智能變電站電氣二次系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)探析

黎媚　劉立偉

【摘? 要】隨著我國(guó)居民對(duì)電量的需求不斷增加，對(duì)于智能變電站電氣二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求也越來(lái)越高，智能變電站的二次系統(tǒng)采用智能組件、大量的光纖代替了傳統(tǒng)變電站的二次電纜，應(yīng)用通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行控制，通過對(duì)數(shù)據(jù)分析來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而有效提高變電站輸電能力，充分發(fā)揮智能變電站占地少、效率高的特點(diǎn)。為促進(jìn)我國(guó)變電站電力設(shè)施進(jìn)一步智能化，在接下來(lái)的工作中需要積極改進(jìn)對(duì)智能變電站電氣二次系統(tǒng)進(jìn)行研究，確保智能變電站更加安全高效地運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】電力工程;智能變電站;二次系統(tǒng)

1智能變電站中二次系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要意義

1.1實(shí)現(xiàn)多種技術(shù)的結(jié)合，提高智能變電站運(yùn)行的技術(shù)含量

對(duì)智能變電站中的二次系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)、二次設(shè)備系統(tǒng)等進(jìn)行全面的優(yōu)化與升級(jí)，在此過程中采用電力技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等，保證技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果，從而有效提高智能變電站運(yùn)行過程的穩(wěn)定性。

1.2完善智能變電站的服務(wù)功能，全面滿足電力生產(chǎn)的需求

智能變電站二次系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)可以使其更加自動(dòng)化、智能化與信息化，從而提高智能變電站系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性，更好地為用戶提供電力服務(wù)。長(zhǎng)此以往，能夠全面完善智能變電站的服務(wù)功能，也可以避免不必要的經(jīng)濟(jì)損失，降低電力企業(yè)的成本。

1.3提高智能變電站的實(shí)際應(yīng)用效果，確保電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性

電力系統(tǒng)的應(yīng)用也會(huì)受到自然環(huán)境、技術(shù)條件等多方面因素的影響，在一定程度上增加了電力系統(tǒng)運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)，最終對(duì)電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益造成影響。而通過對(duì)智能變電站二次系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以使變電站的組成結(jié)構(gòu)得到更加全面的優(yōu)化，提高其工作效率與工作質(zhì)量，進(jìn)一步增強(qiáng)變電站的實(shí)際應(yīng)用效果。同時(shí)，在對(duì)智能變電站進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，也可以提高其實(shí)際使用過程中的功能性，從而為電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性做出確切的保障。

2智能變電站的電子式電流互感器

電子式電流互感器是智能變電站的關(guān)鍵元件，作為一種測(cè)量用的裝置，可分為有源型、無(wú)源型、全光纖型，其可靠性直接決定了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。有源型電子式電流互感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，其工作原理是將高壓側(cè)電流信號(hào)經(jīng)過發(fā)光原件轉(zhuǎn)化為光信號(hào)，之后再由光纖將其運(yùn)輸?shù)降蛪簜?cè)。無(wú)源型電子式電流互感器的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)磁飽和現(xiàn)象，光纖具有良好的絕緣性能，可以在變電站復(fù)雜的電磁環(huán)境中正常運(yùn)行。且變壓器的運(yùn)行時(shí)間比較長(zhǎng)，其工作原理是應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)，通過磁場(chǎng)產(chǎn)生的偏振電流信號(hào)來(lái)對(duì)光波進(jìn)行調(diào)整。全光纖型電子式電流互感器的傳感頭由光纖制成，具有精確度高、可靠性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，但由于采用的光纖比普通光纖要求更高，生產(chǎn)成本也比較高，最后可以對(duì)互感器二次參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

3智能變電合并單元

由于不同廠家生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品在輸出信號(hào)上存在較大差異，導(dǎo)致在智能變電站中操作性較差。合并單元為解決該類問題被提出，單元合并可有效實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享化與一體化，有效增加了變電站的智能度。合并單元的功能是合并互感器輸出的電流及電壓信號(hào)，將同步采集的這些信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，使這些信號(hào)轉(zhuǎn)化為具有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的格式，之后再發(fā)送給二次保護(hù)以及控制設(shè)備。合并單元一般可以分為母線合并單元和間隔合并單元，母線合并單元采集的主要是母線電壓，并且還可以通過軟件自動(dòng)將電壓進(jìn)行并列。間隔合并單元一般采集的是線路、變壓器等間隔電氣量，包括三相保護(hù)電流、同期電壓、零序電流等。當(dāng)前運(yùn)用比較多的是IEC60044-8串行數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)，將GPS作為時(shí)鐘源，隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，合并單元所出現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)延時(shí)、采樣等問題會(huì)逐漸解決，合并單元的數(shù)據(jù)處理能力以及可靠性也將逐步上升。

