110kV智能綜合變電站保護(hù)與監(jiān)控系統(tǒng)概述

李潔　武鑫

摘 要：變電站是電力系統(tǒng)關(guān)鍵的部分，承擔(dān)調(diào)整電壓、變換電壓等級(jí)、匯集電流、控制電能流向等功能。智能變電站的運(yùn)用旨在提升變電站安全、促進(jìn)可靠運(yùn)行，主要應(yīng)用技術(shù)是基于微電子技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等。隨著電子式互感器，智能高壓設(shè)備、高速網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等的發(fā)展，能夠?yàn)樽冸娬咎峁└煽?、高效、穩(wěn)定、開放的智能變電站系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：變電站；設(shè)備選型；繼電保護(hù)；遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.14.176

1 智能變電站的概念

智能變電站是一種新型變電站，其應(yīng)用了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信和信息處理技術(shù)、現(xiàn)代遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)、現(xiàn)代微電子技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，使變電站的二次設(shè)備實(shí)現(xiàn)功能重組優(yōu)化，以更好的實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站一次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量、監(jiān)控、控制和調(diào)配。智能變電站的主要任務(wù)是，完成對(duì)站內(nèi)設(shè)備的信息共享，讓各設(shè)備之間完成信息交換和數(shù)據(jù)分享，從而對(duì)變電站形成監(jiān)視和控制。智能變電站的出現(xiàn)，取代了傳統(tǒng)變電站的二次設(shè)備，同時(shí)也簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)變電站的二次接線。智能變電站的推廣和應(yīng)用是提高現(xiàn)代變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行水平、降低運(yùn)行維護(hù)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益、向用戶提供高質(zhì)量電能的一項(xiàng)重要措施。

2 智能變電站的作用與功能

智能變電站的主要特點(diǎn)是，把一些計(jì)算機(jī)及通信領(lǐng)域的前沿成果，引入應(yīng)用提升效能，比如計(jì)算機(jī)技術(shù)，數(shù)據(jù)通訊，信息共享等。其特點(diǎn)一是電壓等級(jí)較低的變電站采用智能系統(tǒng)，這樣就可以實(shí)現(xiàn)無人值班，達(dá)到減人增效的目的；二是對(duì)高壓變電站（220kV及以上）的建設(shè)和設(shè)計(jì)來說，控制方式必須是最先進(jìn)的，這樣可以協(xié)調(diào)各專業(yè)的優(yōu)勢(shì)，克服技術(shù)分散、自成體系、重復(fù)投資等對(duì)運(yùn)行可靠性有潛在影響的因素。

變電站的規(guī)模隨著時(shí)代發(fā)展越來越擴(kuò)大，同時(shí)它的結(jié)構(gòu)、運(yùn)行方式、繼電保護(hù)系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)也日趨復(fù)雜。本著提高電力系統(tǒng)安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的宗旨，同時(shí)為了保證供電質(zhì)量，必須時(shí)刻監(jiān)視變電站相關(guān)設(shè)備各部分的頻率和電壓，并通過各種控制調(diào)節(jié)裝置自動(dòng)或手動(dòng)調(diào)節(jié)有功功率和無功功率電源，或者改變網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和切換負(fù)荷。大型變電站運(yùn)行的安全性已被認(rèn)為是運(yùn)行中的頭等重要問題，因?yàn)樵陔娏ο到y(tǒng)中只要有一處出現(xiàn)故障，都將對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)有不同程度的影響，特別是在重要的發(fā)電廠、變電站或主要輸電線路上發(fā)生故障。為了能更有效的監(jiān)視控制變電站的運(yùn)行以及應(yīng)對(duì)一些異常情況或事故，在早期人們就已對(duì)變電站的遠(yuǎn)程監(jiān)視引起了重視，并逐步形成了變電站的調(diào)度控制中心。

3 智能變電站中通信技術(shù)的運(yùn)用

近些年來，無論是通信技術(shù)還是遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)，都得到了空前的發(fā)展，這也讓電力系統(tǒng)時(shí)對(duì)運(yùn)行狀態(tài)等實(shí)時(shí)信息的掌握和直接進(jìn)行調(diào)度控制成為可能。裝設(shè)在發(fā)電廠各變電所的遠(yuǎn)動(dòng)裝置把斷路器狀態(tài)、母線電壓、線路中的潮流等信息連續(xù)地、經(jīng)常地、周期性地送往調(diào)度控制中心，以便電力系統(tǒng)調(diào)度人員根據(jù)這些信息掌握整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行的狀況，從而及時(shí)調(diào)整電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式，處理所發(fā)生的事故。

