智能變電站技術(shù)論文
智能變電站技術(shù)論文
隨著科技的發(fā)展，社會的進步，國家電網(wǎng)快速發(fā)展，智能變電站的建設也越來越多，學習啦小編整理了智能變電站技術(shù)論文，有興趣的親可以來閱讀一下!
智能變電站技術(shù)論文篇一
智能變電站技術(shù)特點
摘 要
隨著科技的發(fā)展，社會的進步，國家電網(wǎng)快速發(fā)展，智能變電站的建設也越來越多，智能變電站由智能設備和智能高級應用兩個特征，具有多信息融合，智能化監(jiān)控設備狀態(tài)、智能化變電站防誤閉鎖等高級功能。智能變電站的普及為實現(xiàn)我國變電站的自動化運行和管理會帶來深遠的影響，具有重大的技術(shù)和經(jīng)濟意義。
【關(guān)鍵詞】智能 變電站 防誤
智能化變電站由智能化一次設備(電子式互感器、智能化開關(guān)等)以及網(wǎng)絡化二次設備分層(過程層、間隔層、站控層)構(gòu)建，它建立在IEC61850標準和通信規(guī)范基礎上，能夠?qū)崿F(xiàn)變電站內(nèi)智能電氣設備間信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站。智能變電站為采用先進、可靠、集成、低碳、環(huán)保智能設備，并以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡化、信息共享標準化為基本要求，采用自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監(jiān)測等基本功能，能夠?qū)崿F(xiàn)變電站運行操作自動化、變電站信息共享化、變電站分區(qū)統(tǒng)一管理、利用計算機仿真技術(shù)實現(xiàn)智能化電網(wǎng)調(diào)度和控制的基礎單元。智能變電站體現(xiàn)了集成一體化、信息標準化、協(xié)同互動化的特征。
1 智能變電站的智能特征
智能變電站是與傳統(tǒng)電網(wǎng)相對而言的一種新型電網(wǎng)，其智能主要包含智能設備和智能高級應用在兩個方面。
1.1 智能變電站的智能設備
智能變電站的智能設備由一次設備和智能組件有機結(jié)合而成，智能變電站系統(tǒng)由過程層、間隔層和站控層3層組成，
智能變電站的過程層由一次設備和智能組件構(gòu)成的智能設備、合并單元和智能終端組成，能夠完成變電站電能的分配、變換、傳輸、測量、控制、保護、計量以及狀態(tài)監(jiān)測等相關(guān)的功能。
智能變電站的間隔層設備一般由繼電保護裝置、測控裝置、故障錄波等二次設備構(gòu)成，能夠?qū)崿F(xiàn)使用一個間隔的數(shù)據(jù)并作用于該一次設備的功能，即與各種遠方輸入/輸出、智能傳感器和控制器通信。
智能變電站的站控層功能高度集中，能夠在一臺計算機或嵌入式裝置中實現(xiàn)，同時也可在多臺計算機或者嵌入式裝置中實現(xiàn)。它主要由自動化系統(tǒng)、站域控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、對時系統(tǒng)等子系統(tǒng)構(gòu)成，能夠?qū)崿F(xiàn)面向全站或者一個以上一次設備的測量和控制功能，能夠完成數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制、操作閉鎖以及同步相量采集、電能量采集、保護信息管理等相關(guān)功能。
1.2 智能變電站的智能高級應用
智能變電站的智能是與傳統(tǒng)的變電站相對而言，傳統(tǒng)的變電站大都也實現(xiàn)了自動化控制，但是這種自動化是被動式的，與現(xiàn)在意義上的智能變電站是有區(qū)別與差異的。智能變電站具有良好的互動功能，可以與調(diào)度機構(gòu)友好互動，其采集數(shù)據(jù)信息量非常大，全景采集，經(jīng)站內(nèi)信息一體化平臺和電站自動化系統(tǒng)高級應用模塊，來對數(shù)據(jù)進行初步的挖掘、分析，以便實現(xiàn)智能告警、順序控制、設備狀態(tài)可視化、事故綜合分析決策等智能功能
2 多信息融合，智能化監(jiān)控設備狀態(tài)功能
