智能變電站安全措施及其可視化技術研究

李磊 趙夢露

摘要：傳統的變電站安全保護是通過繼電形式進行保護的，而智能變電站通過打破傳統的直流控制回路，用光纖網絡代替，絕緣性好，增強了抗干擾能力，預防了因接線接口處松動引起的不良回路短路問題。文章通過分析智能變電站相關安全措施，并對可視化技術進行了探討，對影響智能變電站的安全措施可靠性因素進行了總結。

關鍵詞：智能變電站；安全措施；可視化技術；繼電保護；抗干擾能力 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM63 文章編號：1009-2374（2016）25-0141-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.25.068

隨著科學技術的不斷提高，對變電站的要求越來越趨向于智能化。電網規模的不斷擴大使得作為電力系統核心關鍵作用的變電站要接受更大的信息量，對變電站的要求也在不斷提高。智能變電站作為新時代發展的產物，具有可靠性高、集成度高和先進的技術優勢，代替傳統變電站，提供網絡交互和資源共享。通過分析智能變電站的安全措施和相關可視化技術的研究，確保智能變電站運行的穩定性。

1 智能變電站相關概念

智能變電站屬于目前較為先進的智能設備，具有可靠與環保等多種功能。智能變電站的基本要求為全站信息數字化、通信平臺網絡化以及信息共享標準化，從而能夠自動地完成信息的采集、測量、控制、保護、計量以及檢測等多種基本功能。

智能變電站主要包括兩部分：一部分為智能高壓設備；另一部分為變電站統一信息平臺，智能高壓設備主要包括智能變壓器以及電子式互感器等。智能變壓器與控制系統在運行的過程中主要依靠通信光纖相連，因而可以及時地掌握變壓器狀態參數以及運行相關數據。當運行方式出現改變時，設備根據系統的電壓及功率情況，可以對是否調節分接頭起到決定作用；當設備出現問題時，將會發出預警并提供相關的狀態參數等，如此便能在一定程度上降低設備的運行管理成本，最大限度地提高變壓器運行的可靠性。智能高壓開關設備是具有較高性能的開關設備和控制設備，同時配有電子設備、傳感器以及執行器，因此在運行的過程中具有監測以及診斷功能。電子式互感器能夠有效地克服傳統電磁式互感器在運行過程中的問題及缺點。變電站統一信息平臺功能有兩個：一是系統橫向信息共享功能，主要表現為管理系統中能夠統一獲得各種上層應用的相關信息；二是系統縱向信息的標準化功能，主要表現為各層能夠實現透明地對其上層應用支撐作用。

2 智能變電站安全措施

智能變電站技術的安全措施防范模式分為不同的智能安全形式，目前主要的保護系統跳閘方式主要采用：非常規互感器+就地合并單元（MU）+GOOSE跳閘；常規互感器+就地合并單元（MU）+GOOSE跳閘和常規互感器+常規采樣+GOOSE跳閘。而以上三種智能模式涉及的設備均不相同，在繼電保護過程中涉及到的設備主要包括GPS時鐘、保護裝置、智能終端和交換機。智能變電站的原理是使用以太技術代替傳統的二次接線傳遞數字信息和模擬信號，解決原有接線處短路問題，將原有的接線裝置高度吻合，使得網絡數據流暢通無阻地傳遞下去。智能變電站運用大量的光纜，傳輸速度比傳統的傳輸速度更快且安全性能更高，運用面向對象的變電站事件（GOOSE），類似于一種快速報文傳輸機制，是智能變電站的核心技術。通過這種核心技術，將高速網絡通信作為基礎，提供各個節點以快速可靠的通信方式，解決傳統跳閘問題，實現回路之間的智能化檢測，為變電站提供可靠的運行模式和智能的管理。

繼電保護系統檢修模式。目前國內外的電力公司對繼電保護系統通常采用事故檢修、定期檢修、可靠性檢修和狀態檢修四大檢修模式進行維護。通過對設備的可靠性評估、定期進行檢修和實時在線監測的方式進行檢修。本文將其歸納為繼電保護停電檢修和不停電檢修模式，以帶電完善設備和停電消除故障兩種模式下，總結適用于220kV及以下電壓等級的智能變電站的線路保護、主變保護、母線保護和母聯保護的典型安全措施。