運(yùn)行人員在以前需要人工記錄電力系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)參數(shù)，再以此為依據(jù)進(jìn)行分析判斷決策，而現(xiàn)在運(yùn)行人員可以通過最新的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)更高效的完成這些工作。智能變電站可以收集變電站及其主要線路上反映系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)信息，對(duì)其加以識(shí)別和處理之后用于分析、統(tǒng)計(jì)制表、超限報(bào)警和安全監(jiān)視等。變電站運(yùn)行人員在制定短期運(yùn)行計(jì)劃（通常幾小時(shí)到幾個(gè)月之間）時(shí)，需要考慮資源的可利用程度、負(fù)載測(cè)算、系統(tǒng)功率互換、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等，使變電站在保證供電質(zhì)量及系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下把運(yùn)行費(fèi)用降到盡可能低的水平。制定和執(zhí)行短時(shí)運(yùn)行計(jì)劃，使電力系統(tǒng)做到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。進(jìn)行發(fā)電控制以保持系統(tǒng)的頻率，維持電壓水平穩(wěn)定以保證供電質(zhì)量。

4 智能變電站保護(hù)與監(jiān)控技術(shù)的綜合運(yùn)用

智能變電站可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)安全性等級(jí)做技術(shù)分析和自動(dòng)決策，在緊急情況下進(jìn)行安全控制，防止事故的進(jìn)一步擴(kuò)大，在故障消除時(shí)執(zhí)行恢復(fù)控制，電力系統(tǒng)又可以回到正常運(yùn)行狀態(tài)。下面對(duì)智能變電站的主要功能模塊進(jìn)行簡(jiǎn)單的羅列。智能變電站是變電站發(fā)展的一個(gè)新的方向，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、繼電保護(hù)技術(shù)、通信技術(shù)、微電子技術(shù)等對(duì)變電站的運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。智能變電站的應(yīng)用，可以使電力系統(tǒng)的故障率降低，提高供電配電質(zhì)量，降低系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生的成本。站控層包括自動(dòng)化站級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)、站域控制、對(duì)時(shí)系統(tǒng)和通信系統(tǒng)等，可以完成對(duì)整個(gè)智能變電站的監(jiān)控、報(bào)警和數(shù)據(jù)傳輸?shù)认嚓P(guān)功能。站控層的功能集中程度越高越好，如可在嵌入式設(shè)備或計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，一臺(tái)和多臺(tái)均可。

智能變電站的發(fā)展，可使電力系統(tǒng)調(diào)度有更高的靈活性，利用遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)使電網(wǎng)調(diào)度更加快速高效的獲得變電站運(yùn)行的實(shí)時(shí)信息，更加全面的掌握變電站的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)變電站運(yùn)行的故障并做出相應(yīng)的決策和處理，同時(shí)可使工作人員減少誤操作。在變電站智能化系統(tǒng)建設(shè)中，要時(shí)刻留意計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展，將其最新成果引入智能變電站的功能提升和完善中。

5 總結(jié)

新型智能變電站具有效率大幅提升、可靠性高、需要的運(yùn)行人員少、維護(hù)難度低等優(yōu)點(diǎn)，智能變電站的日漸普及應(yīng)用是電力系統(tǒng)自動(dòng)化、信息化的必然趨勢(shì)。新技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)智能變電站綜合性能的提升起到推波助瀾的作用，變電站通信智能化也將是智能變電站未來的一個(gè)主要課題。

運(yùn)行信息的即時(shí)性是到智能變電站安全高效運(yùn)行的重要條件，所以監(jiān)控系統(tǒng)必須能夠?qū)⑺性O(shè)備運(yùn)行的模擬量納入監(jiān)控。智能變電站各功能單元都為低電平的弱電系統(tǒng)，它們的運(yùn)行環(huán)境存在強(qiáng)磁場(chǎng)和強(qiáng)電場(chǎng)干擾，這也是目前智能變電站需要解決提升的一個(gè)重要課題?？梢娞岣咧悄茏冸娬镜目闺姶鸥蓴_能力，將會(huì)是今后智能變電站在綜合技術(shù)和可靠性提升的主要方向之一。

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