数字化变电站的应用研究

刘家鑫

(邵阳学院 湖南 邵阳 422000)

数字化变电站的应用研究

刘家鑫

(邵阳学院 湖南 邵阳 422000)

本文总结了智能化变电站的建设进展及技术现状，并对智能化变电站应该具备的高级应用功能进行了研究。智能化变电站的高级应用功能以一体化信息平台和站内状态估计为支撑平台，对站内测量数据进行处理，并与调度主站协调互动，在此基础上可完成站域控制与保护、辅助运行管理与维护、支撑区域电网运行等几类主要功能。

智能化变电站；高级应用；智能电网

数字化变电站是近年来国内电力系统的研究热点,但目前并无严格的理论定义。一般认为:数字化变电站是指变电站内一次电气设备实现数字化通信,数字化一次设备和二次智能装置均按照全站统一的标准平台进行数据建模及通信,并在此平台的基础上实现相互之间的互操作性。数字化变电站应该具有3个关键性的特征:数字化的一次电气设备、全数字化的二次装置和全站统一的标准平台。我国变电站自动化技术经过二十多年的发展已经达到一定的水平。新建变电站，无论电压等级高低，基本都采用变电站综合自动化系统。许多老变电站也通过改造实现变电站综合自动化。变电站综合自动化化技术的广泛采用提高了电网建设的现代化水平，增强了电网输配电能力和电网调度的能力，降低了变电站建设的总造价。随着智能化开关、光电式电流电压互感器、一次运行设备在线状态检测、变电站运行操作培训仿真等技术日趋成熟，以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用，变电站中所有信息的采集、传输和处理全部数字化将成为变电站自动化建设的必然趋势。

一、数字化变电站的特征

(一)自动运行的管理系统

数字化变电站运行管理,运行规程和检修方案都要独立地制定,自动化系统应包括电力生产运行数据、状态记录统计无纸化、自动化;变电站运行发生故障时,能及时提供故障分析报告,指出故障原因及处理意见;系统能自动发出变电站设备检修报告,即常规的变电站设备定期检修改为状态检修。光电互感器二次也因可以开路、无谐振等特点,检修安全要求和方法也有别于常规站。

(二)一次设备的智能化

一次设备中被检测的信号回路和被控制的操作驱动回路都采用微处理器和光电技术的设计,这使常规机电式继电器及控制回路的结构简化了,传统的导线连接被数字程控器及数字公共信号网络所取代。可编程控制器代替了变电站二次回路中常规的继电器和其逻辑回路,常规的强电模拟信号和控制电缆被光电数字和光纤代替。数字化通过过程总线接口给间隔层设备提供电气信息,接受间隔层设备的跳合闸等控制命令;各断路器的智能终端输入开关位置、低气压、刀闸位置等状态量,输出跳合闸命令,含操作回路;本体智能终端输入非电量、中性点刀闸位置、档位等信号,输出档位控制、中性点刀闸控制和风扇控制等接点,充分体现了机电一体的进一步结合和智能化设备的优点。

(三)二次设备的网络化

变电站中常规的二次设备,故障录波装置、继电保护装置、电压无功控制、量控制装置、远动装置、同期操作装置、在线状态检测装置等,都是基于标准化、模块化的微处理机技术而设计制造,设备之间的通信连接全部采用高速的网络。网络化的二次设备具有数字化接口,能满足电子式互感器和智能开关的要求,能满足IEC-61850的要求,二次设备不再出现功能装置重复的I/O现场接口,二次电缆也由大量控制电缆改为少量光缆,常规的功能装置变成了逻辑的功能模块。因为网络化二次设备的出现,也使得二次保护、监控控制等设备与一次设备可以实现就地安装,真正地实现了数据、资源的共享。

二、智能化变电站的高级应用功能

智能化变电站的高级应用功能是智能化变电站区别于数字化变电站的重要特征之一。智能化变电站只有具备了高级应用功能，才会成为智能电网中的坚强节点。目前各自动化设备制造商对于高级应用功能的研发处于起步阶段，尚无产品用于实际工程。今后一两年内用于工程中的产品会实现部分相对简单的高级应用功能。本节对智能化变电站应该具备的各种高级应用功能加以讨论，内容不包括目前在数字化变电站中已经采用的相对比较成熟的技术，如：顺序控制、一体化五防、站内自动电压无功控制(AVQC)等。微电子技术和网络通信技术的飞速发展使得电子式互感器在技术上有了应用的可能性,许多发达国家已经把眼光投向电子式互感器的研发。目前,光学电压互感器还处于实验室研究阶段,工程上使用的电子式电压互感器均为基于分压原理。但各种原理的电子式电流互感器均有产品问世,因此数字化变电站中电子式互感器的选择主要集中在电流互感器的选择上。

三、结束语

为进一步提升智能变电站的先进性，突出智能变电站在降低运维成本、优化资源配置、提升运行指标等方面的技术优势，建议在以下几方面加大研究力度。

(1) 积极探索智能变电站继电保护就地化。在智能变电站中，继电保护就地、分散布置，能够大幅度减少电缆(光缆)，降低二次回路干扰，进一步提高安全可靠性，符合智能变电站技术发展方向，同时进一步减少建筑面积，降低变电站建设成本，应在系统设计、工程建设和改造中，根据变电站一次设备条件、环境因素和保护配置要求，积极推广保护小室、集装箱式、就地柜式等保护就地化应用。

(2) 尽快开展运行维护、检修、改扩建方式的研究。智能变电站继电保护等二次系统是变电站运行的关键核心。由于技术先进、系统集成度高，运行维护、检修试验难度大，改扩建安全风险控制要求高，应引起高度重视

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刘家鑫(1998-)，男，汉族，湖南省衡阳市人，本科在读，学校：邵阳学院，专业：电气工程及自动化。