数字化技术在500kV变电站中的应用

2015-12-01龙佳

中国科技纵横 2015年7期

关键词：电子式互感器变电站

龙佳

(湖南省送变电工程公司,湖南长沙 410000)

数字化技术在500kV变电站中的应用

龙佳

(湖南省送变电工程公司,湖南长沙 410000)

数字化技术是现代社会经济管理的重要工具。早在上个世纪90年代初,发达国家就已经实现对几乎全部变电站实行了数字化管理。我国在近年也已经在东部发达地区以及其他主要城市实现了变电站的数字化管理。首先对将数字化技术应用到500kV变电站的意义进行了探讨,认为这可以实现精简一次设备、减少二次回路以及提升互感器反应灵敏度等作用。接着对如何在500kV变电站中应用数字化技术分别从智能化改造、电子式互感器装配等三个方面进行了阐述。

数字化技术 500kV变电站数字化变电站

1 前言

数字化就是将许多复杂多变的信息转变为可以度量的数字、数据，再以这些数字、数据建立起适当的数字化模型，把它们转变为一系列二进制代码，引入计算机内部，进行统一处理，这就是数字化的基本过程。当前，变电站管理也基本实现了自动化，其中关键技术就是数字化技术。接下来，将就数字化变电站的技术特征以及数字化变电站的运用等问题进行讨论，希望这些讨论能够对变电站的管理起到一些积极的借鉴作用。

2 将数字化技术应用到500kV变电站的意义

传统变电站的管理基本依靠电缆实现对工作站的控制，而数字化变电站则依靠智能断路器、以太网以及智能互感器来实现对工作站的控制。如图1所示，这两种不同变电站呈现出明显不同的工作结构。

从图1可知，将数字化技术应用到变电站管理可以起到以下下积极作用:①精简一次设备，减少设备空间。②可以将一次设备以及工作站进行数字接口连接，减少人工管理。将数字化技术应用到500kV变电站中，则可以减少管理人员与变电设备的接触机会，从而减少人工管理的弊端。③减少二次回路，降低维护以及修理难度。在不断追求效益的今天，要实现降低变电站的管理成本和降低社会的用电价格这一目标，就需要在500kV变电站中充分运用数字化技术，并需要根据技术的升级而不断升级。④数字化技术能够实现对互感器的智能化升级，从而实现其反应的灵敏度，并进而更好地保护整个变电站系统。⑤将数字化技术应用到500kV变电站中，可以将原本由控制电缆、电压/电流互感器所组成的结构替代为由网线、路由器以及交换机所组成的新型结构，可以提升信号传递的速度和准确度。总之，将数字化技术应用到变电站可以改善变电站的控制可靠性，从而提升供电质量及安全性。

3 在500kV变电站中应用数字化技术的步骤和方法

3.1 智能化改造

要在500kV变电站中应用数字化技术就需要首先对变电站进行智能化改造。这就需要在现场对变电站进行智能终端安装，并且应该在现场进行信息采集和测试。在测试过程中，需要特别注意智能终端能否灵敏地对断路器和刀闸进行控制，如果通过测试，则将断路器、刀闸以及智能终端用光缆连接。在对智能终端进行初步安装以后，需要将本体保护装置、压力调节装置安装到终端盒子中，以监测变压器的变化。一旦变压器出现异动，压力调节装置可以将异动信号传递到GOOSE网交换机，并进一步通知一次设备决定是执行关闸操作还是执行电压调整操作。如此一来，就初步实现变电站的智能化改造，从而可以进一步在500kV变电站中应用数字化技术。

图1 数字化变电站与传统变电站的工作结构

3.2 电子式互感器的装配

电子式互感器可以提升测设备对电压的感应速度和精度。在装配电子式互感器的过程中，一般可以选择以下两种:基于罗氏线圈原理的互感器以及基于电容环分压原理的互感器。这两种电子式互感器都集成了光电互感器、远程控制模块以及现场检测模块，可以通过一次侧的远程控制模块来采集电压情况并实现数字信号的转化，同时通过二次侧的光电互感器来同步处理现场检测模块所传输的数据，并将处理结构输出到监控设备和保护设备。安装电子式互感器是对变电站实行数字化管理的关键，因此，需要在安装现场对其效果进行反复测试。另外，还需要在一定周期内根据人工观测数据与互感器传递数据的对比对电子式互感器的性能进行鉴定。

3.3 构建GOOSE网络

GOOSE(GenericObjectOrientedSubstationEvent)的中文意思是“面向通用对象的变电站事件”，它是IEC61850标准中用于满足变电站自动化系统快速报文需求的机制。在将数字化技术应用到500kV变电站的过程中，需要在装配电子式互感器以后进一步构建起一个GOOSE网络。如图2所示，GOOSE网络总体上被分为三个层次:过程层、间隔层以及变电站层。在过程层中，通过室外观测箱可以变电器的所有信息进行数值读取，而为了应对数字化控制设备失灵的意外情况，过程层中也设置了传统开关设备;在间隔层中，包括开关柜、控制室、非电量装置以及数字式计量装置;在变电站层中，

图2 数字化变电站GOOSE网络结构

············包括工作站、打印机、程序化操控装置以及配有自换VQC的嵌入式通信管理机。在各个层次之间，为了保证网络的通常，应该使用高性能电缆，并在专用GOOSE网络中配置转换用以太网交换机。图2所示的GOOSE网络不仅可以对500kV变电站实施监测控制，还可以输入电压电流的开关量，同时输出刀闸的跳合命令。在变电站管理实践中，GOOSE网络可以单独运作，并不需要与变电站的其他管理系统共同使用网络，这不仅可以减少GOOSE网络受到网络侵扰的可能性，而且还可以减少故障对关键系统的破坏，更好地保护关联闭锁以及跳合闸，从而提升供电系统的稳定性、安全性以及供电质量。

经过以上步骤，就实现了在500kV变电站中运用数字化技术的构想。值得注意的是，实现数字化技术并不是一蹴而就的，它需要不断检测和调试，以减少由于操作疏忽而导致的错误。同时，为了实现对数字化变电站真正“智能化管理”，还需要将管理人员也“智能化”，即还需要对管理人员进行数字化变电站方面的培训，使他们一方面认识到数字化边变电站的意义和价值，另一方面真正掌握该技术的使用细节，从而确保该技术的优点在变电站管理中落到实处。