智能变电站中电力一次设备的智能化设计及发展探析

2020-01-19程斌

中国设备工程 2020年22期

程斌

（广东电网有限责任公司中山供电局，广东中山 528400）

进入21世纪以来，人们的物质生活和精神生活在质量上逐渐提高，旧的能源系统已经满足不了人们的需求，在外部供求市场的压力下能源系统也发生了变化。电力自动化是能源改革的重要组成部分，变电一次设备的智能化适应与发展对整个能源的建设与发展具有重要影响。

1 智能变电站概述

1．1 智能变电站基本定义和特性

智能变电站具有先进的节能、环保、稳定等特点并兼具较高的应用价值。其具有网络信息平台提供数据采集、传输、记录等维护功能。智能电网能在线决策分析问题，实时控制其他应用程序，保证电厂与电网交换信息的准确性，协调电力系统的网络集成、分析决策和控制。综合分析能力和自动控制能力已成为变电站智能化的重要指标之一，为提高变电站的安全、高效、智能运行性能提供了良好的依据，其构成了智能化、数字化设备的综合信息领域，提高了变电站的性能。

1．2 智能变电站结构

智能变电站主要由过程层、站控层和隔台层组成。过程层主要用于实时检测电力，识别电气设备实际运行状态参数，负责监控整个变电站的数据，根据历史数据库协议更新，联系和传输这些数据，保证数据的准确性和及时性，确保完成指挥中心的规划任务。站控层是必要的控制和保护设备。通信功能在连接之前，有一层流程相关的，具有在线维护修改功能的设备，这就是隔台层。为了确保网络通信的速度和可靠性,有必要提供下行网络接口连接层的技术保证,智能组件最重要的功能包括状态显示、信息交互和网络控制。随着科学技术的发展，一次设备的智能化设计推动了智能元器件与主设备的有机结合。

2 传统电气自动化设计的特点及要求

传统的电气自动化有许多不同的设计、测试和维护元素，以及和终端用户特定服务之间的联系，电气系统的设计应能够验证商业用户的具体电气性能，计算电力设备的有效负荷分布，总结性能效益和预留方案，同时，根据用户的实际情况配置电网的电压，其工作条件必须满足电气设备的安全以及辅助保护系统的自动化和能耗要求。根据设计要求，低压系统安装、检修设计的合理性直接影响到下一阶段的现场测试和电路设计。因此，系统的投入产出结构非常重要，直接影响到独立设备与整个系统网络的有效连接。

3 电力一次设备智能化设计的建设条件及内涵与特征

3．1 电力一次设备智能化设计的建设条件

主机采用“总线拓扑”，通信协议采用兼容的数据传输原理。随着电气自动化的发展，通信网络机电一体化标准和基本元件集成统一标准的影响越来越重要。终端链的测量和控制是独立的，可以单独管理，这决定了总线拓扑边界的重要性。为了了解基站控制器与管理系统的人机交互，即硬件与软件的交互，必须采用现场总线通信。地面人员通过总线通信协议访问当前系统，该协议允许通过与总线系统通信来控制设备。

3．2 电力一次设备智能化设计的内涵与特征

目前,智能变电设备包括可编程逻辑控制器,控制单元集成等组成低压和高压变电站。电气系统的建设必须基于监控系统的设计,也就是说,建筑电气和自动化系统是一个整体。新型智能模型大大减少了复杂的传统模式,减少了人工操作,并提高了效率,从而实现自动化。

4 电力一次设备智能化设计的内容

4．1 基础条件

目前，电力一次设备的设计通常基于总线连接拓扑，在通信过程中采用兼容协议原理。但是，随着电气自动化的发展，机电一体化和芯片集成标准发生了很大的变化，使得电力一次设备可以独立于终端。作为通信过程中一种重要的通信协议，不仅要了解硬件和软件，还要了解计算机控制器，所以总线系统需要一个兼容的总线通信协议，控制设备、仪表设备等集成在系统中，对整个系统进行控制。

4．2 内容与特点

目前，变电站一次电力设备的智能化设计不再依赖于二次信号、保护系统和自动控制的连接，一次电力设备的设计重点考虑了设备的运行要求而不考虑电气设备的传统设计和电气设备的智能设计。这种设计相对落后，不符合能源系统的要求。智能设计改进了这些缺点，简化了传统设计，提高了一次电力设备的利用率和能源供应系统的可行性。

5 变电站一次设备智能化

该设备由一次设备和二次设备组成。主要设备包括开关、变压器、母线波束和传感器。配套设备包括自动化系统、支撑系统和智能部件。其中，智能设备利用信息技术、自动控制等手段，确保智能电网和中央控制系统在保证电能消耗的同时能够获取、利用设备信息。

电力一次设备拥有较为完善的监控系统和自我调节功能，可以使其自动运行，有效监控故障来源和现有设备的运行，提供非常准确的动力设备供应和维护数据。在智能主设备中，电网通常非常灵活。相应的功能可以通过分布式远程生产来实现。

核心系统子单元智能设备和智能化变电站,在整个框架中扮演着重要角色，变电站的子单元,提高了应用程序和智能监控系统的自动控制，根据中央注册和访问在线监测数据验证，准确的设备运行周期数据为网络设备监控和管理提供了依据。企业系统数据分析为管理者和用户的决策提供了较高的基准，能够更好地实现智能转换系统的自我监测和诊断。

智能装置是设备的智能核心部件，对其投入使用有严格要求，不能影响主要设备的正常运行，智能装置必须连续自动控制，保证存储和数据处理，充分利用智能组件的报警和自校准功能，保证智能组件合理控制设备的灵敏度和完整性。

6 电力一次设备智能化的未来发展

根据设备的实际位置对供电系统进行智能化设计是最重要的。在智能设计中，可以完全实现总线配置的网络通信功能，通过标准的通信协议实现主网络、信息平台和操作终端之间的通信。一次供电系统的智能化设计就是利用实时数据库来确定一次供电系统的运行状态。这是一个能够实现分时共享，降低数据传输成本，提高数据传输效率的实时系统。主设备智能设计主要包括主设备和智能供电系统两个方面。在未来的电气设备智能化设计中，我们能否协调好它们之间的关系，是保证电气设备和谐发展的关键。

7 电力一次设备智能化设计应用

变电站主要由一次、二次设备组成，主电源由母线、变压器、开关组成。辅助设施主要是辅助系统、自动化系统和智能部件。智能设备对于变电站的智能化具有重要意义。本设计主要基于地址接口和准确的数据来确定保护设备和自动监控设备的运行状态，将这些功能与我们使用的网络安全信息相结合，确保对配电的集中监控和能源系统的自我调节。

7．1 自动监控调节系统

变电一次设备的创新使其具有更好的自调节和自监测功能，能够自动实现外部环境的自动监测。主电力系统的自动控制系统在功能上的有效干扰是标准运行的参数。一旦在运行中检测到电气设备的异常数据，监控系统就能找到异常数据的来源，为一次设备维修人员提供准确的数据支持，提高维修效率。该自动监测系统可灵活应用于一次供电系统。

7．2 智能化信息平台建设

智能信息平台是智能设备的保障。智能设备的设计非常重要。其组成主要有核心智能信息平台、主电源和智能设备自律系统。操作过程中的数据将由响应信息平台系统自动监控，并实时监控设备运行。通过完善信息数据库，确定并传递给最终用户，使维修人员随时了解设备的运行情况。维护人员可以快速定位错误位置，提高错误处理效率。