智能預裝式變電站關鍵技術研究

劉　杰　宋述兵

（山東電力設備有限公司，濟南 250022）

智能預裝式變電站關鍵技術研究

劉杰宋述兵

（山東電力設備有限公司，濟南 250022）

本文對預裝式變電站的智能化技術進行了深入研究，給出了預裝式變電站智能化系統的總體方案，并分析了智能配電終端的實現方案。

預裝式變電站智能關鍵技術

引言

目前，預裝式變電站在現代低壓配電系統中已經得到廣泛使用，而智能預裝式變電站是將組件智能化技術、智能監控與現代通訊技術相結合研制的新一代配電設備。它的推廣應用能提高配電網的安全可靠性，減少運維人員和成本，為堅強智能電網貢獻力量。因此，本文結合預裝式變電站技術的國內外發展現狀，對預裝式變電站的智能化技術進行深入研究，給出了預裝式變電站智能化系統的總體方案，并分析了各智能配電終端的實現方案。

1　預裝式變電站的智能化技術研究

1.1概述

預裝式變電站的智能化就是指對預裝式變電站的所有功能單元提供足夠的監控手段，保證預裝式變電站安全可靠運行，為用戶提供更優質服務，改善供電質量。如今，居民小區和商服系統的變電所，已逐步采用預裝式變電站的方案。因此，預裝式變電站智能化程度的高低，直接反映了配電自動化的水平。

預裝式變電站智能化技術主要體現在以下幾個方面：

第一，數字化。對預裝式變電站內部所有的高壓設備、變壓器、低壓設備和環境參數實現廣度和深度的監控。廣度是指采集盡可能多的參量（遙測、遙信）和控制盡可能多的開關設備（遙控、遙調）。深度是指記錄盡可能多的參量歷史數據和事件順序記錄，從而保證預裝式變電站安全可靠運行，并使預裝式變電站成為一個完全可監控的全自動設備。同時，對高低壓設備進行智能化改造，有利于配變監控的實行。

第二，網絡化。預裝式變電站具有通信接口，能使預裝式變電站與中壓監控單元及后臺之間進行通信，具有抗無線干擾能力，安全可靠通信。

第三，信息化。為滿足配電網信息管理的要求，能夠在預裝式變電站和中壓監控單元之間上傳和下達各種信息，實現網絡規劃；管理配電設備；了解配電變壓器運行情況。

因此，智能型預裝式變電站的主要功能包括：配網遠動終端功能，配電變壓器監測功能，電壓無功綜合優化控制功能，預裝式變電站環境調節控制功能，低壓出線負荷管理監控功能，通信功能和電能質量監測功能。

1.2預裝式變電站智能化總體方案

預裝式變電站智能化方案有兩種實現方式：高低壓側分別配置智能系統和高低壓側統一配置智能系統。

1.2.1高低壓側分別配置智能系統

高低壓側分別配置智能系統即分別對預裝式變電站的高壓室、低壓室和變壓器室配置智能監控終端。各終端功能相對獨立，分別完成各種電力數據和非電力數據的采集工作，并根據測量數據實現保護或無功補償功能。同時，將各種數據上傳到后臺管理主站。采用這種多CPU系統可以提高處理并行多發事件的能力，解決獨立CPU計算的瓶頸問題，但各終端功能重復，造成嚴重成本浪費，不利于廣泛推廣。

1.2.2高低壓側統一配置智能系統

高低壓側統一配置智能系統即對預裝式變電站各功能模塊配置一個智能配電終端，完成預裝式變電站各種電參數和非電參數的采集工作，并根據測量數據實現測控保護功能。

智能配電終端主要功能如下：

（1）配電變壓器監測：電壓、電流、電壓合格率、諧波、閃變、瞬間過電等。

（2）配電變壓器保護：欠壓、過壓、過負荷保護。

（3）用戶用電信息監測：用戶電表數據。

（4）配變計量總表監測：預裝式變電站電表數據及運行狀況。

（5）高低壓單元監測：開關狀態、開關電流。

（6）狀態監測：進出線開關、電容器投切開關、配變終端運行狀態。

（7）負荷管理：功率定制閉環控制，電量定值控制，遠方控制。

（8）電能質量管理：無功動態補償、三相不平衡治理。

（9）視頻監視：非法開門，則拍照后上傳圖片。

（10）安全防護：防盜，異常信息報警，或者語音報警。

（11）分布式電源監控：分布式電源（光伏電站）監控及報警。

經過上面的分析比較，本文采用第二種實現方式。同時，為了方便預裝式變電站主站對預裝式變電站的集中管理，需提高預裝式變電站內部各智能模塊之間的通信能力。預裝式變電站智能化方案總體框圖如圖1所示。此外，結合前面論述的智能預裝式變電站的基本功能，還可以在配變監測的基礎上實現低壓無功功率的快速分相補償和對低壓用戶的無線抄表功能，從而完善預裝式變電站的智能化設計。