智能變電站采用信息融合(數(shù)據(jù)融合)技術(shù)對多種信息的獲取、表示及其內(nèi)在聯(lián)系進行綜合處理和優(yōu)化。多信息融合技術(shù)能夠從多視角進行處理及綜合，可以得到各種信息的內(nèi)在聯(lián)系和規(guī)律。智能變電站現(xiàn)在已經(jīng)實現(xiàn)了廣泛的在線監(jiān)測，可有效獲取電網(wǎng)運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，掌握各種智能電子裝置的故障動作信息及信號同路狀態(tài)。而狀態(tài)監(jiān)測與診斷系統(tǒng)的有機結(jié)合，可以對變電站設備進行綜合故障診斷：根據(jù)獲得的被監(jiān)測設備狀態(tài)數(shù)據(jù)，利用多信息融合技術(shù)、結(jié)合被監(jiān)測設備的結(jié)構(gòu)特性和參數(shù)對設備進行綜合故障診斷，結(jié)合其運行歷史狀態(tài)記錄以及環(huán)境因素，對被監(jiān)測設備工作狀態(tài)和剩余壽命做出科學、合理的正確評估，以減少故障，確保設備安全、穩(wěn)定運行。
3 智能化變電站防誤閉鎖功能
智能化變電站防誤閉鎖系統(tǒng)根據(jù)IEC61850標準三層架構(gòu)體系構(gòu)建，分為站控層防誤主機、間隔層智能防誤裝置、過程層智能閉鎖單元、機械和電氣鎖具、閉鎖附件，及電腦鑰匙等部分。其中防誤主機、智能防誤裝置層以及智能閉鎖單元之間所采用的均為IEC61850規(guī)范完成變電站內(nèi)各種操作的防誤閉鎖，能夠有效實現(xiàn)智能變電站防誤閉鎖的強制性和全面性要求，同時實現(xiàn)與監(jiān)控系統(tǒng)站內(nèi)模型信息共享，監(jiān)控系統(tǒng)與防誤閉鎖系統(tǒng)信息交互免配置等功能。其主要功能特點如下：
3.1 標準統(tǒng)一、信息共享
智能化變電站各設備及系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)采用統(tǒng)一的IEC61850標準進行交互，為防誤閉鎖裝置和自動化裝置互聯(lián)與互操作性提供了技術(shù)上的支持，所以兩者之間的數(shù)據(jù)能夠好的進行交互訪問，能夠在誤閉鎖裝置獨立的基礎上實現(xiàn)信息統(tǒng)一和共享。
3.2 全面防控、強制閉鎖
智能化變電站系統(tǒng)根據(jù)IEC61850標準三層架構(gòu)體系構(gòu)建，能對五防主機和監(jiān)控系統(tǒng)提供設備操作的所有五防功能，實現(xiàn)了間隔層防誤。同時，為了防止過程層網(wǎng)絡GOOSE報文錯誤或者監(jiān)控系統(tǒng)未經(jīng)防誤系統(tǒng)解鎖直接操作智能電動開關(guān)設備而可能導致的誤操作，在過程層上設置智能閉鎖單元，能夠?qū)崿F(xiàn)防誤閉鎖的強制性要求，智能閉鎖單元同時支持就地操作時使用電能鑰匙對其進行解閉鎖操作功能。
3.3 順控操作
順控操作由間隔層智能防誤閉鎖裝置和監(jiān)控系統(tǒng)配合完成，順序控制操作方式是指通過監(jiān)控中心的計算機監(jiān)控系統(tǒng)下達操作任務，再由計算機系統(tǒng)獨立地按順序分步驟地實現(xiàn)操作任務。按防誤操作方式可分為：遠、近控均采用邏輯防誤加本間隔電氣節(jié)點防誤。智能防誤閉鎖裝置具有良好的開放性以及互操作性，融合了從權(quán)限管理、唯一操作權(quán)限管理、模擬預演、實時邏輯判定、閉鎖元件五個方面，能夠完整的實現(xiàn)對設備操作的防誤功能，最大限度地實現(xiàn)防誤功能。
智能變電站是智能電網(wǎng)的重要基礎和支撐，同時是變電站建設和發(fā)展的方向，我們要結(jié)合我國智能電網(wǎng)發(fā)展的情況，充分發(fā)揮智能變電站的功能，做好我國智能變電站的建設工作，為促進我國電網(wǎng)向自動化、信息化發(fā)展做出應有的貢獻。
參考文獻
[1]蘇鵬聲，王歡.電力系統(tǒng)設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)分析[]J.電力系統(tǒng)自動化，2003，27(l)：61-65.
