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智能變電站運行維護系統(tǒng)的探究
隨著一次開關(guān)設(shè)備等逐漸向智能化單元方向發(fā)展，電子式電壓電流互感器技術(shù)日趨成熟，以下是小編搜集整理的一篇探究智能變電站運行維護系統(tǒng)的論文范文，歡迎閱讀參考。
【摘要】本文首先介紹智能變電站技術(shù)特點，針對某110kV智能變電站設(shè)備檢修、在線監(jiān)測和實時分析診斷技術(shù)等方面提出了建議，以便能夠?qū)χ悄茏冸娬镜陌l(fā)展和電網(wǎng)的穩(wěn)定運行提供參考。
【關(guān)鍵詞】110kV;智能變電站;IEC61850;運行維護
1.智能變電站概念
智能變電站就是使變電站的所有信息采集、傳輸、處理、輸出過程由過去的模擬信息全部轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，并建立與之相適應(yīng)的通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)。實現(xiàn)智能變電站的基本要求是設(shè)備之間的通信是以數(shù)字方式傳遞及共享信息。隨著一次開關(guān)設(shè)備等逐漸向智能化單元方向發(fā)展，電子式電壓電流互感器技術(shù)日趨成熟，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在自動化系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)協(xié)議IEC61850標(biāo)準(zhǔn)正式頒布，智能變電站的應(yīng)用推廣已經(jīng)具備了相應(yīng)的條件。
2.智能變電站簡介
智能變電站是指按照IEC61850標(biāo)準(zhǔn)分站控層、間隔層、過程層構(gòu)建，采用IEC61850數(shù)據(jù)建模和通信服務(wù)協(xié)議，過程層采用電子式互感器等具有數(shù)字化接口的智能一次設(shè)備，以網(wǎng)絡(luò)通信平臺為基礎(chǔ)，實現(xiàn)了變電站監(jiān)測信號、控制命令、保護跳閘命令的數(shù)字化采集、傳輸、處理和數(shù)據(jù)共享，可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化二次功能、程序化操作、智能化功能等的變電站。
智能變電站系統(tǒng)與傳統(tǒng)的變電站相比具有以下顯著特征：
1)二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化：取消控制電纜，二次設(shè)備間用通信網(wǎng)絡(luò)交換采樣數(shù)據(jù)、運行狀態(tài)和控制命令等信息。
2)一次設(shè)備智能化：采用數(shù)字輸出的電子式互感器、智能開關(guān)(或傳統(tǒng)開關(guān)配智能終端)等智能一次設(shè)備，設(shè)備信息采用光纖傳輸，實現(xiàn)對其的智能化控制。
3)運行管理自動化：包括自動故障分析系統(tǒng)、設(shè)備健康狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)和程序化控制系統(tǒng)等自動化系統(tǒng)，提升運行管理自動化水平，減少運行維護的難度和工作量。
某110kV智能變電站改造工程采用完全采用了該種智能變電站結(jié)構(gòu)模式，保護測控裝置采用集中式來實現(xiàn)，按照變電站結(jié)構(gòu)來配置保護測控裝置，采用雙套集中式保護測控裝置。