2.1 線路保護安全措施

在一次設備檢修過程中，一般采取的保護措施安全步驟類型分為：（1）采用電子式互感器；（2）采用傳統互感器；（3）合并單元缺陷；（4）線路保護裝置缺陷。對母線進行保護采取退出GOOSE的操作，保護運行中的線路和智能終端，故合并單元并將回路打開，后期退出軟壓板的操作，輸入光纖取下線路保護背板SV。

2.2 主變保護安全措施

在一次設備檢修過程中，主變保護檢修校驗的典型安全措施如下：（1）采用電子式互感器；（2）采用傳統互感器；（3）主變保護檢修校驗；（4）某側合并單元缺陷；（5）主變保護缺陷，需做保護功能試驗。

2.3 母線保護安全措施

在一次設備不停電情況下，母線保護檢修校驗的典型安全措施如下：（1）母線保護檢修校驗；（2）220kV母線保護處理缺陷（只考慮母線保護缺陷，需做保護功能試驗的情況）。對于已經投運的變電站，一般不會將全站母線停電進行檢修，若出現全站某一電壓母線停電的情況，可參考不停電檢修的典型安全措施。

2.4 母聯保護安全措施

當母聯開關處在檢修的位置，設備處于停電情況時，母聯保護檢修教研，典型安全措施如下：（1）采用子式互感器；（2）采用傳統互感器。通過對母聯進行保護和對智能終端投入檢修壓板，退出GOOSE啟動失靈接收軟壓板，在母聯保護下輸入光纖取下，在合并單元段將CT和PT回路打開。而當母聯開關處在檢修位置，設備并不斷電的情況下，采取典型安全措施如下：（1）合并單元缺陷；（2）母聯保護裝置缺陷，需做保護功能試驗；（3）智能終端缺陷。

3 可視化技術研究

可視化技術作為解釋大量數據最有效的手段而率先被科學與工程計算領域采用，并發展為當前熱門的研究領域——科學可視化。可視化把數據轉換成圖形，給予人們深刻與意想不到的洞察力，在很多領域使科學家的研究方式發生了根本變化。可視化技術的應用大至高速飛行模擬，小至分子結構的演示，無處不在。在智能變電站的技術投入中也有很多模塊是用于可視化技術的研究。通過將技術手段轉換成合適的圖形顯示輸出，生成具有真實感覺的圖形，對工程師的立體感官具有更好的理解，方便工程師在處理解決實際問題中更加有效地實施方法手段。

4 相關完善建議

隨著技術不斷發展，智能變電站的開發速度越來越快，對電力企業的運檢維修工作更是提出了更高的要求。本文針對發展得日新月異的智能變電站簡要地介紹了國內的概況，對安全措施方面進行了總結。隨著對智能變電站技術的深入研究和探討，智能變電站將成為一種全新的先進可靠智能體系，為人們的信息傳送提供方便。在研究過程中，仍然有很多不足的地方，本文對以下方面的內容有待于進一步完善：（1）220kV繼電保護虛端子的標準化設計研究；（2）不更改220kV母線保護配置的改擴建研究；（3）智能變電站繼電保護狀態實時監測與可視化系統的開發與集成；（4）智能變電站安全措施可靠性研究與分析。

5 結語

本文通過介紹智能變電站的概況，表明智能變電站已經成為當今電力系統的核心關鍵和未來發展趨勢，新一代的繼電保護設備將成為先進的處理器和通信技術的載體。另外，通過分析當前智能變電器的維修工作體系，總結了智能變電器所運用的安全措施，并提出相關安全隱患的解決措施，采用可視化技術手段，形象化給出路徑的實現方案和解決手段，得出實施成果。隨著對智能變電站研究的逐步深入，我國的智能變電站運營和維修模式將進一步完善，最終實現智能變電站的穩定

運行。

參考文獻

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[3] 鄭眾.智能化變電站在220kV文津變的應用研究[D].

華北電力大學，2015.

作者簡介：李磊（1985-），河北保定人，安徽省電力公司宣城供電公司工程師，研究方向：智能電網規劃設計；趙夢露（1987-），女，安徽宣城人，安徽省電力公司檢修公司變電安全質量管理專責，工程師，研究方向：500kV變電站安全管理。

（責任編輯：秦遜玉）