淺談智能化變電站的功能與應(yīng)用

趙寧強(qiáng)　許祥輝

【摘 要】本文介紹了智能化變電站的各種應(yīng)用功能。智能化變電站的應(yīng)用功能以信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為平臺(tái)，自動(dòng)完成信息采集、測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量和監(jiān)測(cè)。

【關(guān)鍵詞】智能化；在線監(jiān)測(cè)；順序控制

智能化變電站是采用先進(jìn)、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動(dòng)完成信息采集、測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量和監(jiān)測(cè)等基本功能的變電站。

智能化變電站具有以下功能：

1.在線監(jiān)測(cè)評(píng)估功能

通過(guò)工控機(jī)及系統(tǒng)集成軟件，對(duì)各狀態(tài)在線監(jiān)控裝置的動(dòng)態(tài)參數(shù)進(jìn)行集成，建立變電站設(shè)備狀態(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“橫比”、趨勢(shì)分析和相對(duì)比較相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)的初步診斷，形成了供電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)評(píng)估系統(tǒng)。

設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)評(píng)估系統(tǒng)作為變電站內(nèi)一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的集中展示平臺(tái)，主要提供在線數(shù)據(jù)的提取、處理、分析及變壓器、斷路器、GIS、避雷器等一次設(shè)備狀態(tài)的診斷與展示，同時(shí)提供數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)服務(wù)。

1.1 110kV側(cè)GIS狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)評(píng)估

SF6氣體全封閉組合電器（GIS）將變電站中除變壓器以外的電氣設(shè)備，包括斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、負(fù)荷開(kāi)關(guān)、接地開(kāi)關(guān)和快速接地開(kāi)關(guān)、電流互感器、電壓互感器、避雷器、母線和出線套管等全部封裝在接地的金屬外殼內(nèi)，殼內(nèi)充以SF6氣體作為絕緣和滅弧介質(zhì)。由于GIS的全封閉金屬外殼，使得運(yùn)行維護(hù)不能采用常規(guī)的方法進(jìn)行，為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除故障隱患，避免重大事故發(fā)生，對(duì)GIS實(shí)現(xiàn)在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)就顯得尤為重要。

1.2 開(kāi)關(guān)柜在線監(jiān)測(cè)評(píng)估

開(kāi)關(guān)柜一般由高壓斷路器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)、接觸器、高壓熔斷器、隔離開(kāi)關(guān)、接地開(kāi)關(guān)、互感器，控制、測(cè)量、保護(hù)、調(diào)節(jié)裝置，以及內(nèi)部連接件、附件、外殼和支持件等組成，擔(dān)負(fù)著控制、保護(hù)的雙重功能。

開(kāi)關(guān)柜智能化在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要有以下幾個(gè)方面：

（1）斷路器的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)：即開(kāi)關(guān)量的采集，判斷斷路器當(dāng)前是分閘還合閘，它是在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基本功能之一。

（2）斷路器動(dòng)觸頭行程：從斷路器動(dòng)觸頭行程—時(shí)間曲線上，可以計(jì)算出平均分、合閘速度、最大分、合閘速度、動(dòng)觸頭行程、分、合閘時(shí)間等，從而獲得很多對(duì)斷路器狀態(tài)分析很有價(jià)值的信息。

（3）機(jī)械振動(dòng)信號(hào)：提取機(jī)械振動(dòng)信號(hào)，分析信號(hào)的特征量，用于判別故障是否出現(xiàn)，找出故障源。

（4）絕緣監(jiān)測(cè)：用于判斷開(kāi)關(guān)柜的絕緣特性，主要包括母線絕緣、套管絕緣、支柱絕緣、電纜絕緣和互感器絕緣等。

（5）柜內(nèi)接點(diǎn)溫度：通過(guò)監(jiān)測(cè)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)導(dǎo)電接觸部件溫度的高低，可有效防止開(kāi)關(guān)柜的火災(zāi)發(fā)生。開(kāi)關(guān)柜內(nèi)母線室、電纜室、手車(chē)室和隔離觸頭都是應(yīng)重點(diǎn)監(jiān)測(cè)的部位。

（6）開(kāi)斷電流：用于計(jì)算真空斷路器的電壽命。

1.3變壓器在線監(jiān)測(cè)

變壓器是供電系統(tǒng)中非常重要而且昂貴的設(shè)備，變壓器實(shí)施安全在線監(jiān)測(cè)可以實(shí)時(shí)地監(jiān)視變壓器的狀況，及時(shí)地采集故障前兆信息，通過(guò)故障診斷技術(shù)，判斷變壓器可能會(huì)發(fā)生的故障，提前采取措施，避免重大事故的發(fā)生。

通過(guò)故障模式分析，變壓器及其有載開(kāi)關(guān)是在線監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)。變壓器在線監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要有油中氣體測(cè)量與分析、局部放電測(cè)量、有載開(kāi)關(guān)的觸頭磨損及機(jī)械和電氣回路的完整性測(cè)量等。項(xiàng)目中變壓器狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)項(xiàng)目監(jiān)測(cè)的參數(shù)項(xiàng)目有：繞組溫度多點(diǎn)測(cè)量；鐵芯溫度測(cè)量；油位、油量、油溫測(cè)量；繞組輸入、輸出電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率監(jiān)測(cè)；絕緣分解物測(cè)定；內(nèi)部局部放電量檢測(cè)和位置判斷；冷卻系統(tǒng)檢測(cè)。變壓器的狀態(tài)參量體系。