110kV線路兩條，采用單母線，采用110kV線路雙集中式保護測控裝置;35kV雙母線分段，一段母線采用雙套集中式保護測控裝置;10kV雙母線分段，一段母線采用雙套集中式保護測控裝置;主變兩臺，一臺主變采用雙套集中式保護裝置。10kV側(cè)完全采用電子式互感器，35kV側(cè)、110kV側(cè)采用原來傳統(tǒng)電壓電流互感器，通過電壓電流轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換;GPS對時系統(tǒng)采用IEEE1588對時方式，冗余配置，一臺采用北斗接收信號裝置，一臺采用GPS接收信號裝置，兩臺之間實現(xiàn)冗余切換;過程層采用IEC61850-9-2數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議和GOOSE網(wǎng)絡(luò)報文;站控層站控層與間隔層保護測控等設(shè)備采用IEC61850-8-1通信協(xié)議。全站采用的是三網(wǎng)合一的方式，也及GOOSE網(wǎng)、SMV網(wǎng)、對時網(wǎng)三網(wǎng)合一的組網(wǎng)方式。
3.運行維護分析
3.1修試工作
智能變電站具有操作智能化特點，主要體現(xiàn)在設(shè)備操作智能化，新型高壓斷路器二次系統(tǒng)是采用微機、電力電子技術(shù)和新型傳感器構(gòu)造，其主要特點包括：
1)執(zhí)行單元采用微機控制及電力電子技術(shù)代替常規(guī)機械結(jié)構(gòu)的輔助開關(guān)和輔助繼電器，按電壓波形控制跳、合閘角度，精確控制跳、合閘的時間，減小暫態(tài)過電壓幅值。
2)斷路器內(nèi)部的微機可直接處理設(shè)備信息并獨立執(zhí)行本地功能，而不依賴于變電站級的控制系統(tǒng)。
3)非常規(guī)傳感器采用微機技術(shù)，可獨立采集運行數(shù)據(jù)并早期檢測設(shè)備缺陷和故障。
4)具有自檢功能，可監(jiān)視斷路器設(shè)備的一次和二次系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)缺陷時能及時報警，并為狀態(tài)檢修提供參考。斷路器系統(tǒng)的智能性由微機控制的二次系統(tǒng)、IED和相應(yīng)的智能軟件來實現(xiàn)，保護和控制命令可以通過光纖網(wǎng)絡(luò)到達非常規(guī)變電站的二次回路系統(tǒng)，從而實現(xiàn)與斷路器操作機構(gòu)的數(shù)字化接口。
因此將來智能開關(guān)的修試工作如交流耐壓試驗、絕緣電阻的測量等必須考慮到這些精密二次設(shè)備的存在，稍有不慎很可能造成設(shè)備損壞。而且評價開關(guān)的好壞不僅由傳統(tǒng)的絕緣試驗和機械試驗參數(shù)決定，還要考慮其中二次設(shè)備的控制、監(jiān)視、數(shù)據(jù)傳輸速率和正確性等指標(biāo)。
智能變電站中的數(shù)字化一次設(shè)備，目前能夠形成產(chǎn)品的主要電子式互感器，主要包括高壓部分的采集器單元、傳輸數(shù)據(jù)(包括提供電源)的光纖以及低壓部分的合并單元等3個部分。電子式互感器產(chǎn)品有羅氏原理電子式互感器和純光學(xué)電子式互感器，其工作原理與傳統(tǒng)互感器有很大的差別，所以試驗的項目和方法已經(jīng)完全不同。修試工作如繞組直流電阻測量、極性檢查、校核勵磁特性曲線、誤差試驗等試驗的方法和實驗設(shè)備都完全不同，而且有些試驗項目已經(jīng)不存在，另外還要再添加一些實驗項目。
3.2繼保校驗
傳統(tǒng)繼電保護測試技術(shù)難以適應(yīng)于智能變電站繼電保護裝置測試，智能變電站是由智能化一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備分層構(gòu)建、建立在IEC-61850通信規(guī)范基礎(chǔ)之上、能夠?qū)崿F(xiàn)變電站內(nèi)智能電氣設(shè)備間信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站。一次設(shè)備采集信息后，就地轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，通過光纜上傳測控保護裝置，然后傳至后臺監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)和保護裝置對一次設(shè)備的控制也是通過光纜傳輸數(shù)字信號實現(xiàn)其功能。