无人值班自动化控制技术在500 kV 智能变电站中的运用

2019-12-25徐晶晶

通信电源技术 2019年12期

徐晶晶

（江苏省扬州市供电公司，江苏扬州 225000）

0 引言

随着我国经济的不断发展和电网规模的发展，变电站成为经济发展过程中不可或缺的组成部分。500 kV 变电站是现阶段电网发展中应用最广的变电站，因此对其工作原理和实际应用的研究具有重要意义。21 世纪的今天是互联网和人工智能的时代，无人值班的自动化控制技术是现阶段变电站发展的重要内容，在不久的将来将会广泛使用无人值班自动化控制技术。 500 kV 智能变电站的发展是我国电网系统发展的大趋势，也是决定着我国电网系统发展的重要内容。

1 智能变电站的工作原理

1.1 变电站的自动化组成

变电站的自动化系统大多采用分层分布式，其中包括数据采集处理与控制系统、数据传输以及监控系统。其中，分层分布的网络结构主要包括星型网络、环形网络和线型网络[1]。星型网络结构相较于其他两种结构而言，安全性较低，极易出现信息不安全等情况出现；总线形结构比星型网络与环形结构安全性能高，同时由于通过广播式传播信息，因此分布式结构的可靠性较高，不易出现网络冲突等问题。

1.2 无人值守变电站的意义

变电站无人值守技术通过数字、图像处理的方式，结合智能化信息等技术，极大地提升了变电站的工作效率，节约了人力物力，因此具有一定的时代意义。无人值守变电站是一种在专业工作者管理与组织的情形下正常工作运行的变电站。相较于传统意义的变电站而言，无人值守变电站在实际使用过程中需要更多的技术支持，变电站的终端系统运行与管理需要更多的专业人员支持。无人值守变电站中的工作人员较少，但是对工作者的专业能力要求高。因此，在使用无人值守变电站的过程中，需重视人员培养，逐步完善系统的各项性能。

2 无人值班技术

首先，无人值班技术的应用，需要完善的无人值班技术做基础，才能保证电力系统的正常运行。使用无人值班技术，必不可少的是智能化系统设备的支撑。500 kV 变压器在选择时应首先考虑系统的实际情况，在此基础上结合经济、简约和安全等原则[2]，选择最优化的智能化变压器。变压器的智能化系统需要不断创新，在保证系统的安全性和可靠性的前提下，使用最可靠的变压器智能方案。

其次，无人化智能系统的使用，需要设计智能化开关设备。智能化系统元件通过系统的电器商统一设计，实现设备的整合，最大限度简化系统，进而降低设备运行成本。

再次，500 kV 智能变电器系统需要装有结构强大、性能良好、安全性高、所测频带大的的电子互感器。同时，电子互感器应具备信号传输效果好、接口方便等特点。电子互感器的使用为无人值班自动化系统的发展提供了有力支撑。

最后，500 kV 智能变电气的配置需要有好的绝缘性能、抗干扰能力、大的动态范围以及测量频带宽的电子式互感器。电子互感器具有通信能力强、接口方便快捷等特性。电子互感器的加入为实现无人值班创造了有利条件。

3 无人值班自动化控制技术在500 kV 智能变电站中的运用

500 kV智能变电站无人值班自动化控制设备构成[3]，如图1 所示。

图1 500 kV 智能变电站无人值班自动化控制设备构成

3.1 智能化一次设备

3.1.1 智能一次开关设备

500 kV 智能化变电站系统使用的是智能化一次设备。智能化系统设备的安装与使用，主要体现在报警系统、开闭锁功能、断路器以及开关等数字化设备中。在一次设备的实际使用过程中，少不了数字化、智能化控制开关设备。智能系统的组装与管理可实现一次设备与二次设备的结合，进而在很大程度上节约生产成本，简化变电站系统的管理与使用。

3.1.2 电子式互感器

电子式互感器是现阶段使用较广的500 kV 智能变电站中的重要组成部分，具有动态范围大、测频范围宽以及抵抗干扰能力好等优点。同时，电子式互感器的使用，改变了一次设备与二次设备之间的信息传递方式[4]。通过使用电子互感器，结合实际线路运行中的技术支持，可实现500 kV 智能变电站中信息的有效传递，代替了传统意义上的二次缆线，简化了系统运行。

3.1.3 智能变压器

智能变压器在使用过程中需遵循经济合理、运行安全、高效运行等原则，同时应具备智能监控、运行监测等功能，进而有助于系统实现智能化高效运行。

3.2 智能变电站自动化系统

500 kV 智能变电站中使用无人值班自动化控制系统的重要基础，是在系统中使用远程操作与控制的自动化监控系统。自动化控制系统的设计遵循IEC61850通信协议，其中有过程层、隔离层以及控制层[5]。同时，每一层与每一层之间均通过通信设备完成，而变电站中的数据分析与共享极大地简化了系统组成。此外，智能变电站自动化管理设施通过使用电缆以及其他通信网络设施实现设备之间的数据传递。通过设备间的信息传递实现二次设备之间的信息交互，与传统意义上的装置不同，逻辑装置中通过使用光缆代替电缆，提升了信息的稳定高效采集与传输，简化了自动化系统的二次接线，节约了设备维修与一次投资的成本。

3.3 保护配置

500 kV智能变电站建设的通信协议标准是IEC61850[5]。在过程层和站控层的以太网接入过程中，需要利用数字式继电保护装置实现远程切换保护定值区和远方投退软压板，从而保障500 kV 智能变电站保护装置的正常运作。

3.4 全站设备在线监测系统

要实现500 kV智能变电站的无人值班自动化控制，需要完善智能变电站的在线监测系统，借助参量采集传感器或者智能组件装置进行系统数据信息采集，通过网口或者串口将系统需要的数据信息传送给在线监测系统。

在自动化控制技术应用过程中，智能变电站的一次和二次设备要保证在线故障诊断功能的正常，优化系统运行和管理，为调度中心和远方集控分析智能变电站系统数据监测提供保障。

结合故障诊断和状态监测技术进一步进行设备异常预测，有效识别设备故障，可为后期的设备维修和检修提供数据、信息支持，有效降低500 kV 智能变电站的运行成本，实现无人值班自动化控制。

3.5 状态检修

基于500 kV 智能变电站的运行状况，状态检修专家系统能够实现缺陷检修，并且完成变电站设备在线数据和运行数据的提取、录入，并能够获取预防性试验数据，然后进行对比和分析得到进一步的健康评估和分析报告。此外，状态检修专家系统的合理使用能够为变电站的日常运行和管理提供需要的信息支持，多种形式的报表能够为管理工作提供在线监测数据和运行数据等信息，方便管理人员评估变电站的设备状态，识别设备的异常，分析原因和结果，据此调整变电站设备的运维和检修计划，有效降低检修的工作量，完善500 kV 智能变电站无人值班自动化控制系统[6]。