智能變電站建設中的主要問題分析

黃建康

（四川省電力公司,成都 610000）

0 引言

智能電網(wǎng)是促進可再生能源發(fā)展、實現(xiàn)低碳經(jīng)濟的核心。繼美國之后，我國有望成為第二個將智能電網(wǎng)上升為國家戰(zhàn)略的國家。在現(xiàn)代輸電網(wǎng)中，大部分傳感器和執(zhí)行機構等一次設備，以及保護、測量、控制等二次設備皆安裝于變電站中。作為銜接智能電網(wǎng)發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調度六大環(huán)節(jié)的關鍵，智能變電站是智能電網(wǎng)中變換電壓、接受和分配電能、控制電力流向和調整電壓的重要電力設施，是智能電網(wǎng)“電力流、信息流、業(yè)務流”三流匯集的焦點，對建設堅強智能電網(wǎng)具有極為重要的作用。

本文根據(jù)四川地區(qū)的智能電網(wǎng)建設情況，分析了智能變電站建設管理、設計、施工、調試、運行等各環(huán)節(jié)中存在的一些具體問題并提出了具體的解決辦法。

1 智能變電站建設管理中存在的問題分析

目前，四川地區(qū)的智能變電站建設幾年來，在智能變電站的建設管理過程中仍存在管理人員專業(yè)知識不足、施工調試控制難、驗收經(jīng)驗略顯不足等問題，需要在不斷的學習總結中逐步解決。

1.1 建設管理人員對智能變電站專業(yè)知識掌握不足

四川地區(qū)2011年及以后設計建設的變電站全部為智能變電站，經(jīng)過這兩年的建設管理，積累了一定的經(jīng)驗。對四川地區(qū)的絕大部分地市公司，工程參建的建管、設計、監(jiān)理、施工等單位在智能變電站的基礎理論、電氣安裝及調試、高級應用、建設管理流程等方面還是存在專業(yè)知識缺乏、管理水平不高等問題，還需通過不斷的學習實踐，進一步提高工程的建設管理水平。

1.2 建設人員對智能變電站的驗收標準不熟悉

智能變電站相比常規(guī)變電站，在土建階段的驗收差異較小，但在電氣安裝及調試階段，差異明顯。當前，針對智能變電站的驗收，國網(wǎng)公司出臺了相關驗收標準，部分省公司也出版了自身的驗收標準，建設人員對驗收標準熟悉程度不夠導致驗收工作進展緩慢。

1.3 解決措施

智能變電站建設初期存在的問題，采用標準化管理的思路可較快解決。按照國網(wǎng)公司“三通一標”的要求，在通用設計、通用設備的基礎上，結合每個典型的變電站設計方案，可出版對應典型設計的物資需求標準，解決設計面臨的初設中物資提報的問題，對智能變電站的聯(lián)調及后期的驗收階段的問題，可在收集相關資料后出臺相關的標準，如聯(lián)調規(guī)范、驗收標準等，減少目前智能變電站建設過程中重復出現(xiàn)的問題。

2 智能變電站設計中存在的問題分析

由于四川電網(wǎng)智能化變電站建設推行時間較短，因此，在智能化變電站設計過程中，仍然存在一些問題。

（1）開關柜二次室空間問題。智能變電站中，安裝在開關柜二次室的設備除一體化智能裝置、電度表外，還有交換機、光纖熔接盒等。開關柜二次室空間與常規(guī)開關柜相同，空間尺寸較小，不能適應智能變電站的要求。建議確定國網(wǎng)設備標準時將智能變電站開關柜二次室空間加大。

（2）智能組件柜內(nèi)光纖熔接。智能組件由多個廠家的智能裝置組成，每個智能裝置均附帶光纖熔接盒，數(shù)量較多。建議在10 kV開關柜旁增加一面母線轉接柜來安裝二次設備。

（3）110kV戶外設備的合并單元安裝在戶外端子箱內(nèi)，受外部環(huán)境的影響很大，容易出現(xiàn)裝置故障。增加智能空調來調節(jié)端子箱的溫濕度，保證二次設備的正常運行。

