試析變電站智能設(shè)備應用狀況

鄭建棟

（遼寧省電力有限公司檢修分公司，遼寧沈陽 110000）

我國電力系統(tǒng)經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)越來越成熟，而智能設(shè)備的應用則成為了新時期電力系統(tǒng)實質(zhì)性發(fā)展的一個重要標志。由于社會生活和生產(chǎn)對電力系統(tǒng)的要求不斷提高，系統(tǒng)的電壓也隨之不斷增加，而系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)較為復雜，控制系統(tǒng)十分繁瑣，如果仍然通過傳統(tǒng)的控制方式顯然已經(jīng)無法滿足系統(tǒng)發(fā)展的需要，基于此，變電站智能設(shè)備的應用就成為了一種必然的趨勢，同時也受到了越來越多的關(guān)注。

1 變電站智能設(shè)備的應用

1.1 有源互感器

有源互感器的重要特點是實現(xiàn)向傳感頭提供電源，而當前變電站很多成熟的智能設(shè)備也都利用了光纖傳遞的方法。有源互感器本身是一個較為復雜的測量裝置，因此在其應用的過程中也有著較為繁瑣的結(jié)構(gòu)，需要根據(jù)電流的變化來獲得相應的信號，同時根據(jù)該信號來對電量和電流的變化進行測定。因為其不是直接的北側(cè)電流，所以需要通過一定的計算過程來實現(xiàn)。有源互感器的高壓測量主要是利用電子模塊對線圈的輸出信號進行采集和模擬，將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成光信號，才能利用光線實現(xiàn)供電保護，確保電能計算結(jié)果的準確性。有源互感器通常使用用電容或電阻分壓技術(shù)，該模塊使用有源電子式電流互感器具有類似的電子模塊做信號處理。有源互感器具有絕緣性好、抗干擾能力強等特點，因此在應用有源互感器時可以極大的簡化變電站系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，同時也降低了設(shè)備的成本。由于具有較為完善的理論系統(tǒng)做指導，所以有源互感器在光路復雜性和穩(wěn)定性的建設(shè)方面都達到了一個較高的程度，這是傳統(tǒng)的變電站設(shè)備所無法實現(xiàn)的。

1.2 無源互感器

無源互感器是利用光學測量原理實現(xiàn)的一種互感器，其不需要傳感電源便能夠?qū)崿F(xiàn)信號的傳輸，其主要利用的是磁光效應。當線性偏振光在通過磁場環(huán)境下的某個介質(zhì)時，便會產(chǎn)生不同方向的偏振旋轉(zhuǎn)，這時只需要利用該旋轉(zhuǎn)角度的大小，便可以獲得磁場的強度。當前無源互感器在變電站智能設(shè)備的應用中有著較為重要的地位，其本身具有較好的線性度，同時不會由于外部環(huán)境因素的影響而對其靈敏度造成影響。無源互感器具有較高的絕緣性能，而且穩(wěn)定性較高，對于晶體的加工精度也有著較高的要求，因此穩(wěn)定的運行也是保證無源互感器作用充分發(fā)揮的重要保障。

1.3 電子式互感器

電子式互感器利用的主要是光電技術(shù)，其本身是一種數(shù)字化設(shè)備，可以通過數(shù)據(jù)接口實現(xiàn)與監(jiān)控設(shè)備的連接，從而實現(xiàn)有效的監(jiān)控和保護的作用。電子式互感器與傳統(tǒng)的電磁感應式互感器相比，具有以下的優(yōu)勢：第一，高壓和低壓是完全分離的，這就使得其本身的安全性較高。傳統(tǒng)的電磁感應式互感器在高壓信號和二次線圈運行過程中經(jīng)常出現(xiàn)耦合現(xiàn)象，而且由于其自身具有復雜的結(jié)構(gòu)，所以不僅信號傳輸?shù)陌踩詿o法保證，同時經(jīng)濟成本也始終無法降低。電子式互感器可以將高壓信號進行分離，利用光線進行傳輸，不僅簡化了絕緣結(jié)構(gòu)，也體現(xiàn)出了較高的經(jīng)濟型。第二，電子式互感器利用光纜代替的傳統(tǒng)的電纜實現(xiàn)信號的傳輸，不會產(chǎn)生電壓和二次開路之間的相互影響，能夠有效的避免對人體造成的危害，促進了變電站系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性的提升。同時，電子式互感器門內(nèi)部沒有鐵芯，因此不會產(chǎn)生如磁飽和、鐵磁諧振等問題，所以能夠有效的保證系統(tǒng)良好的運行狀態(tài)。

2 變電站智能設(shè)備的應用成果

變電站智能設(shè)備的應用已經(jīng)有了多年的成功經(jīng)驗，這對于我國變電站的數(shù)字化建設(shè)也帶來了更多新的變化，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

2.1 非常規(guī)互感器的應用，使得傳統(tǒng)變電站系統(tǒng)中的電磁互感器產(chǎn)生的諧波等因素得到了有效的避免，這對于提高系統(tǒng)測量速度和精確度方面發(fā)揮了重要的作用。同時，電子互感器的信號輸出主要是以數(shù)字化的形式利用電纜進行傳輸，能夠有效的提升信號的抗干擾能力，促進系統(tǒng)電磁兼容性和可靠性的提升。

