多播、共享機(jī)制，降低開(kāi)關(guān)輔助接點(diǎn)與斷路器的數(shù)量，雙套智能終端要運(yùn)用到2開(kāi)2閉輔助接點(diǎn)，連鎖則運(yùn)用到2～3對(duì)接點(diǎn)，位置指示燈則會(huì)運(yùn)用到1開(kāi)1閉輔助接點(diǎn)，另外還得需要2開(kāi)2閉來(lái)當(dāng)作備用，一共會(huì)需要運(yùn)用到8開(kāi)8閉的輔助接點(diǎn)。雖減小了輔助接點(diǎn)數(shù)量有限，節(jié)省的費(fèi)用十分有限，但是可以降低二次回路的維護(hù)工作量。

三、110kV智能變電站可靠性分析

（一）斷路器、互感器的應(yīng)用

在當(dāng)下，為了對(duì)變電站中一次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行更準(zhǔn)確的判斷，工作人員應(yīng)將變電站中斷路器、互感器等加入到高壓電器設(shè)備的智能化試驗(yàn)的行列中。高壓斷路器是變電站中最常見(jiàn)的一種設(shè)備，不論常規(guī)站還是智能站都離不開(kāi)高壓斷路器。該設(shè)備的運(yùn)行工況直接影響到變電站的故障切除與線路運(yùn)行的恢復(fù)。由于高壓斷路器的使用頻率高，現(xiàn)有的機(jī)械特性不能滿足高電壓、高頻次的使用需求，因此該設(shè)備故障較多，是檢修的重點(diǎn)?，F(xiàn)有的傳感技術(shù)可以使得該設(shè)備處于更為便捷的監(jiān)測(cè)下：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)泄漏電流、監(jiān)測(cè)SF6氣體密度、監(jiān)測(cè)開(kāi)合的次數(shù)、監(jiān)測(cè)設(shè)備本身的振動(dòng)情況、利用紅外線進(jìn)行設(shè)備造影、監(jiān)測(cè)分合閘線圈的絕緣特性與電流等。

電子式互感器作為智能變電站革命性的設(shè)備，近年來(lái)應(yīng)用較廣。其變革性體現(xiàn)在合并單元輸出數(shù)字信號(hào)，保護(hù)用小互感器逐漸退出歷史舞臺(tái)；PMU相量測(cè)量單元被WAMS合并；電能計(jì)量裝置改為全數(shù)字式，軟件功能可以實(shí)現(xiàn)電能在線計(jì)量。

（二）綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是借助先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和信息處理技術(shù)等實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站二次設(shè)備的功能集成優(yōu)化設(shè)計(jì)的一種綜合性自動(dòng)化系統(tǒng)，它可以對(duì)變電站運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、處理、微機(jī)監(jiān)控和遠(yuǎn)程協(xié)調(diào)等，能夠很好地實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守變電站的遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)目的。

目前，變電站無(wú)人值守綜合自動(dòng)化系統(tǒng)大多采用分層分布式的組態(tài)結(jié)構(gòu)，具有繼電保護(hù)、測(cè)控元件相對(duì)獨(dú)立又相互融合、結(jié)構(gòu)模塊化、支持計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議等特點(diǎn)。所以它應(yīng)用非常靈活，可靠性高，便于設(shè)計(jì)、調(diào)試和擴(kuò)展，尤其適用于老變電站的升級(jí)改造。變電站的通信體系分為過(guò)程層、間隔層和站控層，它們相互之間通過(guò)相應(yīng)的通信規(guī)約轉(zhuǎn)換進(jìn)行通信，使變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)具備RTU功能。

（三）圖像監(jiān)控系統(tǒng)

變電站的圖像監(jiān)控系統(tǒng)主要是通過(guò)對(duì)變電站現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視的圖像、聲音等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，利用先進(jìn)的模式識(shí)別和人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站現(xiàn)場(chǎng)的電源監(jiān)測(cè)、消防監(jiān)測(cè)、入侵監(jiān)測(cè)及環(huán)境監(jiān)測(cè)等功能的自動(dòng)化系統(tǒng)。特別是在變電站有設(shè)備異常、外物侵入、火災(zāi)、氣體泄漏等事件時(shí)，可以通過(guò)紅外探測(cè)、煙感探測(cè)、電子圍欄等遠(yuǎn)程監(jiān)視功能，及時(shí)做出處理，故也被稱為遙視系統(tǒng)。先進(jìn)的遙視系統(tǒng)可以對(duì)監(jiān)控對(duì)象進(jìn)行預(yù)警和告警，記憶告警事件。遙視系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)變電站現(xiàn)場(chǎng)可視化，這是對(duì)無(wú)人值守變電站“四遙”的有益補(bǔ)充，進(jìn)而提高了無(wú)人值守變電站運(yùn)行的安全性和可靠性，實(shí)現(xiàn)電力管理智能化。

（四）變電站智能網(wǎng)絡(luò)一體化與數(shù)據(jù)安全傳輸

1.實(shí)現(xiàn)雙測(cè)控方案，設(shè)計(jì)一種完全區(qū)分兩種信息源的保測(cè)裝置，接收的信息類型可以分成兩種，一種為共用信號(hào)，主要檢測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)報(bào)告斷路器和刀閘位置等訊息等。另一種為私用信號(hào)，主要監(jiān)控裝置本身的信號(hào)，比如通信斷鏈和裝置告警等。雙測(cè)控的信號(hào)處理方式能夠更加明確的檢測(cè)目標(biāo)與數(shù)據(jù)來(lái)源，預(yù)防錯(cuò)誤信息和信息數(shù)據(jù)丟失，能夠加強(qiáng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴樽冸娬疽惑w化打下良好基礎(chǔ)。

2.設(shè)計(jì)五防系統(tǒng)配置，在智能變電站技術(shù)框架下，減少重復(fù)配置的遠(yuǎn)著呢，采用自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)防誤操作閉鎖功能，防止負(fù)荷分合刀閘、誤入帶點(diǎn)間隔、分合斷路器、帶點(diǎn)掛接底線、帶地線合刀閘等防電氣誤操作。

3.設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)順序控制功能，順序控制的另一種說(shuō)法叫程序化控制，也就是通過(guò)電站站自動(dòng)化系統(tǒng)，設(shè)置一系列可以自動(dòng)完成多個(gè)操作步驟的操作系統(tǒng)，這種系統(tǒng)能夠最大限度避免運(yùn)行人員錯(cuò)誤操作提高操作正確率和效率

4.設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)智能告警和分析決策功能，建設(shè)能夠自動(dòng)對(duì)于傳輸信息給予示警的系統(tǒng)，在信息數(shù)據(jù)傳輸中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)分類混亂或者數(shù)據(jù)遺漏的情況，采用此系統(tǒng)之后，后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)及時(shí)警報(bào)運(yùn)行人員遺漏信息數(shù)據(jù)，減少故障信息，輔助障礙判斷和處理。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的一個(gè)基本以及原動(dòng)力是智能化的變電站，在設(shè)計(jì)和構(gòu)建智能變電站的過(guò)程中，必須添加智能化系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)智能化配置與運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)更加豐富的系統(tǒng)功能，促進(jìn)整個(gè)電力行業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。