智能牽引變電所一次設備智能化技術

王堯

摘要

牽引變電所一次設備智能化技術承載供電設備運行、檢測、保護，及時發現危險隱患，有著重要作用。一次設備智能化技術包含斷路器、互感器、電源開關等，全面分析智能牽引變電站設計與采樣算法有助于推動智能牽引變電所一次設備智能化技術。鑒于此，筆者結合實踐研究，就智能牽引變電所一次設備智能化技術展開分析。

【關鍵詞】智能牽引變電所 一次設備 智能化技術

在過去，變電所內傳感器符合絕緣、電磁飽、電磁共振等缺少系統的信息模型，嚴重影響著變電站與保護系統完善。現階段，智能牽引變電所一次設備智能化技術的出現有效解決了這一問題，對供電安全性、穩定性有著重要影響，同時也為牽引變電站運營管理提供了便利條件。

1 智能牽引變電所

智能牽引變電所通過數據信息搜集完成牽引變電所數據分享與操作控制，實現了線上監督控制。變電所數字化一次設備分為間隔層（保護設備、故障錄波器、系統測控）、站控層（主機、工作站、遠動通信設備）、過程層（互感器、斷路器）。智能牽引變電所有著全過程線上控制、故障診斷、數據共享優勢。牽引變電所成分布式，屬于本地網絡化智能牽引變電所。但是，智能牽引變電所怎樣用于供電系統中成為重要研究內容。牽引變電所的出現促進了變電站保護與自動化技術水平提升，光電技術傳感器檢測電壓與電流、光纖網絡通訊等智能化技術進一步推動了智能化變電站的繼電保護與自動化技術，這對供電系統保護控制有著重要作用。現階段，智能牽引變電所得到了大范圍推廣應用，不過在一些細則問題上值得進一步優化。首先，盡管互感器已經被廣泛應用在保護自動化設備的電流與電壓信號，不過變電站保護大數據處理系統仍然有待提升。相對于發達國家，我國智能牽引變電站技術仍然處于落后水平，部分設備與系統兼容性有待進一步優化。總而言之，智能牽引變電站保護與自動化系統需要引進先進技術提升自動化信息技術與計算機技術穩定性，制定信息共享備份保護單元與信息共享的信號備份措施。

2 電流互感器

現階段，工程場地很多設備能夠借助現場總線實現連接，而后通過通訊協議完成數據通訊的連接。但是根據現階段工程基礎條件看，通訊機電一體化、芯片嵌入、標準等實現了不同程度的變化，將現場設備層中測量和控制實現了分化。而整個系統控制中，通過拓撲結構我們可以知道通訊媒介現場總線包括內容只有現場控制器、人機界面管理。目前，已有少數現場總線組織能夠對總線通訊協議進行制定。這樣一來，如果現場嵌入式控制設備、控制器、儀表等和協議相吻合，那么就能夠利用現場總線的連接完成系統控制。第一，電子式互感器。電子式互感器包含ECT與EVT，有源與無源，有著測量準確度高、暫態相應迅速的優勢，值得在牽引供電系統中擴大推廣應用。不過，目前我國在無源電子式互感器動態性與穩定性上處于研究階段，有源式互感器應用較多。電子式電流互感器是通過Rogowski羅氏線圈進行傳感以及電氣設備高壓部分的電勢相等，傳感器轉為數字信號，合并單元接收并處理電子模塊的數據，進行電流、電壓信號協同處理，根據要求把檢測數據輸出為二次設備應用。載流導體穿過線圈中間，導體中通過電流會有一個感應電動勢存在線圈兩側，計算輸出電流積分獲得感應電動勢，也就是Rogowski羅氏線圈感應信號和監測電流變化率為正向比。合并單元信號接收是借助電子式電流互感器的數字輸出信號。但是，合并單元采樣頻率有著穩定性特點。按照FFT計算方法，采樣數變化性并不適合智能變電所三相電流、電壓信號同步。對此，額選擇相位差優化計算能夠實現三相電流、電壓信號采樣同步。

3 智能斷路器與智能終端及其應用

一次設備智能化設計方法包含2種：第一，斷路器和智能控制單元嵌套生成一體化智能斷路器，接口兼容TCP/IP網路通訊協議。第二，智能控制單元作為單獨系統生成智能終端，安裝于隔離開關、斷路器周圍并與智能終端連接完成一次設備智能化。實時監督控制一次設備運行并搜集信息展開操作控制，一個間隔中可以達到智能保護與控制功能。過程層內經過智能終端作為非智能一次設備提供了標準化智能接口，添加TCP/IP協議的智能控制單元展開通訊監督控制。同時，借助光纖網絡保證信息的快速傳遞，利用該方案取締了間隔層和過程層的電纜。現階段，我國智能化牽引變電所是常見方案為斷路器和智能終端融合。

現階段我國配電覆蓋面積較廣：鄉鎮電網、城市電網。其中農村電網選擇架空線方法;城市電網為電纜網。其中一次設備包含：配電變壓器、配電開關等。它們具有自動控制、通訊、測量功能。現階段，我國使用的二次設備包含：TTU、FTU、DTU等系統。一次設備和二次測流、通訊功能，實現了配電終端和配電設備的有效結合。其中包含：遠程控制、環網控制、保護動作等運用。設備有現場總線、網絡通訊、光纖通訊效果完成了子站之間、子站對現場單元、主站對現場單元、主站對子站等連接。另一方面，電力主站通訊的實現包含：GIS線上管理、SCADA控制、電網經濟運行分析等功能，打破了以往電氣自動化系統模式弊端，有效實現了更為完善的調度。選擇一體化構架方式，將分布式的網絡綜合集成系統達到了管理控制一體化效果，軟件平臺和計算機技術體現了開放式性能，并且實現了系統跨平臺接口供應，與CIS、MIS負控等自動化系統實現了有效的集成。

4 結語

綜合分析，牽引變電所作為電氣化鐵路核心，智能牽引變電所打破了傳統運行模式，探索了新的技術發展。筆者分別從：智能牽引變電所電、流互感器、智能斷路器與智能終端及其應用，三方面展開分析，希望對智能牽引變電所一次設備智能化技術發展起到幫助性作用。

參考文獻

[1]楊斯泐，李強，董文哲.智能牽引供電系統現場試驗評估技術研究[J/OL].鐵道標準設計，2018（14）.

[2]崔建強，牛建軍.智能牽引變電所關鍵技術的探討[J].電氣開關，2017（02）.

[3]王紅軍.智能牽引變電所一次設備智能化技術研究[J]，高速鐵路技術，2017（01）.

[4]劉旭南，趙麗娟，蓋東民，杜章雨，都良英.基于采煤機可靠性的智能牽引調速系統研究[J].系統仿真學報，2016（07）.