2.2 智能設(shè)備的利用可編程序代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器保護邏輯，同時利用光纖和數(shù)字信號代替?zhèn)鹘y(tǒng)的強電模擬信號，能夠有效的實現(xiàn)系統(tǒng)故障的自動監(jiān)測與診斷，極大的降低了系統(tǒng)停電檢修的次數(shù)，促進系統(tǒng)運行穩(wěn)定性的大幅度提升。

2.3 將計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)充分引入到一次設(shè)備和二次設(shè)備的運行中，能夠有效的減少接線的數(shù)量，降低接線的復雜性，同時可以利用光纜實現(xiàn)大批量數(shù)字信號的傳輸，保證信息的安全性。

2.4 促進經(jīng)濟效益的大幅度提升。智能設(shè)備的應用，促進了變電站設(shè)備的可操作性提升，因此在進行設(shè)備選型時，可以根據(jù)不同的供應商的技術(shù)參數(shù)進行對比，從而選擇最優(yōu)化的配置，避免設(shè)備重復購置造成的資金浪費。同時，在設(shè)備的集成效率方面也有明顯提升，對于現(xiàn)場能夠?qū)崿F(xiàn)即時的監(jiān)測與維護，節(jié)約了大量的時間。智能設(shè)備的應用，促進了系統(tǒng)自身智能化水平的提升，有效的減少了人力資源的投入，這在降低成本、提高經(jīng)濟效益方面也體現(xiàn)出了重要的作用。

3 智能變電站技術(shù)特點

3.1 智能變電站的分層體系結(jié)構(gòu)

智能變電站系統(tǒng)分為過程層、間隔層、站控層三個層次體系。過程層包含由一次設(shè)備和智能組件構(gòu)成的智能設(shè)備、合并單元和智能終端，促進了變電站的電能分配、變換、傳輸及其測量、控制、保護、計量、狀態(tài)監(jiān)測等相關(guān)功能的實現(xiàn)。根據(jù)國網(wǎng)相關(guān)導則、規(guī)范的要求，保護應直接采樣，對于單間隔的保護應直接跳閘，涉及多間隔的保護宜直接跳閘。智能變電站的站控層包含自動化系統(tǒng)、站域控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、對時系統(tǒng)等子系統(tǒng)，實現(xiàn)對變電站中的信息數(shù)據(jù)測量和控制，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控、操作閉鎖以及同步相量采集、電能量采集、保護信息管理等相關(guān)功能。

3.2 智能一次設(shè)備

在電網(wǎng)的組成結(jié)構(gòu)中，高壓設(shè)備是其中一項基礎(chǔ)性的組成部分，同時也是智能化電網(wǎng)建設(shè)過程中的主要環(huán)節(jié)。在智能一次設(shè)備中，通過傳感器對設(shè)備的運行狀況進行實時監(jiān)測，進而實現(xiàn)對整個電網(wǎng)運行情況的全面監(jiān)測，這也是當前智能化變電站建設(shè)的一個主要任務。變電站智能化設(shè)備的運行過程中，只要保證其滿足相關(guān)的運行標準，便可以實現(xiàn)智能一體化的設(shè)計需求，其中包括傳感器的設(shè)計、一次設(shè)備的設(shè)計以及其他部件的設(shè)計，以此來實現(xiàn)變壓器、斷路器等設(shè)備的有效運行，實現(xiàn)智能變電站中一、二次設(shè)備的有效融合。

3.3 智能變電站應實現(xiàn)的拓展功能

智能變電站應實現(xiàn)的高級應用功能包括：設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、基于多信息融合技術(shù)的綜合故障診斷、防誤功能擴展應用、智能告警及事故信息綜合分析決策、智能操作票系統(tǒng)等。智能變電站設(shè)備首先應實現(xiàn)廣泛的在線監(jiān)測體系功能的構(gòu)建，從而建立更為穩(wěn)定可行的設(shè)備運行的狀態(tài)。智能變電站的發(fā)展中，可通過對電網(wǎng)運行狀態(tài)進行有效的數(shù)據(jù)獲取、各種智能電子裝置的故障和動作信息及信號同路狀態(tài)等的搜集和數(shù)據(jù)的獲取建立了較為完善的信息監(jiān)測體系。從而能建立具有全面發(fā)展和經(jīng)濟效益并行的監(jiān)測管理體系。

4 結(jié)束語

當前，智能化設(shè)備已經(jīng)在變電站中獲得了廣泛的應用，尤其是很多新建的數(shù)字化變電站的建設(shè)過程中，智能設(shè)備的應用范圍也在不斷的拓寬。然而，要實現(xiàn)真正的數(shù)字化變電站在技術(shù)方面仍然存在著一定的難度，需要不斷的進行探索與創(chuàng)新，才能使我國變電站建設(shè)逐漸向著數(shù)字化全面更新，因此，我們需要不斷的進行更加深入的研究，以此促進變電站智能設(shè)備的全面應用。

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