探究智能变电站设计和应用

'探究智能变电站设计和应用　　【摘要】随着我国科技的不断进步，变电站的智能化已经成为了国内变电站发展的趋势，如何更好的优化智能变电站的设计，推广智能变电站的应用，已经成为了当下变电站急需解决的问题。本文将从以下几个方面来论述智能变电站的设计及应用。【关键词】智能；变电站；设计；应用中图分类号：TM411+.4文献标识码：A文章编号：一、前言智能变电站的设计和应用不仅需要有规范的流程，同时还需要讲求实事求是的原则，不同的智能变电站的设计方法不一样，要切合智能变电站的实际，同时，设计一定要具有应用性。所以，探讨智能变电站的设计和应用问题很有意义。二、智能变电站概述7 智能变电站是采用先进、可靠、集成和环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和检测等基本功能，同时，具备支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策和协同互动等高级功能的变电站。智能变电站主要包括智能高压设备和变电站统一信息平台两部分。智能高压设备主要包括智能变压器、智能高压开关设备、电子式互感器等。三、智能变电站的设计构架及优势1、智能变电站自动化系统的构架智能变电站的基本概念为变电站的信息采集、传输、处理、输出过程全部数字化，基本特征为设备智能化、通信网络化、模型和通信协议统一化、运行管理自动化等。智能变电站建设的关键是实现满足上述要求的通信网络和系统。IEC61850标准包括变电站通信网络和系统的总体要求、功能建模、数据建模、通信协议、项目管理和一致性检测等一系列标准。按照IEC61850标准建设通信网络和系统的变电站，符合智能变电站的要求。智能变电站的主要一次设备和二次设备安到要求应为智能设备，这是变电站实现数字化的基础。这些智能设备具有设备之间交互参数、状态和控制命令等信息的通信接口。设备间信息传输的方式主要为网络通信方式，取代传统的二次电缆等硬接线。如果使用传统非智能一次设备，则应通过配置智能终端将其改造为智能设备。2、智能变电站的主要优势特征（一）系统分层分布化7 根据IEC61850标准的描述，智能变电站的设备可以分为三层：过程层，间隔层，站控层。基于IEC61850标准的智能变电站确立电力系统的建模标准，采用面向对象建模技术、软件复用技术、高速以太网技术、嵌入式系统技术和嵌入式实时操作系统技术、XML技术等，体现了“软件总线”的概念，实现软件领域的即插即用。满足了电力系统实时性、可靠性要求，有效地解决了异构系统间的信息互通、数据内容与显示分离、自定义性及扩展性等问题，使得变电站分层分布式方案的实施具备了可靠的技术基础。（二）信息交互网络化智能变电站采用低功率、数字化的电子互感器代替常规电磁型互感器，将高电压、大电流直接变换为数字信号。变电站内各设备之间通过高速网络进行信息交互，二次设备不再出现功能重复的FO接口，常规的功能装置变成了逻辑的功能模块，实现了数据及资源共享。具体包括:过程层与间隔层之间的信息交换；间隔层设备之间的信息交换；间隔层与变电站层的通信；变电站层不同设备之间的通信。（三）设备操作智能化7 电子式互感器与控制元件相配合，独立采集运行状态数据，可有效地判断断路器的工作状况。连续自我检测和监视断路器一次、二次系统设备，可检测设备缺陷和故障，在缺陷变为故障之前发出报警信号，为状态检修提供参考。智能断路器可按电压波形控制跳、合闸角度，精确控制跳、合闸过程的时间，减少暂态过电压幅值；智能断路器的专用信息由装在断路器设备内基于计算机技术的控制单元直接处理，使断路器能独立地执行其它功能，而不依赖于变电站层的控制系统。（四）设备检修状态化在智能变电站中，可以有效地获取电网运行状态数据以及各种智能装置的故障和动作信息，实现对操作及信号回路状态的有效监视。智能变电站中几乎不再存在未被监视的功能单元，设备状态特征量的采集没有盲区。设备检修策略可以从常规变电站设备的定期检修变成状态检修，从而大大提高系统的可用性。