試析變電站智能設備應用狀況

鄭建棟

（遼寧省電力有限公司檢修分公司，遼寧沈陽 110000）

我國電力系統經過多年的發展，已經越來越成熟，而智能設備的應用則成為了新時期電力系統實質性發展的一個重要標志。由于社會生活和生產對電力系統的要求不斷提高，系統的電壓也隨之不斷增加，而系統本身的結構較為復雜，控制系統十分繁瑣，如果仍然通過傳統的控制方式顯然已經無法滿足系統發展的需要，基于此，變電站智能設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注。

1 變電站智能設備的應用

1.1 有源互感器

有源互感器的重要特點是實現向傳感頭提供電源，而當前變電站很多成熟的智能設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構，需要根據電流的變化來獲得相應的信號，同時根據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電流，所以需要通過一定的計算過程來實現。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，將數字信號轉換成光信號，才能利用光線實現供電保護，確保電能計算結果的準確性。有源互感器通常使用用電容或電阻分壓技術，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的結構，同時也降低了設備的成本。由于具有較為完善的理論系統做指導，所以有源互感器在光路復雜性和穩定性的建設方面都達到了一個較高的程度，這是傳統的變電站設備所無法實現的。

1.2 無源互感器

無源互感器是利用光學測量原理實現的一種互感器，其不需要傳感電源便能夠實現信號的傳輸，其主要利用的是磁光效應。當線性偏振光在通過磁場環境下的某個介質時，便會產生不同方向的偏振旋轉，這時只需要利用該旋轉角度的大小，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，而且穩定性較高，對于晶體的加工精度也有著較高的要求，因此穩定的運行也是保證無源互感器作用充分發揮的重要保障。

1.3 電子式互感器

電子式互感器利用的主要是光電技術，其本身是一種數字化設備，可以通過數據接口實現與監控設備的連接，從而實現有效的監控和保護的作用。電子式互感器與傳統的電磁感應式互感器相比，具有以下的優勢：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常出現耦合現象，而且由于其自身具有復雜的結構，所以不僅信號傳輸的安全性無法保證，同時經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，不僅簡化了絕緣結構，也體現出了較高的經濟型。第二，電子式互感器利用光纜代替的傳統的電纜實現信號的傳輸，不會產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，促進了變電站系統穩定性和安全性的提升。同時，電子式互感器門內部沒有鐵芯，因此不會產生如磁飽和、鐵磁諧振等問題，所以能夠有效的保證系統良好的運行狀態。

2 變電站智能設備的應用成果

變電站智能設備的應用已經有了多年的成功經驗，這對于我國變電站的數字化建設也帶來了更多新的變化，主要體現在以下幾個方面：

2.1 非常規互感器的應用，使得傳統變電站系統中的電磁互感器產生的諧波等因素得到了有效的避免，這對于提高系統測量速度和精確度方面發揮了重要的作用。同時，電子互感器的信號輸出主要是以數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，促進系統電磁兼容性和可靠性的提升。

2.2 智能設備的利用可編程序代替傳統的繼電器保護邏輯，同時利用光纖和數字信號代替傳統的強電模擬信號，能夠有效的實現系統故障的自動監測與診斷，極大的降低了系統停電檢修的次數，促進系統運行穩定性的大幅度提升。

2.3 將計算機網絡技術充分引入到一次設備和二次設備的運行中，能夠有效的減少接線的數量，降低接線的復雜性，同時可以利用光纜實現大批量數字信號的傳輸，保證信息的安全性。

2.4 促進經濟效益的大幅度提升。智能設備的應用，促進了變電站設備的可操作性提升，因此在進行設備選型時，可以根據不同的供應商的技術參數進行對比，從而選擇最優化的配置，避免設備重復購置造成的資金浪費。同時，在設備的集成效率方面也有明顯提升，對于現場能夠實現即時的監測與維護，節約了大量的時間。智能設備的應用，促進了系統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、提高經濟效益方面也體現出了重要的作用。

3 智能變電站技術特點

3.1 智能變電站的分層體系結構

智能變電站系統分為過程層、間隔層、站控層三個層次體系。過程層包含由一次設備和智能組件構成的智能設備、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、狀態監測等相關功能的實現。根據國網相關導則、規范的要求，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、站域控制系統、通信系統、對時系統等子系統，實現對變電站中的信息數據測量和控制，實現了數據的采集和監控、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功能。

3.2 智能一次設備

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

3.3 智能變電站應實現的拓展功能

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

4 結束語

當前，智能化設備已經在變電站中獲得了廣泛的應用，尤其是很多新建的數字化變電站的建設過程中，智能設備的應用范圍也在不斷的拓寬。然而，要實現真正的數字化變電站在技術方面仍然存在著一定的難度，需要不斷的進行探索與創新，才能使我國變電站建設逐漸向著數字化全面更新，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備的全面應用。

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