[2]王璐，王鵬.電氣設備在線監(jiān)測與狀態(tài)檢修技術(shù)[]J.現(xiàn)代電力，2002，19(5)：40-45.
[3]嚴璋.電力設備絕緣的狀態(tài)維修[A].電力設備狀態(tài)檢修和在線監(jiān)測論文集[C].2001.
作者簡介
董德永(1981-)，男，現(xiàn)為國網(wǎng)遼寧省電力有限公司遼陽供電公司工程師。研究方向為高電壓電氣設備絕緣。
作者單位
國網(wǎng)遼寧省電力有限公司遼陽供電公司 遼寧省遼陽市 111000
智能變電站技術(shù)論文篇二
智能變電站技術(shù)介紹
摘 要：介紹智能變電站的涵義、結(jié)構(gòu)、應用，分析其關(guān)鍵技術(shù)并提出智能變電站的一些應用。智能化變電站是在數(shù)字化變電站的基礎上，根據(jù)標準的通信協(xié)議體系，考慮到智能電網(wǎng)中分布式電源的大量接入和與用戶的互動性要求，應用數(shù)字化測量等智能技術(shù)構(gòu)建的智能電網(wǎng)樞紐;智能變電站建設是智能電網(wǎng)發(fā)展的基礎。
關(guān)鍵詞：智能變電站 技術(shù) 功能
中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1007—3973(2012)009—042—02
1 引言
目前，國家電網(wǎng)公司正在大力推廣智能電網(wǎng)的建設，作為智能電網(wǎng)的一個重要組成部分智能變電站正在越來越稱為今后電網(wǎng)建設的主流，雖然關(guān)于智能變電站的相關(guān)技術(shù)、規(guī)范還處于不斷的改進、修訂過程中，智能變電站在實際工程中的應用已經(jīng)在不斷的擴大，技術(shù)、經(jīng)驗也已經(jīng)不斷的成熟。下面我們對智能變電站的一些技術(shù)、功能等方面作一簡單介紹。
2 智能變電站的涵義
目前，廣為認可的對智能變電站的定義是“采用先進、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡化、信息共享標準化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監(jiān)測等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實時自動控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動等高級功能的變電站”。
3 智能變電站的結(jié)構(gòu)
3.1 智能變電站內(nèi)的設備
智能變電站內(nèi)的設備按照功能的不同可分為三大類(有時常被稱為三層)：
過程層：主要指一次設備，變壓器、斷路器、互感器、刀閘等;
間隔層：主要指二次設備，保護裝置、測控裝置、在線監(jiān)測裝置、自動裝置等;
站控層：基于計算機主機的后臺系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、遠動、視頻安防。
3.2 智能變電站與傳統(tǒng)變電站的區(qū)別
智能變電站與傳統(tǒng)變電站相比一個很大的區(qū)別在于：二次設備和一次設備的功能重新定位，并且一次設備的智能化改變了傳統(tǒng)變電站中繼電保護設備的結(jié)構(gòu)。
其中，一次設備的變化主要體現(xiàn)在一次設備的智能化：
(1)互感器方面的變化。由電子式互感器取代以前的常規(guī)互感器，這里包括電流、電壓互感器。AD變換裝置移入電子式互感器，并配備高速數(shù)據(jù)接口。(2)開關(guān)方面的變化。由智能化開關(guān)取代以前的常規(guī)開關(guān)，開關(guān)量輸出DO、輸入DI移入智能化開關(guān)，保護裝置發(fā)布命令，由一次設備的執(zhí)行器來執(zhí)行操作。表1為常規(guī)互感器與電子式互感器優(yōu)缺點的比較。
