探究500 kV变电站高压开关设备的智能化改造

许薇

摘  要：目前，随着电网改造技术的进步，变电站也实行了相关的智能化改造。针对500 kV变电站高压开关设备，怎样经济、合理地对变电站实施智能化改造是目前电网企业建设的首要任务。实践证明，一般对常规变电站的主变压器、开关等设备进行智能组件的方式，可以充分实现对变电站的智能改造，同时也可以降低电网的运行与维护成本，合理、有效的优化电网企业的资源配置。

关键词：高压开关;智能变电站;改造

中图分类号：TM63     文献标识码：A      文章编号：1006-8937（2015）35-0081-02

变电站是电网建设的重要组成部分，尤其是变电站高压开关设备智能化已经逐渐成为电网建设的核心。但由于地区对电网的维护技术与管理上存在差异，每个变电站的智能化改造技术方案都有很大的区别，并且改造的技术还不是很成熟。因此，不断提升变电站高压开关设备智能化改造技术，实时地调节和控制电网，确保变电站的安全稳定运行，是目前变电站建设与维护必须要解决的问题。

本文从高压开关智能化改造技术思路展开分析，对变电站高压开关设备改造内容，500 kV变电站高压开关设备智能化改造进行深入探讨，以期提升500 kV变电站高压开关设备智能化改造技术。

1  高压开关智能化改造技术思路

随着电网改造技术的发展，对变电站的设计方法也产生相应的影响，同时智能化高压开关技术、隔离式断路器技术等都得到较快的发展与应用。以往的变电站智能化改造为了节约成本，一般不使用职能高压开关设备，而是选择使用智能综合组件的方法来进行智能化的开关设备改造。

目前，已经投入并使用的高压断路器的智能化检测技术有以下几种。

1.1  断路器动作特性在线检测技术

断路器动作特性在线检测技术主要是对设备振动、机械特性、开关开断电流等进行检测，从远程控制机械设备方面了解断路器的运行情况，进而为制定高效的开关断路器提供相应的依据。

1.2  局部放电在线监测

这种检测技术仅应用到HGIS和GIS设备的检测与维护中，通常是使用高频的传感器来进行监测与接收信号，进而实现设备的在线检测与维护功能。

2  变电站高压开关设备改造的内容

一个变电站有500 kV双断口SF6断路器12组、220 kV单断口SF6断路器14组、35kV罐式的SF6断路器12台[1]。通过500 kV以及220 kV的高压开关断路器进行智能组装，主要包括如下的监测与维护系统。

2.1  断路器机械特性在线监测系统

根据断路器机械设备的不同，对高压开关的点磨损检测、动作特性检测等也存在相应的差异，由于进行比较的数据比较少，所以只能将少部分的开关断路器作为测试点。

例如，500 kV、220 kVd的断路器与2个出线之间的间隔断路器，以及远期运行在其他变电站高压开关的断路器上实施推广。

2.2  SF6气体在线监测系统

对全站高压开关断路器进行气体监测，并实现对气体的温度、密度以及微水等方面的监测。供电局在之后的一段时间内把各个辖区内的35 kV变电站断路器转变为独立的电流互感器，因此，辖区内的变电站高压开关智能化改造35 kV的断路器就可以结合上面的转变方式实施改造，35 kV的断路器具有一定动作特性的监测技术，但并不列入本次的智能化改造项目中。

3  500 kV变电站高压开关设备的智能化改造

3.1  信息一体化平台建设

变电站高压开关设备进行信息一体化建设主要是为子系统提供统一、标准的信息数据储存，并及时将数据上送到相应的系统内，使500 kV变电站的信息实现统一建模、纵向贯通[2]。

3.2  研发高级应用功能

在信息一体化平台建设的基础上，实现智能开票，将一次二次设备结合起来，并对相应的设备进行全程监控、机械故障分析、设备维护等，进而保障设备运行提供智能化的服务。

3.3  辅助系统智能化

在变电站高压开关设备内安装一些智能化的巡视系统，方便检查开关的刀闸位置，检测主设备的红外线是否稳定，同时对设备的电子围栏、空调以及温感等一些辅助的设备系统进行智能化的监控，进而为变电站高压开关的智能化运行检查、无人值班等提供有利的前提条件。