圖1　預裝式變電站智能化方案總框圖

智能配電終端。智能配電終端是預裝式變電站中的數據傳輸裝置，也是預裝式變電站內重要的配網遠動終端。它主要完成數據的傳輸、通信參數的整定以及通信規約的校驗。向下通過局部網絡RS485對預裝式變電站中的各柜進行集中管理，完成數據的傳輸和命令的下達；向上通過無線通信模塊與調度管理主站聯系，實現電力數據的上傳和操作命令的接收，使預裝式變電站智能化系統具有監測的功能。此外，智能配電終端還要負責人機聯系工作，使預裝式變電站智能化系統能夠通過智能配電終端完成當地顯示、制表打印、開關操作等功能。

高壓側。在高壓側，主要實現環網開關柜的智能化。環網開關柜的智能化主要體現在實現環網柜全面的測量、監控以及保護功能，并能完成配電自動化系統遠方終端的功能目標，以適應于智能預裝式變電站的發展要求。

變壓器室。對于變壓器室，智能配電終端可以監測功率因數、頻率、有功（無功）電量、有功（無功）功率、電壓、電流、油溫（濕）度，數據正常與否反映變壓器的運行情況。所以，實時監測配電變壓器運行中的各種參數，并分析數據，及時解決配電變壓器出現的異常情況，能使電網運行穩定。我們主要通過智能配電終端的變壓器監測單元來實現變壓器室的智能化功能。

低壓側。由于低壓側主要是由一些低壓斷路器等開關設備組成，因此低壓側的智能化主要體現在這些開關設備的智能化研究設計上。在這里，主要對低壓斷路器實現智能化，采用智能型低壓斷路器。

1.3智能配電終端硬件設計方案

在預裝式變電站內部安裝智能配電終端，變壓器二次側的電氣參數通過PT和CT進行采集并傳送給GPRS模塊，再把數據發送到GPRS網絡中，上傳到監控中心。監控中心發送數據到GPRS，GPRS發送信號控制智能斷路器，如圖2所示。

GPRS各種功能的模塊是獨立單元，具有靈活、可變的多種組合。GPRS模塊通過CAN總線集成多個附近變電站或變電站內其他監控器的監測量，然后歸集到一個變電站，再利用網絡通信通過GPRS傳輸到監控中心。

圖2　預裝式變電站監控器邏輯框圖

2　結束語

本文對預裝式變電站的智能化技術進行了深入研究，給出了預裝式變電站智能化系統的總體方案，并分析了智能配電終端的實現方案。

智能預裝式變電站高壓側采用具有自動化接口的環網柜，電流、電壓、狀態等參數經智能配電終端上傳監控后臺；電氣參數經智能配電終端上傳監控后臺；低壓框架斷路器和塑殼斷路器選用智能型，經485接口與智能配電終端進行通信；低壓電容補償設計為混合補償方式，由智能配電終端控制。

智能預裝式變電站智能配電終端系統是對智能預裝式變電站（含公變、專變）信息進行采集、處理和實時監控的系統，實現臺區信息監測、微機保護、遠程遙控分合閘、電能分配、無功補償、集中抄表、漏電自動重合閘及漏電值監測、電能質量監測、變壓器調容信息監測、預裝式變電站異常信息報警、智能預裝式變電站信息互動等功能。

［1］吳鴻雁，沙維華，許鎬娥.新型預裝式變電站［J］.高壓電器，2000，36（5）：57-58.

［2］劉呈卓.淺談預裝式箱式變電站的改進［J］.科技致富向導，2012，（11）：199-199.

［3］陳振生.高低壓預裝式變電站智能化技術 ［J］.電工電氣，2007，（5）：31-38.

［4］陳玉國，張良.城市用預裝式變電站智能化的探討［J］.變壓器，2008，45（6）：21-22.

Research on Key Technologies of Intelligent Prefabricated Substation

LIU Jie，SONG Shubing
（Electric Power Equipment Co.，Ltd.，Ji'nan 250022）

In this paper，the intelligent technology of pre installed substation is studied deeply，the overall scheme of intelligent system is given，and the implementation scheme of intelligent power distribution terminal is analyzed.

Prefabricated，substation，intelligent，key technology