電子式互感器就其結(jié)構(gòu)原理分為有源式和無源式兩種類型，目前廣為采用的是有源式結(jié)構(gòu)。
從電壓等級上區(qū)分，大體上也分為兩種：
(1)110kV及以上采用數(shù)字輸出的電子式互感器，需要合并單元;
(2)10kV、35kV采用模擬輸出電子式互感器直接接入就地四合一智能單元。與電子式互感器配合使用的設備被稱為“合并單元”，它是實現(xiàn)電子式互感器與二次設備接口的關(guān)鍵裝置。它的作用主要有以下幾個方面：
1)數(shù)據(jù)合并：合并單元同時接收并處理三相電流和電壓信號，并按照IEC 60044—8或IEC 61850—9—2格式輸出;單間隔內(nèi)IEC 61850—9傳輸，跨間隔60044—8/FT3傳輸;2)數(shù)據(jù)同步：合并單元實現(xiàn)獨立采樣的三相電路和電壓的信號同步;3)信號分配：智能二次設備從合并單元獲取一次電流電壓信息;4)激光供能(戶外支柱式電流互感器);5)完善的自檢功能，如CT斷線等。目前，真正意義上的智能開關(guān)還未得到廣泛的生產(chǎn)及應用，在實際中應用較多的是在傳統(tǒng)開關(guān)上，安裝智能裝置，提供開關(guān)量輸出DO、輸入DI，接收保護裝置發(fā)出的命令，由一次設備的執(zhí)行器來執(zhí)行操作。實現(xiàn)此功能的設備被稱為“智能終端”，通過它實現(xiàn)輸出DO、輸入DI信號的光電轉(zhuǎn)化。
它的作用主要有以下幾個方面：
a)給傳統(tǒng)斷路器或變壓器提供數(shù)字化變電站接口，接入GOOSE網(wǎng)絡和MMS網(wǎng)絡;b)在開關(guān)端子箱安裝智能終端：對刀閘等進行狀態(tài)采集和控制，就地操作箱功能;c)在變壓器端子箱安裝智能終端，實現(xiàn)變壓器測控功能：采集溫度、檔位、非電量、中性點地刀等狀態(tài)，控制風扇和檔位。
可見，目前被廣泛使用的“智能開關(guān)”是由一個“傳統(tǒng)開關(guān)”，一個“合并單元”以及一個“智能終端”組成的集合體。它所實現(xiàn)的功能已經(jīng)基本具備了真正意義上的“智能開關(guān)”的一些常用的功能了。
在電子式互感器進行采樣時，涉及到同步的問題，即需要使相關(guān)的幾種設備之間傳輸、交換的數(shù)據(jù)達到相對的同步。這有點類似于傳統(tǒng)變電站保護測控裝置中的所使用的GPS對時功能。
在這里我們采用的是在過程層構(gòu)建獨立的采樣同步網(wǎng)，這里我們采用了IEEE 1588 精密對時協(xié)議，它的優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
(1)硬件對時精度在ns級別，滿足計量需要;(2)與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡合一，減少了故障點，增加了系統(tǒng)的可靠性;(3)支持絕對時間;(4)光纖縱差保護可以借助硬件1588實現(xiàn)與合并單元的同步;(5)軟件1588可以實現(xiàn)事件“打時標”的要求。
說到信息通信，我們不得不提到GOOSE網(wǎng)絡，它與傳統(tǒng)變電站中的通信網(wǎng)絡系統(tǒng)相比有以下幾個特點：
