智能變電站技改的問題及對策分析

賈寅飛 宋暢 來慶紅

（國網山東省電力公司棗莊供電公司，山東棗莊 277101）

智能變電站技改的問題及對策分析

賈寅飛 宋暢 來慶紅

（國網山東省電力公司棗莊供電公司，山東棗莊 277101）

隨著我國經濟水平的不斷提升，用電量以及電網負荷也在不斷增加，越來越多的變電站已經實施了或者正在實施智能化技術改造。數字化、網絡化、智能化的變電站相對于一般的變電站其系統結構、建設實施以及日常的維護等都有不同之處，在智能變電站技術改造的過程中遇到許多方面的問題，積極探索有效解決這些問題的方法對大力推廣和發展智能變電站具有重要的現實意義。

智能變電站 技術改造 電力設備 運行監測

1 智能變電站技術改造概述

1.1 變電站智能化改造的優勢和特點

隨著經濟的快速發展以及科技水平的提升，智能電網的建設已經成為一種發展趨勢。智能變電站作為智能電網的重要組成部分，通過結合數字化和信息化網絡通信平臺，對變電站設備運行、輸電網絡工作狀態實行智能化監測、智能化控制、智能化管理，實現設備信息實時傳輸、電力調度協調最優，其技術優勢和特點體現在：智能化程序操作提高工作效率，降低操作風險；自動化程度高，有效防范數據傳輸過程中的電磁干擾；智能化程度較高，遠程任務調度能力強；廣域信息實時采集，電網運行安全性能高；其硬件系統采用模塊化、集成化和接口式結構，方便功能擴展。

1.2 智能變電站的系統架構

智能變電站的系統架構和建設采用了標準的IEC61850通用規約，其典型的配置主要分為三層：站控層、間隔層和過程層，層與層之間通過網絡連接。站控層主要由監控系統和網絡總線組成，主要作用是信息運轉和數據處理以及接收控制命令；間隔層主要由保護設備和控制設備組成，其主要作用體現在上下信息的銜接，同時完成系統保護、設備控制、參數計量等功能；過程層主要由傳感設備以及由智能終端組成的執行模塊，是一次設備和二次設備的有機結合，其主要作用體現在電氣量信息和狀態參數的實時采集、設備的運行狀態監測以及對控制命令的執行等方面。智能變電站通過清晰的系統結構實現信息的網絡共享以及變電站智能化的高級應用。

2 智能變電站技改的幾個問題及對策探討

2.1 智能變電站的采樣同步和采樣異常

在智能變電站技術改造的過程中對系統的一次設備以及二次設備的功能要進行重新的設計，例如：將傳統變電站保護裝置中的A/D采樣模塊以及交流輸入和控制組件等進行了分離形成了功能獨立的合并單元（MU），其中MU的主要作用就是作為過程層設備和間隔層設備的功能接口，提供邏輯采樣值。傳統變電站的采樣值是連續的并且采樣率不高，而在智能變電站中，IED的采樣值是不進行采樣跟蹤的離散數字量。由于IED以及MU在數據處理方式等方面的不同，技改的過程中存在采樣數據不同步的問題，這樣就對變電站中某些部件的性能產生一定的影響，智能變電站必須保證數據采樣的同步性，當前常利用非同步數據插值重采樣法以及統一時鐘源法進行處理。同時，智能變電站技改常常存在采樣異常的問題，主要是由于保護裝置中不同側的MU軟壓板存在采樣值異常的現象，同時保護裝置采取節點閉合的形式進行閉鎖保護，這時要密切注意保護功能在切換時以及動作復歸后的出口時間，及時的關注技改施工過程中的光纖功能變化。

2.2 電力設備運行狀態的監測

傳統的電網設備以及變電站通常采用定期檢修的模式，但是隨著電網規模的不斷擴大以及變電站數量的增多，這種方式往往受到人力等各個方面的影響。電力設備的運行狀態監測技術是智能變電站技術改造的關鍵技術。狀態監測通過在線或者實時獲取設備以及機器在故障發生前的信息或者信號，并將這種信息以數據共享的方式及時傳達給終端設備或者檢修人員，從而達到設備維護或者故障預知的目的。變壓器是變電站的重要設備之一，由于在使用和運行的過程中常常出現諸如部件老化、過熱等問題，所以變電站智能化技術改造要求能夠對變壓器的運行狀態進行判斷以及監測。變壓器故障比較常見的是OLTC故障，這種故障產生的原因主要是機械故障以及電氣故障，對變壓器運行狀態的實時監測主要采用在線實時狀態監測技術。

2.3 智能變電站光纖網絡系統建設以及維護

光纖網絡系統的建設以及維護也是智能變電站技改的常見問題。變電站智能化技術改造的過程中使用了大量的光纖，采用光纖進行數據傳輸可以有效解決二次回路中的電磁干擾問題，同時，使用光纖代替控制電纜以及網絡通信技術在智能化改造中的應用都使智能變電站接線數量和通信線數量大大減少，簡化了智能變電站的線路對接工作，但是光纖的鋪設以及維護增加了施工建設的難度，光纖本身的的抗破壞能力比較差，在施工過程中容易受到諸如熱源、擠壓等外部力量的破壞，使光纖網絡系統改造的技術難度進一步增加。因此在光纖鋪設時應該采取一定的外部保護措施，例如：使用專用的槽盒進行一定程度的保護，在施工過程中將其與其他電纜分離等。同時要在日常維護的過程中最大限度的保護光纖的可用性。

2.4 智能變電站系統的維護

智能變電站相對于常規變電站來說，設備的數量大量增加，設備運行維護的難度也大大提升。當前國家電網的運行維護采取運維一體化的機制，在這種情況下，設備運行維護的責任及其管理的職責都需要重新進行梳理。同時一些專業設備的出現，對運行維護人員的綜合素質也提出了一定的要求，維護人員必須能夠及時處理合并單元、智能終端、數據服務器以及間隔層交換機等設備的故障，及時的應對各種智能組件和系統運行過程中出現的多種技術問題。此外，智能變電站技術改造完成以后，需要建立一套標準規范的維護體系，這是因為智能變電站的設備和常規變電站的設備維護方法和維護技術存在一定的差異，標準規范的維護體系能夠為電力設備和智能系統安全高效運轉提供保障。

3 結語

智能變電站的出現以及發展大大提高了常規變電站的自動化、數字化以及智能化程度，智能變電站技術改造要盡可能的保留原有的變電站設備，提高使用價值，同時要采用合理的技術方案降低設備改造的技術風險和運行風險，并且在改造完成以后要做好變電站設備的維護工作。

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［2］曹楠，李剛，王冬青.智能變電站關鍵技術及其構建方式的探討［J］.電力系統保護與控制，2011，05：63-68.

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