2.順序控制功能

2.1主要任務(wù)

順序控制的主要任務(wù)是通過(guò)操控系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定和程序?qū)γ旱V供電系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行系列化操作。

2.2操作與注意事項(xiàng)

煤礦供電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)順序控制是煤礦自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。煤礦供電系統(tǒng)中的電氣設(shè)備具有運(yùn)行、熱備用、冷備用和檢修四種狀態(tài)。順序控制就是從一種狀態(tài)到另一個(gè)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)四種狀態(tài)中兩兩之間的互相轉(zhuǎn)換。順序操作的功能全部于煤礦供電系統(tǒng)操控系統(tǒng)和通信及測(cè)控裝置實(shí)現(xiàn)，測(cè)控裝置接收操控系統(tǒng)發(fā)來(lái)的命令后，按照目的操作任務(wù)指令自動(dòng)完成生成一系列的操作步驟，每一步操作前檢查上一步操作的完成情況，同時(shí)檢測(cè)當(dāng)前操作是否符合電氣閉鎖條件，保證順序控制只能從當(dāng)前狀態(tài)向目標(biāo)狀態(tài)進(jìn)行。順序控制每一步的執(zhí)行都對(duì)操作前條件是否滿足、操作后設(shè)備是否到位進(jìn)行嚴(yán)格的校驗(yàn)和確認(rèn)，每一步操作必須條件滿足才能發(fā)出控制命令。當(dāng)前的操作必須在設(shè)備操作到位才認(rèn)為操作成功，允許進(jìn)行下一步操作。對(duì)于需人工進(jìn)行的某一步操作（如檢查項(xiàng)），系統(tǒng)自動(dòng)彈出對(duì)話框，經(jīng)操作人員檢查確認(rèn)該步操作完成后，進(jìn)入下一步操作。

3.防誤閉鎖功能

防誤閉鎖的主要任務(wù)是防止誤操作和對(duì)開(kāi)關(guān)設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的閉鎖。

導(dǎo)致誤操作的原因主要有三部分，分別是運(yùn)行值班員、檢修人員及其也人員的誤操作。運(yùn)行人員的誤操作主要包括誤拉、誤合隔離開(kāi)關(guān)和斷路器、誤入間隔等；檢修人員的誤操作主要包括檢修、試驗(yàn)過(guò)程誤碰運(yùn)行間隔。其中五防是指：

（1）防止帶負(fù)荷拉、合刀閘。

（2）防止誤分、誤合斷路器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)、接觸器。

（3）防止接地刀閘處于閉合位置時(shí)關(guān)合斷路器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)。

（4）防止在帶電時(shí)誤合接地開(kāi)關(guān)。

（5）防止誤入帶電間隔。

煤礦供電系統(tǒng)中需要強(qiáng)制閉鎖的一次設(shè)備主要有斷路器、自動(dòng)刀閘、隔離開(kāi)關(guān)、接地刀閘（臨時(shí)接地線）、網(wǎng)門(mén)等， 防誤操作閉鎖主要通過(guò)判斷與要操作的刀閘、接地刀閘相關(guān)的設(shè)備的狀態(tài)來(lái)確定所要進(jìn)行的操作是否違反“五防”，若違反“五防”的規(guī)定，則閉鎖要操作的設(shè)備。

4.結(jié)論

（1）供電系統(tǒng)全部數(shù)據(jù)信息數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化，數(shù)據(jù)的高效利用和充分共享，提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性，降低了維護(hù)費(fèi)用。

（2）實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)故障的準(zhǔn)確、快速處理，故障切除時(shí)間小于50ms，保證了故障隔離與恢復(fù)的快速性，減少了停電范圍和供電恢復(fù)的時(shí)間，極大保證了供電的可靠性。

（3）實(shí)現(xiàn)了開(kāi)關(guān)、變壓器、避雷器等關(guān)鍵設(shè)備的狀態(tài)集中在線監(jiān)測(cè)，各設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和診斷在后臺(tái)統(tǒng)一完成，為供電設(shè)備的狀態(tài)檢修提供了必要的判斷依據(jù)，既節(jié)省了大量的人力、物力，又防止了設(shè)備的過(guò)檢修和欠檢修，保護(hù)了設(shè)備。實(shí)現(xiàn)了設(shè)備狀態(tài)的可視化。

（4）提高了設(shè)備管理的效率，也提高了設(shè)備的可靠性和抗災(zāi)能力，有效避免了事后檢修造成設(shè)備的重大破壞。

（5）一鍵式順序控制，提高了系統(tǒng)操作的方便性、快捷性和可靠性，并省時(shí)省力，極大提高了煤礦供電系統(tǒng)的操控水平。

5.結(jié)束語(yǔ)

智能化變電站高應(yīng)用功能的完善需要較長(zhǎng)時(shí)間，將隨著智能化變電站技術(shù)的發(fā)展和智能電網(wǎng)建設(shè)的推進(jìn)而逐步走向成熟。 變電站作為煤礦生產(chǎn)運(yùn)行的動(dòng)力來(lái)源，高質(zhì)量的可靠供電為煤礦實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)，提高經(jīng)濟(jì)效益提供了重要保障。 [科]

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