(1)GOOSE(面向通用對象的變電站事件)以快速的以太網(wǎng)組播報文傳輸為基礎，代替了傳統(tǒng)的智能電子設備(IED)硬接線的通信方式，為邏輯節(jié)點間的通信提供了快速且高效可靠的方法;(2)GOOSE服務支持由數(shù)據(jù)集組成的公共數(shù)據(jù)的交換，主要用于保護跳閘、斷路器位置、聯(lián)鎖信息等實時性要求高的數(shù)據(jù)傳輸;(3)GOOSE服務的信息交換基于發(fā)布/訂閱機制基礎上，同一GOOSE網(wǎng)中的任一智能電子設備，既可以作為訂閱端接收數(shù)據(jù)，也可以作為發(fā)布端為其他設備提供數(shù)據(jù)。這樣可以使得設備之間通信數(shù)據(jù)的增加和更改變得更加容易實現(xiàn)。
可以說，引入了GOOSE通信技術(shù)后，變電站內(nèi)的信息通信系統(tǒng)變得更加強大了。
目前，對一次設備進行智能化改進，主要包括：斷路器智能化、變壓器智能化。 其中，斷路器智能化方案包括：
(1)研制功能合一化的智能組件裝置;(2)合并單元+開關(guān)控制器合一的智能組件;(3)保護+測控+開關(guān)控制器+合并單元，四方面功能合一的智能組件;(4)監(jiān)測功能組主IED;(5)優(yōu)化檢測設備傳感器的配置;(6)一體化設計智能組件與機構(gòu)，簡化回路;(7)使用軟件聯(lián)鎖替代硬件聯(lián)鎖;(8)研制機構(gòu)控制器;(9)簡化斷路器和刀閘機構(gòu);(10)從機構(gòu)到智能組件柜實現(xiàn)光纖替代電纜;(11)用自動控制替代手動控制。
同時，當以GIS設備為代表的等設備的智能化方案中，GIS智能組建柜內(nèi)包括：主IED、斷路器機械特性在線控制IED、局部放電IED、SF6密度及微水監(jiān)測IED、避雷器在線監(jiān)測IED、智能終端、合并單元。
現(xiàn)在普遍使用的變壓器智能化方案，主要是采用“傳統(tǒng)的變壓器 + 智能終端”的方法，實現(xiàn)以下幾個方面：
(1)現(xiàn)階段智能終端已實現(xiàn)的功能;(2)檔位上傳與控制;(3)中性點地刀控制;(4)非電量及其他信號測量;(5)主變溫度等測量;(6)冷卻控制。
變壓器智能組件柜內(nèi)包括：主IED、控制測量IED、冷卻控制IED、局放監(jiān)測IED、油中氣體在線監(jiān)測IED、分接開關(guān)監(jiān)測IED、套管在線監(jiān)測IED、非電量保護、合并單元、本體保護。
保護與控制系統(tǒng)和傳統(tǒng)保護控制設備的主要區(qū)別：
(1)接口。傳統(tǒng)保護只需支持傳統(tǒng)的5A/100V的模擬量接口，數(shù)字化保護需支持GOOSE和SV點對點模式、組網(wǎng)模式等多種接口，接口方式多樣。(2)通訊規(guī)約。傳統(tǒng)保護為103規(guī)約，數(shù)字化保護需支持IEC 61850規(guī)約。
4 智能變電站的智能高級應用
智能變電站系統(tǒng)除具備以上最基本的應用功能外，還包括以下方面的高級應用功能。
4.1 一體化信息平臺
在實現(xiàn)傳統(tǒng)綜自變電站當?shù)乇O(jiān)控功能的基礎上，利用一體化信息平臺，對變電站的全景數(shù)據(jù)進行綜合分析和應用，以實現(xiàn)支持電網(wǎng)的安全優(yōu)化運行。一體化信息平臺的主要功能包括：
(1)實時自動控制;(2)智能調(diào)節(jié);(3)在線分析決策;(4)協(xié)同互動;(5)其他高級功能。
從而提高運行管理的自動化程度，減少系統(tǒng)的維護工作量，減輕變電站和調(diào)控運行人員的勞動強度。
4.2 圖形化的配置工具與源端維護
其中，“源端維護”是指利用SCD文件直接生成一體化信息平臺的數(shù)據(jù)庫，圖形可導出為SVG格式供遠端系統(tǒng)使用，從SCD文件導出變電站一次設備連接的拓撲關(guān)系，并且從SCD文件導出符合IEC61970標準的CIM模型。
4.3 智能告警及分析決策
