智能变电站技术特点应用分析

摘要:智能变电站技术是新兴的电能输变技术,是集成了先进的网络通信技术和数字化的管理平台。本文从智能变电站技术的内涵和技术特点出发,探讨智能变电技术的应用以及在管理中的要点,以期能够对电网技术的研究提出有建设性意义的意见。

关键词:智能变电站 技术特点 应用分析

本着低能耗、高效率的原则,智能变电技术融入了先进的计算机技术和数字化通信技术以及光电传输技术,一些用于精密仪器制造的数控技术也被创新的应用到变电站的实施和管理过程中。智能变电站有效地减少了传统变电站日常维护的工作量,光缆的广泛应用更是提高了变电站的工作效率。

1 智能变电站系统的构成

智能变电站采用GIS控制设备结合计算机网络监控系统,在电流和电压控制技术上,采用先进的传感器取代传统的互感器。在信息传输上,采用光纤端口传统的线路保护装置和回路装置。智能变电站的站控层、间隔层和设备层,各层分别采用不同的技术设备,承担变电过程中的信息收集、设备连接和电能的输入和输出。具体如图1。

1.1 站控层

站控层是智能变电站的控制层,由计算机和路由器以及其他人机

交互设备构成。通过站控层可以实现对变电站的监测、控制和异常情况的报警等。当变电站出现技术问题时,计算机和人机交互设备可以在第一时间记录电能交换异常发生的过程,及时做出相应处理,并迅速将处理结果反馈给远程控制中心,便于上级变电站及时解决获取信息和对问题进行进一步的应对。

1.2 间隔层

间隔层是站控层和设备层的中间设备层,组成间隔层的设备主要包括继电器和测控设备单元和母线保护设备。间隔层是一个起到连接、监控和保护作用的重要设备层。电能在转换过程中经过间隔层时,所产生的信息都被测控单元记录,进而传输给站控层。在间隔层中可以实现继电保护操作,实现故障的初步检测,实现操作闭锁等。间隔层组成元件和设备较为复杂,其中的电力设备主要起到保护和监控电能传输的作用。

1.3 设备层

智能变电站的设备层是由一次设备和LCP就地控制柜构成的电能的输入和接收设备。设备层中,最关键的设备在于TA、VD和复合传感器等。在智能变电站中主要应用Rogowski电流互感器,即Rogowski TA,通过其环形磁线,可以在高阻抗环境下实现对电压的测量和信号输出的数字化。其中,VD装置,即高压电显示闭锁装置,它存在的主要目的是检测高压电路是否带电,一旦高压线路带电,VD装置

可以锁闭电气设备,以防止电气设备带电操作,出现线路安全事故。复合传感器是一种智能化的装置,通过其可以对一次设备的运行状态进行监控。在设备层中,还有智能变电站的一次设备,包括断路器、电流电压互感器和变压器等。这些就是直接产生或中转电流的设备,针对变电站而言就是输电和配电设备。

2 智能变电站的技术特点

智能变电站技术采用先进的计算机监控和信息监控、处理技术,其最主要的特点就是信息的高度共享和控制的智能化以及设备装置的集成化。

2.1 控制终端的引入

计算机终端的引入,使得变电站有了属于自己的大脑,根据电能在变电站中的实际运行情况计算机终端系统能够在最短的时间内做出判断和处理,减少因突发事故处理不当或不及时造成的变电站故障和输变电事故。

2.2 分级控制技术的应用

采用符合通用电力安全标准的分布式控制技术,在站控层、间隔层和设备层中分别安装具有智能控制和处理能力的设备,使得它们都各自具备了相对独立的分级调控功能,有效地减轻了中央处理设备的

负荷,提高了设备的工作效率,使得潜在的安全风险也因分级调控而分散和降低。

2.3 光纤技术的应用和电力装置的集成化

光纤技术的应用,实现了智能变电站各控制层实现了局域网管理功能。在一次设备层和二次设备层到控制中心之间,信息可以毫无阻碍的自由传播,各层级之间相关数据的传输也更稳定、可靠。由于采用了先进的计算机数字技术,用于对电能进行监测和管理的设备更加集成化,在一定区域内就可以完成设备的配置,无形中节约了设备的占地空间,缩短了施工周期,节省了安装成本,保证了设备可以在预定时间内进入工作状态。

2.4 局部或全局智能控制的实现

智能化变电站,顾名思义,在控制设备的选择上一定符合智能化的要求。于是,光电技术就得到了应用,在一次设备的控制设备中采用光电技术,使得就地控制柜变成一个微型的GIS。在二次设备中添加有自动控制功能和漏电锁闭功能的智能电流互感器和高压电流锁闭装置,在一定程度上解决了小故障不易排查的难题,实现了局部设备的无人职守。智能化的设备实现了对电力设备和电能传输的局部和全局智能控制。