傳統(tǒng)繼電保護裝置的保護功能測試，模擬量輸入、開關(guān)量輸入輸出均是通過物理接線連接的。測試人員利用繼電保護測試儀輸出電流電壓等模擬信號到繼電保護裝置的模擬量輸入回路，同時也可以輸出開關(guān)量到保護裝置的開關(guān)量輸入回路，保護經(jīng)過故障計算后滿足動作判據(jù)輸出跳閘命令，驅(qū)動出口繼電器，使繼電器的觸點閉合，測試儀的開關(guān)量輸入模塊可以監(jiān)視保護裝置的動作觸點，這樣構(gòu)成測試系統(tǒng)，測試人員可以很方便地考核保護邏輯的正確性及繼電保護的性能指標(biāo)等是否合格。
隨著IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的提出及電子式電壓互感器(EVT)、電子式電流互感器(ECT)技術(shù)的發(fā)展，EVT和ECT可直接輸出數(shù)字量信號，變電站中的開關(guān)量信號也直接變?yōu)閿?shù)字化開關(guān)量信號。保護裝置通過網(wǎng)絡(luò)采集電子互感器的數(shù)字量信號，還可采集智能操作單元的數(shù)字化開關(guān)量信號，并能對智能操作單元實現(xiàn)數(shù)字控制。智能變電站繼電保護裝置的特點決定了傳統(tǒng)的輸出電壓、電流等模擬信號量的繼電保護測試裝置無法完成對采集數(shù)字信號量的數(shù)字化保護裝置的測試工作，需要采用數(shù)字化測試裝置完成智能變電站繼電保護裝置的檢測工作。
3.3運行監(jiān)視和故障分析
開關(guān)設(shè)備和二次設(shè)備之間有開關(guān)位置信號、開關(guān)控制信號等信息需要傳輸，在傳統(tǒng)變電站中，這些信息均是以模擬方式通過控制電纜進行傳輸，所以形成了變電站內(nèi)電纜溝、電纜層中龐大的二次電纜群。這些電纜中的故障很可能造成站內(nèi)五遙出錯，更嚴(yán)重的可能引起保護誤動或者拒動，但是在智能變電站中，由于所有的這些二次電纜將被光纖以太網(wǎng)代替，即過程層與間隔層之間、間隔層與變電站層之間都是通過光纖以太網(wǎng)相連接，網(wǎng)絡(luò)可以很方便地以問答的方式進行自我檢測，及時發(fā)現(xiàn)故障，同時雙環(huán)網(wǎng)的應(yīng)用將極大地增強其可靠性。
在目前的220～500kV站中一般裝設(shè)專門的故障錄波儀，但由于其要錄多個回路的電壓電流量，所以二次接線相當(dāng)復(fù)雜。智能變電站中各裝置交換的信息都按照統(tǒng)一的協(xié)議通過光纖以太網(wǎng)傳輸，通過網(wǎng)絡(luò)接口就可以非常方便的在網(wǎng)絡(luò)上設(shè)置具有故障錄波功能的設(shè)備，不僅可以記錄電壓電流量還可以記錄各種控制信息，也可以直接將其集成在綜合自動化系統(tǒng)后臺中。
另外，新型傳感器和微機相配合，獨立采集運行數(shù)據(jù)，可早期檢測設(shè)備缺陷和故障。連續(xù)自我檢測和監(jiān)視開關(guān)設(shè)備的一次和二次系統(tǒng)，在缺陷變?yōu)楣收现鞍l(fā)出報警信號，為狀態(tài)檢修提供參考，這就要求運行人員能夠辨別所有的報警信號，對后臺的信息處理也會變得復(fù)雜。而且對智能變電站的各項試驗還沒有一個相對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，對試驗結(jié)果沒有相應(yīng)的判斷依據(jù)，還需要積累經(jīng)驗，增加了故障分析處理的難度。
4.結(jié)束語
綜上所述，智能變電站的運行維護與常規(guī)變電站的存在很大不同，作為運行單位必須加強新知識的培訓(xùn)，加快對新設(shè)備、新技術(shù)的消化和吸收。才能適應(yīng)智能電網(wǎng)的發(fā)展。
參考文獻
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