在目前的變電站監(jiān)控系統(tǒng)中，告警的方式比較單一，功能也比較有限，基本上信息按照時間順序全部顯示，未作篩選和推理判斷處理。一旦發(fā)生事故后，信息多，值班人員很難從大量的信息中獲取到重要告警信息，影響對事故的正確判斷。因此，智能告警與分析決策能夠?qū)崿F(xiàn)：分類告警、信息過濾、在線實時分析和推理變電站運行狀態(tài)、自動報告變電站異常并提出處理指導等功能。
4.4 智能視頻
可以實現(xiàn)視頻系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動。
(1)正常遙控時。操作人員點擊主接線圖面上的設備進行遙控時，視頻系統(tǒng)能夠通過調(diào)度編號等信息定位顯示設備現(xiàn)場畫面，并且在監(jiān)控機上顯示現(xiàn)場的視頻。
(2)事故異常時。當發(fā)生事故導致站內(nèi)設備動作時，視頻系統(tǒng)能夠通過事故總和SOE告警信息主動推出動作設備的現(xiàn)場視頻。
此功能需遙視設備廠商與監(jiān)控系統(tǒng)廠商合作進行。
4.5 設備在線監(jiān)測
采集主要一次設備(變壓器、斷路器等)的狀態(tài)信息，進行狀態(tài)可視化展示并發(fā)送到上級系統(tǒng)，為實現(xiàn)優(yōu)化電網(wǎng)運行和設備運行管理提供基礎數(shù)據(jù)支撐。
采集的數(shù)據(jù)主要包括：
4.6 一體化在線五防
(1)五防規(guī)則在監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一制定，在監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)防誤閉鎖功能;(2)五防規(guī)則由監(jiān)控系統(tǒng)傳遞到間隔層測控裝置，取消傳統(tǒng)電腦鑰匙，遙控回路采用硬接點閉鎖;對于手動操作設備采用在線式鎖具閉鎖。
此功能需五防設備廠商與監(jiān)控系統(tǒng)廠商合作進行。
4.7 程序化順控
(1)可接收和執(zhí)行調(diào)度/集控中心和本地后臺系統(tǒng)發(fā)出的控制命令，經(jīng)安全校核正確后，自動完成相關(guān)運行方式變化要求的設備控制，具備投退保護軟壓板功能，具備急停功能，可在站內(nèi)和遠端實現(xiàn)可視化操作。(2)在順控控制過程中，變電站可以及時向調(diào)度/集控中心反饋執(zhí)行過程的信息，如當前執(zhí)行步驟、遙控超時、邏輯閉鎖等，以便遠端系統(tǒng)能更全面的掌控。
5 結(jié)語
智能化變電站是數(shù)字化變電站的升級和發(fā)展，在數(shù)字化變電站的基礎上，結(jié)合智能電網(wǎng)的需求，對變電站自動化技術(shù)進行充實以實現(xiàn)變電站智能化功能。智能化變電站的相關(guān)技術(shù)及應用正在不斷的成熟與積累經(jīng)驗的過程中，相信在不久的將來，智能化變電站的相關(guān)技術(shù)將越來越成熟、完善，能夠為我國電網(wǎng)的建設、運行提供越來越多的幫助。
參考文獻：
[1] 馮軍.智能變電站原理及測試技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2011.
[2] 鐘連宏，梁異先.智能變電站技術(shù)與應用[M].中國電力出版社，2010.
[3] 周裕厚.智能化變電所—專業(yè)技能入門與精通[M].北京：機械工業(yè)出版社，2010.
[4] 國家電網(wǎng)公司.智能變電站繼電保護技術(shù)規(guī)范[S].
[5] 包紅旗.HGIS與數(shù)字化變電站[M].北京：中國電力出版社出版，2009.
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