四、智能变电站的主要设计及其应用本文以福建省某电力公司某220kV变电站为例，简单介绍一下智能变电站的主要技术的介绍及其这些技术在实际案例中的应用。1、电子式互感器智能变电站采用的是电子式互感器[2]。与常规互感器相比较，电子式互感器的优点是安全性高，具有优良的绝缘性能和优越的性价比，暂态特性好，无TA开路、TV短路的危险，互感器的精度与负载无关动态范围大，测量精度高，而且消除了磁饱和和铁磁谐振等问题，同时，它具有体积小、重量轻的特点。其缺点是可靠性不如常规电磁式互感器。此变电站的的一次设备采用GIS设备，互感器选用的是有源式电子互感器。7 电流互感器为线圈型电子式电流互感器（ECT）。它以电磁式电流互感器为基础，高压侧采用低功率电流互感器和罗可夫斯基线圈采样，经过滤波、积分变换及A/D转换后变成数字信号，再通过电光转换电路将数字信号变为光信号，然后通过光纤将数字光信号传送到与低压侧相连的合并单元。2、合并单元合并单元（MU）是ECT／EVT与保护、测控等设备接口的重要组成部分，主要功能是同步采集多路电子式互感器输出的数字信号，并按照规定格式发送给保护、测控、故障录波、报文记录分析、电能表等设备。合并单元接入信号包括：电子式互感器输出的数字采样值、智能化一次设备的开关信号、传统互感器的模拟信号等。当未在一个电压等级全部配置电子式互感器、变压器各侧未同时配置电子式互感器时，可在合并单元同时接入数字信号和模拟信号，仅同步后输出至母线保护或变压器保护。合并单元与二次设备之间一般通过光纤相连，按照IEC61850-9-1/2或IEC60044-8的规范进行通信。此案例中采用的是OEMU700系列合并器，为高压侧数据处理系统。合并单元向保护测控装置、故障录波、电能计量等传输的电流、电压采样值通过光纤直连的形式完成，同时合并单元与间隔层其他设备通过以太网连接获取相关GOOSE报文（比如用于同期合闸的闸刀位置）。3、智能终端7 智能终端又称智能操作箱，是一种智能组件。它与一次设备采用电缆连接，与保护、测控等二次设备采用光纤连接，实现对一次设备的测量、控制等功能。其原理是接收保护和测控装置通过GOOSE网下发的断路器或刀闸的分、合及闭锁命令，然后转换成相应的继电器硬接点输出。案例中变电站的220kV部分采用的PCS-222B装置，它是由微机实现的智能操作箱，可与220kV及以上电压等级分相或三相操作的双跳圈断路器配合使用。110kV部分采用的是JFZ-600S装置。上述装置均支持实时GOOSE通信，通过与保护和测控等装置相配合能够实现对断路器、刀闸的分合操作，同时能够就地采集断路器、刀闸等一次设备的开关量信号，满足GOOSE点对点直跳的需求。五、智能变电站的设计经验及建议在总结以往智能变电站从技术协议的签订到工程验收，各厂商智能设备互连互通问题多、时间长、改动大等等问题比较集中。所以建议智能变电站应遵循以下设计思路：在工程设计前期，建议举行设计联络会，就各设备厂家提供的设备型号、数量、组屏方案以及各电力公司特殊要求进行讨论并形成会议纪要，各厂家及设计院在工程的设计中就有章可循，有效避免由于理解的误差带来的图纸修改。7 工程设计中期，建议重视及围绕网络拓扑图、交换机配置图、光纤接口定义图、虚端子图进行二次设计，尽量避免由于某一个环节的错误而影响后期整个变电站的施工，例如设备配置错误、交换机数量不够等问题。设备厂家之间的接口要求逐步逐条进行规范，同时集中设计、运行及各设备制造商，以系统集成商为主进行设备出厂前的互联试验，以验证各厂家设备的标准化。六、结束语只要强化和规范智能变电站的设计工作，就能够确保其应用水平得到保证，只有应用水平提高，智能变电站才能够有更好的发展前景，因此，一定要强化智能变电站的设计原则。【参考文献】[1]高翔.数字化变电站应用技术[M].北京：中国电力出版社，2008.[2]刘振亚,国家电网公司输变电工程通用设,110(66)~750kV智能变电站部分,中国电力出版社2011.77'