4  500 kV变电站高压开关主设备智能化

变电站的主设备主要包含变压器、断路器、隔离开关。要想实现设备智能化，最主要的是要实现主设备智能组件技术，这对变电站高压开关设备智能化改造具有非常重要的意义。

4.1  变压器智能组件技术

高压开关内的变压器智能组件，主要是通过使用主、子智能电子设备的方式采集与处理机械的设备信息。智能电子是安装在一次设备周边的汇控柜内，也的功能与前置服务器的功能有很多相似之处，任务是按照各个变压器智能组件所监测的数据，并针对数据来诊断机械设备出现的故障[3]。子智能电子设备主要负责汇总各项监测数据的采集、处理与判断，收集到的数据可以直接供主智能电子设备使用，同时也可供变电站对子系统进行访问。目前变压器智能组件技术分为以下几种。

4.1.1  冷却器智能控制

参考变电站高压开关内的变压器负荷与油温等方面的隐私，对风扇、油泵等进行智能化控制与启停，能够提高变压器控制的效率，进而达到降低冷控的目的。同时也可以接受远距离的命令控制。

4.1.2  变压器过载能力评估

主智能电子设备主要是实现变压器的估算功能，并结合相应环境的温度、负荷、油温以及绕组温度，构建合适的变压器负荷智能化监测体制。

4.1.3  变压器剩余寿命评估

结合变压器的顶层油温、负荷电压、温度等因素，对绝缘老化和剩余寿命的变压器进行评估。绝缘变压器老化率受绕组温度、油中水分、符合情况等因素的影响。而智能组件是通过热点温度来进行监测，根据老化率的模型来计算变压器的绝缘老化率。

4.2  开关设备智能组件技术

变电站高压开关设备智能组件一般是通过保护、监测、计量、以及智能化的一体化技术，实现对高压开关的保护、监测、控制、以及跨时间的控制等，如图1所示。

开关设备的智能安装主要是在以往的开关设备周边或者是相对应的机构箱中，通过电缆和开关设备的传感器进行连接。开关设备智能组件在外部只要将直流电源接入设备内，并通过光缆来接入到变电站的站控层内。

在线监测包括很多方面，有断路器气体、微水、温度、密度等绝缘参数因素的监测;也有通过传感器对断路器的条合闸时间、速动等机械特性方面的监测;还有对断路器的跳圈电流、电机电流以及合圈电流等电气特性方面的监测。但变电站高压开关设备智能组件在运行过程中，稳定性与可靠性比较低。现阶段，要想将开关设备的状态监测与计量方式集中为一体还存在很大的困难，这和专业的开关设备界面有很大的关系。

因此，开关设备智能组件在以后应集成一体化，提高设备的可靠性，将一次设备与智能设备结合起来，并把智能设备逐渐转变为变电站的一个重要设备。

5  总  结

随着信息技术水平的提升，一次设备智能化、信息一体化、高级技术已经逐渐变成变电站高压开关设备智能化改造的关键。通过使用以往的断路器设备、在线监控体系、智能组件等可以实现变电站高压开关设备的智能化改造，在改造的过程中，应该结合开关的断路器检修，确保检修过程的安全性。

此外，一次设备智能组件是比较常见的500kV变电站高压开关智能化改造的方法之一，在变电站高压开关智能化改造过程中，可以获得较好的效果，同时也可以降低改造成本，从而保障电网的安全、稳定运行。

参考文献：

[1] 李宁，王勇，刘继平，等.高压变电站变电设备的智能化改造[J].黑龙江   电力，2013，（5）.

[2] 郭思婕.500 kV变电站高压开关设备智能化改造研究[J].红水河，

2014，（6）.

[3] 郭振宇，方波.500 kV常规变电站二次设备智能化改造实践[J].华东   电力，2012，（10）.