3 智能變電站施工中存在的問題分析

智能變電站與常規(guī)變電站施工最大的區(qū)別在于光纜的敷設。使用光纖將智能終端柜連接至GOOSE過程層，最后到后臺，實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)的傳輸。

3.1 智能變電站建設帶來施工現(xiàn)場管理的新問題

3.1.1 交叉作業(yè)頻繁，安全生產(chǎn)壓力巨大

智能化設備安裝處于工程中后期，現(xiàn)場易出現(xiàn)建筑電氣、電氣安裝、調試、廠家、各小專業(yè)人員在同一施工區(qū)域同時作業(yè)的情況，交叉作業(yè)繁多。此時變電站的交直流系統(tǒng)已經(jīng)啟動，部分施工環(huán)境已經(jīng)帶電。這些問題給施工現(xiàn)場帶來很多安全隱患，對建設管理在現(xiàn)場的安全管理部分提出新的要求。

3.1.2 新設備、新技術出現(xiàn)，質量控制壓力加重

智能化設備在在線監(jiān)測、通信、測量等領域與傳統(tǒng)施工方法存在較大差異。如果工程參建人員對新技術、新設備不熟悉，將無法做到高水平的質量控制。如光纖焊接不規(guī)范，將影響二次系統(tǒng)的調試。

3.2 智能變電站所使用光纖數(shù)量多、熔接點多、施工難度大

以220kV團結變電站為例，全站共敷設多模保護光纖將近10公里光纖，數(shù)量大、根數(shù)多，在以前的常規(guī)變電站，施工過程中還從未施工過數(shù)量如此多的光纖。由于光纖的韌性及強度都不如電纜，因此施工過程中需謹慎施放。

3.3 光纜的敷設和保護

智能化變電站因為存在較多的光纖，設計為了考慮防潮及防鼠等問題，保護光纖必須施放在最上層。依據(jù)以往的施工經(jīng)驗教訓，由于土建設計的電纜溝和支架寬度比較小，光纖施放后占用了電纜溝的上部空間，施工人員在電纜溝行走比較困難，電纜施放耗費更多的人力資源和時間，并且光纜敷設施工質量和施工進度都會受到影響。所以，在施工中盡量先施放電纜再施放光纖。

3.4 光纖熔接質量控制

智能變電站光纖熔接多，與常規(guī)變電站相比，光纖熔接的工作量要大得多，在目前智能站施工尚處于初期，熔纖人員的技能培訓必須加強，提升光纖熔接施工力量，保證施工質量。光纖施工完成后，必須使用光功率計進行測試，確保光纖衰耗滿足要求。在施工中遇到過光纖施工質量問題，主要檢查手段有以下方面：

（1）檢查合并單元光纖是否插好，尤其是FC頭的功率光纖是否對準缺口擰緊。

（2）用光纖放大鏡檢查光纖陶瓷插針斷面是否潔凈，如果發(fā)現(xiàn)纖芯有灰塵，請用光纖清潔器清潔。

（3）檢查光纖是否有明顯折痕，熔點是否異常等。施工中有時候為了美觀或尾纖不夠長，容易出現(xiàn)過度折彎的問題，導致光纖損壞。

（4）用光功率計測試光纖損耗，發(fā)現(xiàn)問題進行檢查。采用更換遠端模塊、光纖輸入板卡等方式解決光傳輸問題。

（5）在插拔時，一定要注意對板卡上激光器尾纖的保護，因尾纖很細，哪怕受一點外力，都可能遭到破壞。

4 智能變電站調試中存在的問題分析

4.1 智能變電站聯(lián)調模式需進一步完善

與常規(guī)變電站相比，智能變電站電氣二次設備出廠聯(lián)調是變化比較大的內(nèi)容。一方面聯(lián)調可對設備進行檢測，另一方面在廠家內(nèi)模擬現(xiàn)場環(huán)境進行設備調試，解決問題比較容易，減少施工現(xiàn)場的調試量。以四川團結220千伏變電站聯(lián)調為例，在組織過程中，發(fā)現(xiàn)存在以下問題：一是廠內(nèi)聯(lián)調發(fā)生的費用無責任主體，在合同中未明確，目前只能暫時采用設備廠家自己承擔的方法；二是廠內(nèi)聯(lián)調的時間規(guī)定在土建階段，但具體時間未定。該聯(lián)調時間要從施工進度、電氣二次圖紙出版、廠家設備生產(chǎn)等多方面綜合考慮后確定；三是不同廠家的設備不能按規(guī)定時間運送到聯(lián)調廠家，影響調試進度；四是聯(lián)調規(guī)模需進一步明確，對聯(lián)調是采取全站所有設備聯(lián)調還是采取典型間隔設備聯(lián)調，需出具相關規(guī)定。