3 智能变电站技术的突出应用 3.1 一次变电设备的智能化

智能变电技术的一个最大突破就是实现了高压配电设备的智能化,在一定的范围内建立了智能电网。利用同计算机连接的电能传感器对电力运行情况进行实时的监控,实现对电力设备的全面控制以及故障的自动化处理是一次设备智能化的主要方向和目标。智能变电技术实现了一次设备的一体化设计,即将高压设备同电能传感器连接,实现监测和控制的一体化;将电能互感器同变压器和断路器同高压设备连接,实现一体化设计;将以上的设备进行一体化设计,实现分层控制设备的信息融合管理。

3.2 高级变电功能的实现

智能变电站可以实现很多高级变电功能,一般包括变电设备整体监测、线路综合故障控制以及智能报警和智能信息分析决策功能等。

3.2.1 变电设备整体监测

由于建立了计算机终端,通过站控系统可以实现较为全面的设备监测,并可以不间断的获取电力设备运行数据和各种智能变电装置的运行信号,以及电力的输出和输入状态,从而减少了无效数据的采集,提高了监控效率。但我们还要注意的一点是,由于技术水平的限制,在部分智能变电站中实现整体监测还有一定的困难,各变电站可以根据

实际对关键设备进行监测或采取轮流监测的的方法,达到对高负荷设备进行有效监测的目的。

3.2.2 线路综合故障控制

先进的数据采集技术,使得智能变电站具有了强大的信息处理能力和故障排除能力。智能变电站借鉴了数据库模型技术和在线信息处理技术开发了状态监测和诊断系统,这个监测系统采用了故障诊断数据库技术。技术人员将电力设备正常高效运行时的相关参数和运行特征输入数据库和诊断系统,待系统运行后,根据一定周期内变电系统实际的工作状态对设备进行深入和具体的监控和评价。

除了综合故障控制功能之外,智能变电站还具有智能防误功能,增加了多层的自动锁闭系统。有别于传统变电站中的锁闭功能设置,智能变电站中增设了站控端的自动锁闭功能,一旦间隔层的锁闭功能失效,还可以在变电站的终端实现对输电线路的锁闭,从而避免连环事故的发生,增加变电站故障的可控性。

3.2.3 智能报警功能

智能变电站的具有的报警功能是建立在分析决策系统基础上的,这样的好处是,分析决策系统能在短时间内对变电站中设备运行产生的大量的数据进行分析和鉴别,找出真正的故障信息,降低了误报率,提高了报警的准确度。另外,分析决策系统还可以根据信号强度和来源判断故障的大小和级别,从而辅助控制终端计算机对系统故障进行

判别分析。值得一提的是,进过分析决策后的故障数据会按照来源分别反馈出来,并出现直观的提示信息和故障级别以及处理检修意见,方便工作人员进行处理。另外,为了确保故障信息可以有效地被采纳,智能报警系统还预设了间隔报警机制,对故障进行定时报警。

4 智能变电站技术的比较 4.1 变电能力的扩展和延伸

智能变电站技术由于引入了计算机技术、光纤传输以及计算机智能控制技术和分层控制技术,让智能变电站的变电能力更强。在常规的自动化变电站和数字化变电站中不易填加的二次变电功能,可以在智能变电站中的间隔层中进行集成式的填加。因为无需增加过多的电缆,使得智能变电站具有了更加强大的变电能力。另一方面,由于光电技术的的应用,智能变电站技术监测更多的信号,其软处理能力也得到了提升。完善、强大且高效的信息处理终端,较为深入的开发了各控制层的处理能力,一些在传统变电站中不能完全发挥效能的电力控制设备得到了全面利用,在实际变电中所发挥的作用也越来越强。

4.2 变电成本的降低

智能变电控制技术同传统和常规的变电技术相比,数字化的信号和数据控制终端计算机代替了仪表和半自动化的控制设备以及信号

监测仪器,减轻了相关数据需要人工记录的工作量,克服了故障和问题处理周期长的缺点。这些都直接或间接的降低了变电站的运营成本和人力资源成本。尤其是变电设备的配置,相比传统的变电站设置,智能变电站减少了专门的电缆控制层。从建设成本的角度,减少了大量的投资。根据国内外智能变电站建设经验和国内有关部门的权威测评数据显示:采用现代智能控制技术建设的变电站相比常规变电技术建站可减少电缆使用约35%,实际减少投资20%左右。对比较为先进的数字化变电技术,其投资一样可以减少约十分之一不等。

5 结语

智能变电站技术是计算机技术在电力行业中应用的成果,是现代信息管理技术同电力输变技术的有机结合,是变电站技术由半自动化到自动化再到数字化的有一次提升。智能变电站技术的应用,有效地提高了变电效率,降低了电网运行中的事故发生率,智能变电站技术的普及是满足信息时代大量、集中电力供应需求不二选择。在我国,智能变电站技术还需要积极完善和推广,以为我们高效电网的建设提供技术和设施上的保障。

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