高压变电站智能化研究

高压变电站智能化研究

张光达张思尧张婷婷王涛

国网福建省电力设备有限公司宁德供电公司福建宁德352100

摘要：变电站智能化改造主要指将常规变电站在相关标准与规范下，通过电子式互感器和智能化开关等设备、站控层间隔层和过程层进行而此智能设备建立后，实现变电站内相关职能设备之间的信息共享与相互操作。鉴于此，本文对高压变电站的智能化进行了分析探讨，仅供参考。

关键词：高压变电站；智能化；分析

一、智能化变电站体系结构

随着当前微电子技术与计算机技术的快速发展与广泛应用，变电站的智能化得到了较大的促进，大多智能化、低功耗的电气设备均已经能够在常规变电站中有所运用。一般情况下，在常规变电站的站控层和间隔层当中会安装一定设备，并且会通过常规的电磁性电流互感器与电压互感器进行信息采集。但是，智能化变电站在技术上和结构上与常规变电站相比均具有较大的优势。智能化变电站能够进行标准的信息交互，通过智能化设备实现对变电站运行的智能化控制与互动化应用。从物理角度进行分析，可以将智能化变电站分为智能化一次设备结构和网络化二次设备结构两个结构。从逻辑角度进行分析则可以将智能化变电站分为站控层、间隔层和过程层三个层次。

二、变电站智能化改造存在的问题分析

智能化改造技术水平有待提高。对变电站进行智能化改造时，避免不了要在停电状态下进行，但是由于改造过程中存在一些不确定的影响因素导致智能化改造工作不能在有效的停电时间内完成，为了完成变电站智能化改造工作的顺利完成不得不延长停电时间，从而给用电用户带来了许多不便和经济损失，而且现阶段对于35kV变电站的智能化改造技术指导和设计规范的缺失，在对变电站内的供电设备进行智能化改造和集成化管理时工作人员面临着极大的危险性，而且由于他们的操作失误不仅会对自己造成一定的伤害也会损坏供电设备，使变电站的正常运行面临着严重的威胁。比如，施工操作人员由于缺乏专业改造技术的培训和指导，在供电设备改造环节并没有对设备的结构进行完善的智能优化调整，操作上存在漏洞，这将会给后期变电站投入智能化运行埋下很大的安全隐患。像机构箱门、端子箱、接地线螺丝等看似不起眼的设备和元器件，一旦在改造过程中没有做到位就会给变电站智能化运行中造成安全隐患，影响着供电系统的安全运行。

智能化改造施工方案缺乏指导性。在任何一个改造项目施工前都会制定一套完善的改造施工方案，但是在常规变电站的智能化改造过程中所制定的改造方案由于没有标准的设计规范，在变电站智能化改造方案的制定过程中缺乏实质性的设计规范，而且对35kV变电站的改造过程中也缺乏实际成功改造案例的依靠和指导，所以在方案实施的过程中盲目性比较大。施工现场缺乏严格的施工规范，导致施工改造现场作业面多，且人员出入混杂，施工设备和改造设备的保护存放意识薄弱，造成施工现场设备存放混乱，但是在变电站改造这种特殊的项目中，有些设备是带电的，如果存放不规范，很有可能给现场工作人员带来生命危险，所以要完善施工改造方案，加强它的指导性和规范性，控制好施工现场中的危险因素。

三、高压变电站智能化分析

1、自动化模块

自动化模块包括对时模块、110kV进线及主变保护装置、测控装置、计量装置、网络交换设备、远动网关机、监控主机、微机五防设备等，将上述各模块组柜安装在母模块箱体内，并通过光纤以太网与过程层设备及出线模块连接。

站控层设备配置监控主机及远动网关机。为节省空间，监控主机采用机架式安装，单独组柜，其主要功能是为变电站内提供运行、管理、工程配置的界面，记录相关信息，并提供顺序控制、故障分析及智能告警等高级应用功能。远动网关机按照一定的规约将有关数据信息送向调度或控制中心，接收调度或控制中心的有关命令转间隔层、过程层执行，同时提供远程浏览、图模传输等功能，支持调控一体化运行模式。间隔层设备配置110kV进线及主变保护、测控装置及备自投装置等安稳设备，完成保护、测控及自动控制功能，并接入站控层网络，通过MMS报文上送相关信息。过程层的SV及GOOSE采用共网方式，过程层网络交换机配置在自动化模块中组柜安装，就地下放安装的合并单元及智能终端通过光纤以太网接入过程层交换机;保护装置采用直采直跳方式，通过光纤直接连接对应的合并单元及智能终端。