4.2 進一步完善智能站規(guī)范文件，對調試工作會有更好的指導意義

例如，軟壓板的問題，是否所有的保護裝置都要設置SV接收軟壓板，GOOSE發(fā)送和接受軟壓板，并沒有完善的規(guī)范來考證。根據(jù)對其作用的解析并和相關人員的探討，我們認為：對于主變和母差這種跨間隔的保護，最好設置SV接收軟壓板，而對于線路單間隔的保護，可不設置。當檢修該間隔時，可投入SV檢修硬壓板并退出相關保護。GOOSE發(fā)送軟壓板發(fā)送跳合閘的功能應全部保留，而GOOSE接收軟壓板可取消。

5 智能變電站運行中存在的問題分析

（1）電子式互感器發(fā)展不成熟，應用中尚存在問題。在智能站發(fā)展初期，電子式互感器因其具有消除磁飽和現(xiàn)象、對電力系統(tǒng)故障響應快、消除鐵磁諧振、絕緣性能優(yōu)良等特點，在智能變中得到了一定的應用。然而經(jīng)過運行實踐證明，電子式互感器仍然存在較多問題：首先技術不夠成熟，易受外部環(huán)境的影響；其次，設備穩(wěn)定性差，故障率偏高，易受外部干擾出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常；再次，入網(wǎng)管理不到位，運維難度較大。由于在運行過程中會出現(xiàn)傳輸光線受損、光模塊故障、AD采樣無效等情況，嚴重影響到設備正常運行，220kV團結站已將電子式互感器換成常規(guī)互感器。

（2）保護裝置就地化存在的散熱問題。智能站的發(fā)展趨勢是保護裝置宜采用就地化，以解決環(huán)境、電磁干擾等對保護裝置的影響，減少了數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)，提高就地裝置的運行可靠性。但是對于室內(nèi)GIS變電站，就地化配置使得GIS設備、合并單元、智能終端及保護裝置全都集中在GIS室內(nèi)，特別對于多間隔的220kV保護雙重化配置的GIS室，多個兩套智能終端和合并單元集成在同一面GIS匯控柜里，設備和裝置發(fā)熱的問題是不容忽視的。盡管設計也考慮到通風等熱交換手段，但目前就單個的匯控柜而言，其內(nèi)部的通風散熱設施并不完善，且調試過程沒有專門的試驗來驗證耐熱性能，實際運行過程中還有待進一步考證。在裝置發(fā)熱嚴重的情況下，保護是否會出現(xiàn)拒動和誤動的情況也需要時間來證明。

（3）運行維護人員在合并單元維護檢查、智能終端故障處理、保護裝置故障處理、檢修壓板的設置等專業(yè)技術方面仍存在不熟練、理解不深、經(jīng)驗不足等諸多問題，應不斷的加強相關知識的培訓。

6 結束語

隨著智能電網(wǎng)技術的不斷發(fā)展，與智能電網(wǎng)系統(tǒng)中的其他環(huán)節(jié)相比較， 我國智能變電站已經(jīng)開始大規(guī)模建設。針對目前智能變電站的建設中存在的問題，加強對 IEC61850 標準和智能變電站技術的理論研究，進行標準化設計，研究新型的互感器技術，對在線監(jiān)測和電氣設備的智能控制技術進行進一步的研究，逐步開展能夠適應于智能電網(wǎng)系統(tǒng)的智能變電站更高層次的應用，不斷加大示范工程的建設力度，通過不斷解決智能變電站的建設各個環(huán)節(jié)的具體問題，促進智能電網(wǎng)的快速發(fā)展。

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