4電流互感器的二次參數(shù)優(yōu)化

智能變電站在選用常規(guī)的電流互感器配置合并單元這一方案的時(shí)候，合并單元就近安裝在了高壓室互感器旁邊的匯控柜中。在智能變電站電氣二次系統(tǒng)的施工中主要遵守我國(guó)六個(gè)統(tǒng)一、后備保護(hù)相結(jié)合的配置方案，依據(jù)我國(guó)十八項(xiàng)反措原則兩套保護(hù)都必須接到兩個(gè)不同的合并單元中，最后再分別接到主保護(hù)和后備保護(hù)中。模擬量經(jīng)過合并單元的轉(zhuǎn)換之后就變成了數(shù)字的形式，相對(duì)應(yīng)的數(shù)字量也會(huì)經(jīng)過組網(wǎng)來(lái)達(dá)到多個(gè)設(shè)備的共享數(shù)據(jù)。與智能變電站的二次組網(wǎng)分配原則相結(jié)合，能夠?qū)﹄娏ジ衅髦械亩卫@組的數(shù)量進(jìn)行優(yōu)化配置。

5變電站二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)

5.1監(jiān)測(cè)的相關(guān)流程

首先是對(duì)狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的收集，這是對(duì)變電站二次設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)的第一步，根據(jù)收集到的具有準(zhǔn)確性、可靠性的工作數(shù)據(jù)，可以對(duì)二次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行更好的分析和判斷，通過利用相應(yīng)的計(jì)算機(jī)技術(shù)能夠降低收集狀態(tài)數(shù)據(jù)的復(fù)雜性;接著是對(duì)狀態(tài)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)，對(duì)于變電站中二次設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)，通常在傳輸?shù)倪^程中采用有線的方式，對(duì)于不正常的數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)能夠發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)，工作人員也能夠及時(shí)的知道;然后是對(duì)數(shù)據(jù)的處理，這是二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)過程中最重要的環(huán)節(jié)，當(dāng)處理過程中監(jiān)控的范圍異常時(shí)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)實(shí)際情況自動(dòng)發(fā)出報(bào)警的信號(hào);對(duì)于變電站系統(tǒng)中的監(jiān)測(cè)模塊而言，在對(duì)二次設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的過程中，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也能夠?qū)鬏數(shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的監(jiān)測(cè)，一旦系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到異常的情況出現(xiàn)，就會(huì)發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)。

5.2分布式數(shù)字化保護(hù)裝置

在智能變電站設(shè)備中，可以根據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)為變電站建立相應(yīng)的通信體系，利用電子式互感器加工和轉(zhuǎn)換相應(yīng)的模擬信號(hào)，然后傳輸?shù)较嚓P(guān)保護(hù)裝置中，經(jīng)過這樣的環(huán)節(jié)后，輸出的就是專業(yè)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男畔ⅲ辉偈侵暗慕狱c(diǎn)。對(duì)于分布式保護(hù)裝置中一些重要的間隔，需要進(jìn)行雙重配置。電子式互感器的應(yīng)用能夠有效避免出現(xiàn)二次電流、電壓的輸入和AD采樣，從而對(duì)數(shù)字采樣部分的狀態(tài)能夠更加方便地監(jiān)測(cè)。裝置本身也能夠?qū)邮盏腟MV采樣值報(bào)文進(jìn)行相應(yīng)的監(jiān)測(cè)，當(dāng)監(jiān)測(cè)到異常的數(shù)據(jù)時(shí)，也能夠進(jìn)行及時(shí)的報(bào)警。分布式數(shù)字化保護(hù)裝置使用光纖取代銅纜，減少了監(jiān)測(cè)回路絕緣狀況，通過使用以太網(wǎng)通信技術(shù)，可以保證繼電保護(hù)設(shè)備狀態(tài)檢修的靈活、可靠性，使用軟壓板能夠降低監(jiān)測(cè)連接片狀態(tài)的難度。

5.3集中式數(shù)字化保護(hù)裝置

集中式保護(hù)裝置能夠有效實(shí)現(xiàn)多臺(tái)IED的功能，比如對(duì)相關(guān)線路的保護(hù)和測(cè)控。該裝置在配置時(shí)通常是采用雙套保護(hù)方式，在提高保護(hù)測(cè)控功能可靠性的同時(shí)，也能方便設(shè)備的維護(hù)。使用該裝置可以有效減少變電站監(jiān)測(cè)的對(duì)象，并且可以集中每臺(tái)分布式裝置的電源監(jiān)測(cè)、軟壓板監(jiān)測(cè)功能，統(tǒng)一由IED設(shè)備進(jìn)行完成，從而能夠有效減少設(shè)備檢修維護(hù)的工作量。

結(jié)束語(yǔ)

對(duì)智能變電站中的二次系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的主要目的是不斷提高智能變電站的實(shí)際工作效率與工作質(zhì)量，確保其運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性，從而更好地滿足電力生產(chǎn)的需求，降低投入的成本，充分發(fā)揮出智能技術(shù)的作用與價(jià)值。

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（作者單位：杭州漢邦電力工程設(shè)計(jì)有限公司）