2、辅助系统模块

模块化变电站是无人值班(少人值守)变电站的重要组成部分，辅助系统将是变电站自动化系统中不可或缺的重要组成部分。辅助系统模块集成了视频监控系统、安防消防系统和交直流一体化电源，承担维护变电站日常安全、可靠运维的责任。

视频监控系统与监控主机相连，将视频信息传送至监控主机，并接受监控主机的控制。监控主机根据遥信变位，遥测越限、安防消防报警信息，联动切换视频或调整摄像头，利用图像识别技术，判断刀闸的位置状态，向站控层反馈结果，辅助主站的倒闸操作和设备检修。

安防系统将各传感器检测到的温湿度信息、入侵信息、水浸信息、烟雾信息、损坏信息等报警信息通过智能接口机送入监控主机，并联动报警装置，必要时联动启动照明和辅助调节设备。

消防系统也通过智能接口机将火警信号送到监控主机，联动报警，启动自动灭火装置或火灾隔离措施，监控主机可根据报警信息切换视频画面。

交直流一体化电源含交流系统、直流系统、逆变电源系统、通信电源系统、UPS五项分系统组成，各子系统相互联系，互不干扰。其运行工况和信息数据能够上传至监控主机及远方控制中心，能够实现就地、远方控制功能及站用电源设备的系统联动。

3、变压器模块智能化设计

对变压器模块的智能化主要采用户外柜的方式将主变各侧合并单元和智能终端就地安装置在变压器旁，实现对变压器信息的数字化采样及智能控制。主变本体智能终端同时具备非电量保护信息和变压器本体信息的采集和传输，便于冷却系统智能控制、变压器状态分析等高级应用的实现。

由于单独存在综合自动化模块，为优化资源配置，变压器合并单元与智能终端就地下放，保护及测控装置置于综合自动化模块中。变压器户外智能柜具体实现以下功能:

(1)数据采集功能:主变各侧分别配置合并单元，实时采集主变各侧的电压、电流以及功率等交流量信息并上送至保护、测控装置，中性点电流互感器接入高压侧合并单元;主变各侧配置智能终端，完成对各侧开关的开关量采集及控制功能，并支持GOOSE命令的接收与传送;

(2)主变本体信息的采集及非电量保护:本体智能终端采集主油箱及分接开关的油温遥测信息，分接开关位置、气体继电器节点信息、压力释放器状态等开关量信息，并根据本体重瓦斯、有载重瓦斯、压力释放、超温等非电量开入信号启动判断逻辑通过电缆直接跳闸出口;能根据顶层油温、环境温度以及出线侧负荷等参数形成控制策略自动控制冷却器的投退，并将冷却器的运行状态返回给后台系统;本体智能终端可接受后台调压命令或者在当地通过手动调压命令实现有载调压操作。主变各类信息的测量、控制等内容均按照DL/T860体系要求建模并完成与间隔层、站控层设备之间的信息交互。

结束语

综上所述，各模块与其他模块、上层网络的信息交换均遵循DL/T860标准，统一模型，统一通信规约，模块化变电站的各模块实现智能预制。通过采用本文提出的模块化变电站智能化方案，能够充分发挥预制模块型变电站和高压设备智能化的技术优势，弥补两者的不足，丰富智能变电站的建设设计模式。

参考文献

[1]杨志华.智能组件在高压变电站智能化改造中的应用[D].天津大学,2014.

[2]王田.智能变电站优化配置方案与调试技术研究[D].华北电力大学,2014.

[3]李晨.关于220kV智能化变电站建设的研究[D].山东大学,2014.

[4]单娟.智能化变电站主要关键技术问题研究[J].科技传播,2014,09:77+81.