220kV變電站智能化改造技術研究

宋 陽

國網吉林省電力有限公司長春供電公司

220kV變電站智能化改造技術研究

宋 陽

國網吉林省電力有限公司長春供電公司

近年我國電力系統改革不斷深化，電網技術和電力設備不斷發展、更新，新技術、新設備層出不窮。但目前一些變電站還處于一次設備傳統化，二次監視設備常規化的階段，這不利于在調控和監控中心遠方對設備進行實時全面監測和遠方操作設備，使得電力企業人力成本居高不下，同時常規老舊變電站對電網的安全運行也存在諸多隱患。相較于常規變電站，智能化變電站具有一次設備智能化、二次設備網絡化和管理系統自動化的特點，因此，對變電站進行智能化改造是響應智能電網建設的必然要求。

220kV變電站；智能化改造技術；應用

數字化與智能化已經成為 220kV 變電站發展的主要方向，為提高變電站建設與運行效率，需要做好運行現狀分析，針對存在的不足進行研究，并建立完善的運行系統，做好運行維護，爭取提高整個系統的的運行安全性和穩定性。對于各項技術的應用，其目的是解決現行系統中存在的問題，結合設備運行特點以及管理模式，從技術角度進行分析，采取措施來提高整個系統的運行效率。

1、220kV變電站智能化改造的原則

(1) 220kV變電站智能化改造時，要掌握各種新技術和新設備的運行風險，在實踐中將常規變電站自動化和繼電保護技術等平移到智能化變電站中，在確保安全可靠的前提下對各種新技術和新設備進行運用。(2) 220kV變電站智能化改造時，要盡量避免設備的重復設置，實現功能、信息和資源的整合和優化，并積極推廣應用電子互感器等新型設備，使其在工程實踐中逐步取代傳統電磁式互感器。(3) 220kV變電站智能化改造時，要根據工程的實際情況來制定科學合理的改造方案，并采用逐步漸進的思路進行試點，計劃采取從中低壓到高壓逐步試點的風險控制措施，確保變電站日后的高效穩定運行。(4) 220kV變電站智能化改造時，一次設備的設計要考慮智能化原則，通過配備相應的智能單元和實現就地數字化來降低誤差率；二次網絡的改造要考慮可靠性原則，采用必要的備份并使用恰當的方式。

2、智能改造技術

2.1 一次設備智能化改造方案

為了適應社會不斷發展的需求，對變電站進行智能化的改造，其第一步便是保證一次設備的智能化，也就是說使用所謂的智能一次設備。一次設備的智能化首先就是要保證設備的數字化，包括輸入信號的電流互感器和電壓互感器，通過實現就地的信號數字化減少模擬量的傳輸。根據國內以及國際電網設備運行的情況，220kV部分應該選取電子式電壓互感器和電子式電流互感器，66kV部分相應的選取GIS用的電子式電流電壓互感器、電子式電壓互感器和電子式電流互感器。(1)當一次設備本體進行更換的時候，應該采用一些較為智能的設備，智能斷路器、GIS組合電器以及主變壓器都應該配置標準接口傳感器。(2)能夠實現設備狀態信息相關的數據存儲功能的狀態監測功能組能夠對其進行較為順利的檢測，并且為專家診斷系統提供相關的技術資料。(3)智能組件應該功能齊全、位置合理以及結構緊湊，并且它還應該滿足現場的工作環境，如鹽堿度、灰塵高、高溫度、磁場強度等，改造后的一次設備才能夠在實際當中得到更好的應用。

2.2 母線保護在現場所取母聯開關位置量問題

母聯開關位置量在微機母線及失靈保護裝置的母聯死區保護中相當重要。若母線分列運行，母聯在跳位時，發生死區故障，即當母聯斷路器和母聯電流互感器之間發生故障，斷路器側母線跳開故障后故障仍然存在，正好處于電流互感器側母線小差的死區，為提高保護動作速度，RCS- 915AB 保護專設了母聯死區保護。母聯死區保護在差動保護發母線跳令后，母聯斷路器已跳開而母聯電流互感器仍有電流，且大差比率差動元件及斷路器小差比率差動元件不返回的情況下，經死區動作延時，跳開另一條母線。為防止母聯在跳位時發生死區故障將母線全切除，當兩母線都有電壓且母聯在跳位時母聯電流不計入小差。RCS- 915AB 型保護裝置將母聯TWJ 三相常開觸點串聯作為母聯斷路器位置量同時引入裝置內部。

2.3 通訊系統的網絡化改造

(1)其中站控層網絡傳輸的 GOOSE 報文和 SV 報文采用雙以太網通訊來進行相關的設計。(2)過程層網絡應該根據主變本體和電壓等級 220kV、66kV、分別進行組網。220kV系統保護的雙重化配置應該分別接入與之相對應的過程層網絡，除此之外主變也應該根據相應的需要來進行雙重化的過程層網絡的配置。 配置 GOOSE 網絡、220kV 雙重網絡、傳輸 GOOSE 報文以及過程層網絡配置都需要采用單星形。(1)進行變電站智能化改造的時候 ，全站 220kV 部分應該設置 單獨的智能控制柜和一次匯控柜，66kV 部分可設置 一體式匯控柜，然后主變本體就地設置統一的智能組件柜。(2)智能控制柜應該改用航空插頭接口模件 ，智能控制柜和設備本體都應該通過航空插頭來進行一些必要的插接，這樣就能夠方便現場施工。(3)改造的時候 ，智能控制柜中還要布置一些光纖配線架，它可以用來連接間隔層的光纖配線架和設備本體的光纖配線架。 但是由于設備的本體設置有統一的光纖接口，導致過程層的每個間隔只要經過一個相對較大的光纜直接連接到較為統一的光纖接口裝置即可，這樣就可以達到優化光纖布置以及節約光纖數量的目的。

相較于常規220kV變電站，智能化變電站提高了通信系統的性能，提升了計量、保護和測量系統的精度，提高了變電站的整體安全運行水平，減少了運行人員的工作量，并降低了成本，因此對常規變電站進行智能化改造具有十分重要的現實意義。220kV變電站的智能化改造是一項復雜的系統工程，其主要特性就是“一次設備智能化，二次設備網絡化，符合IEC61850標準”，這需要我們根據具體變電站的實際情況來設計相應的改造方案，提高改造的針對性。

[1] 袁博，王瑩，鄭永成.220kV常規變電站智能化改造總體方案[J].科技資訊，2014(18)：118.

[2] 馬全福，閆敬東.220kV常規變電站智能化改造的技術關鍵[J].寧夏電力，2013(2)：30～33.