电力企业变电站中数字化变电站技术的应用

电力企业变电站中数字化变电站技术的应用

王婷婷,李海平

  湖北省电力勘测设计院有限公司   湖北武汉430000

摘要：随着科学技术的不断发展，智能化控制、光电式电流电压互感器、一次运营设备在线检测、变电站运行培训仿真装置等技术逐渐成熟完善, 以及计算机高速网络在电网系统中的开发应用, 深刻影响了原有的变电站自动化技术。 自动化管理系统应用于数字化变电站中,对优化电网运行、提升电力系统的发展稳健性具有深远的影响意义。

关键词：电力企业；变电站；数字化；变电站技术

引言

随着社会和经济的发展，新型电网技术逐渐被应用于全世界的电力设施中，智能化或数字化电网也成为各国电网建设和发展的必然趋势。数字化变电站是数字化电网最核心的设备和节点，具有无可替代的地位。

1数字化变电站的结构方式

数字化变电场是由智能化一次设备(电子式互感器、智能化开关等)和网络化二次设备分层(过程层、间隔层、站控层)构建,IEC 61850标准和通信规范对变电站内智能电气设备间信息共享和互操作建立现代化变电站有着非凡的作用。数字化变电场是介于IEC 61850变电站和智能化变电站之间的一种过渡型变电站方式。通过电子式互感器、智能化开关等设备, 减少了二次电缆资源使用，但是却忽略了考虑数字式电能表、在线检测等问题。网络化二次设备分层过程层在电力运行时主要是完成功能执行和动力驱动工作，其功能主要有电气量的检测, 各项设备运行时检测状态参数, 操作控制等。 过程层仅存在数字化变电站之中, 普通的变电站只设有间隔层和站控层。过程层通过合并器、互感器的输出连接, 可以让跨间隔的数据联系在一起进行传输，智能终端对控制动作进行操作。网络化二次设备分层间隔层是电力系统自动化结构中的组成部分，他具有保护控制一次设备的作用，通过设备信息采集装置采集汇总存在于本间隔过程层中的输出数据信息。间隔层的隔操作通过自动化启动闭锁功能,实现设备的关闭、控制设备统计功能、对数据进行运算分析,采集到的数据利用设备传输给计算机进行解读,并利用智能化功能对其下达控制命令。另外,上下网络接口是一种双口全双工的接口方式, 其接口方式可以使网络通信更稳定,完美提高信息传输速度。网络化二次设备分层站控层指厂站级设立的监控设备,例如变电站中监控设备运行情况的监控系统、子站系统等。监控主站、工程师站、信息子站等为站控层主要设备，其具有站内摄像监控、人与机器联系功能，可以在线维护、组态、修改参数等间隔层、过程层设备的能力;变电站故障自动化分析、培训演示的作用。

2数字化变电站技术在电力企业变电站应用现状

2.1电力企业变电站发展现状

在当前电力企业的生产环境中，大部分的电力企业，特别是中小电力企业其变电站仍然停留在传统的变电设备阶段，其主要的组成由一次设备和二次设备。一次设备的主要构件包含变压装置、断路设备和隔断装置等。电力企业变电站不同设备之间的衔接配合主要通过电缆连接控制设备和一次设备，这样的信号传输方式对电力控制有较大的影响，设备反映时间较长，且设备功能拓展性不强，整体运行和维护成本较高。科学技术在不断发展，电力设备也经历了更新换代，互感设备的产生、应用，以及智能断路器的应用，为数字化变电技术的产生提供了基础条件，变电站之间的电压控制可以通过智能化设备进行自动化的控制，为电力企业变电站智能化、自动化转型提供了有力的支持。二次设备主要由测量设备、保护装置构成。电力企业变电站数字化组建完成后能够把电力控制、保护有机结合，实现电力设备电信号控制，增加设备的反应速度和安全性。

2.2数字化变电站的技术要点

从数字化变电站技术在电力企业变电站应用上看，数字化变电站对提升电力企业电网管理能力，促进配电效率提升具有较大的促进作用，数字化技术在电力企业变电站的应用对变电站综合效能的提升作用明显。因此，在对电力企业变电站改造提升当中，应当注重数字软件和硬件系统的综合运用，结合电力企业生产用电的需求和电网设置的实际情况，做好改造过程记录，增强数字智能设备的应用数量，确保电力企业电网能够始终运行在安全可靠的区间。

2.3电力企业变电站数字化发展基础

在国内电力企业生产中，变电站正在朝着数字化逐渐转型，电力企业电网改造设备智能化普及迅速，在电力企业变电站所使用的数字化变电技术中，比较有代表性的有混合式光纤电流，pass组合开关电器等。电力企业变电站投入智能化设备的数量和质量是确保数字化改造成功的关键，电力企业变电站智能化设备需要用到相关的技术标准，在统一的技术框架下串联电力设施。IEC61850通信协议为开展数字化变电站建设提供了有效的技术标准，对变电站进行数字化建具有重要的指导性价值。支持电力企业变电站数字化改造的IEC61850通信协议主要由变电站层、间隔层和过程层组成。数字化变电站技术在电力企业变电站中应用能够有效降低人为因素对电力企业生产供电的影响，减轻电力企业电力工作人员的工作压力，强化电力企业电力企业对电力能源的管控，最终使电力企业电力调度保持在较高的水平，提高电力利用率。

3数字化技术在变电站一次设备上的应用建议

3.1做好设备的状态检修工作

变电站中一次设备的数量较多，因此操作系统也存在一定的复杂性，要想有效地对设备进行检测和维修，需要建立一定的周期，定期对操作系统中各个设备进行有效的维护和管理。如为了降低设备检测设备状态检修的复杂性，可利用数字技术，通过在线检测以及离线检测的方法，定期地对设备运行检测，做好设备的运行和维护工作。对设备正常运行的数据进行采集，通过采集的数据来对设备的运行状态，有效分析和评估，利于掌握一次设备的工作状态。

3.2构建内部网络通信与运行评估系统

数字化技术在变电站系统中的应用，使得内部网络通讯系统、数字化技术和气体压力监测技术有效结合，利用压力变送设备把气体压力所模拟的量转化成数字量后，利用无线技术把相关数字量运作到后台运行，工作人员及时获得监控现场设备运行的情况，了解设备运行负载压力，利用数据的形式记录设备的气体压力曲线，这样监测工作人员可以准确的判断出气体压力以及设备的整体运行现状，并把全过程产生的数据进行传输，构建内部通讯网络。此外。也要构建运行评估管理系统，对运行情况进行评估和管理，以了解系统和各个设备运行情况，并智能化作出分析，保证系统应用的安全性和可靠性。

3.3利用数字技术进行自动化运行管理

在一次设备应用期间可通过数字技术来落实自动化的运行管理，变电站一次设备在运行期间会产生生产运行数据，为了对数据进行有效的、及时的记录和管理，可利用数字技术进行状态的记录，实现了统计的无纸化。此外，也可以对数据信息进行分层分流交换，这样设备在运行期间若出现故障，可以及时获取故障分析的报告，并针对故障现状找到故障出现的原因。如，山东青岛 220kV 午山变电站就利用数字技术，建设智能变电站（其是我国内首座 220 千伏智能变电），变电站实现对设备状态的在线采集、对信息和数据传输以及汇总，基本实现网络化和无纸化办公。智能化已经在变电站中普及，利用智能设备，实现系统各项操作。

结语

数字化变电站技术体现了兼容性, 并且具有测量更加准确、功能更加全面、安全性提升、降低成本等优点。所以在未来的发展中,数字化变电站自动化应该大力发展、改革创新、不断进取, 促进电力系统的科学可持续发展, 实现技术的优化与升级,满足更多电力系统发展需求,为电力系统抢占国际电力技术席位出一份力。

参考文献

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