鄭建棟

（遼寧省電力有限公司檢修分公司，遼寧沈陽 110000）

我國電力系統(tǒng)經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)越來越成熟，而智能設(shè)備的應(yīng)用則成為了新時(shí)期電力系統(tǒng)實(shí)質(zhì)性發(fā)展的一個(gè)重要標(biāo)志。由于社會(huì)生活和生產(chǎn)對(duì)電力系統(tǒng)的要求不斷提高，系統(tǒng)的電壓也隨之不斷增加，而系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，控制系統(tǒng)十分繁瑣，如果仍然通過傳統(tǒng)的控制方式顯然已經(jīng)無法滿足系統(tǒng)發(fā)展的需要，基于此，變電站智能設(shè)備的應(yīng)用就成為了一種必然的趨勢，同時(shí)也受到了越來越多的關(guān)注。

1 變電站智能設(shè)備的應(yīng)用

1.1 有源互感器

有源互感器的重要特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)向傳感頭提供電源，而當(dāng)前變電站很多成熟的智能設(shè)備也都利用了光纖傳遞的方法。有源互感器本身是一個(gè)較為復(fù)雜的測量裝置，因此在其應(yīng)用的過程中也有著較為繁瑣的結(jié)構(gòu)，需要根據(jù)電流的變化來獲得相應(yīng)的信號(hào)，同時(shí)根據(jù)該信號(hào)來對(duì)電量和電流的變化進(jìn)行測定。因?yàn)槠洳皇侵苯拥谋眰?cè)電流，所以需要通過一定的計(jì)算過程來實(shí)現(xiàn)。有源互感器的高壓測量主要是利用電子模塊對(duì)線圈的輸出信號(hào)進(jìn)行采集和模擬，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，才能利用光線實(shí)現(xiàn)供電保護(hù)，確保電能計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。有源互感器通常使用用電容或電阻分壓技術(shù)，該模塊使用有源電子式電流互感器具有類似的電子模塊做信號(hào)處理。有源互感器具有絕緣性好、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，因此在應(yīng)用有源互感器時(shí)可以極大的簡化變電站系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，同時(shí)也降低了設(shè)備的成本。由于具有較為完善的理論系統(tǒng)做指導(dǎo)，所以有源互感器在光路復(fù)雜性和穩(wěn)定性的建設(shè)方面都達(dá)到了一個(gè)較高的程度，這是傳統(tǒng)的變電站設(shè)備所無法實(shí)現(xiàn)的。

1.2 無源互感器

無源互感器是利用光學(xué)測量原理實(shí)現(xiàn)的一種互感器，其不需要傳感電源便能夠?qū)崿F(xiàn)信號(hào)的傳輸，其主要利用的是磁光效應(yīng)。當(dāng)線性偏振光在通過磁場環(huán)境下的某個(gè)介質(zhì)時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生不同方向的偏振旋轉(zhuǎn)，這時(shí)只需要利用該旋轉(zhuǎn)角度的大小，便可以獲得磁場的強(qiáng)度。當(dāng)前無源互感器在變電站智能設(shè)備的應(yīng)用中有著較為重要的地位，其本身具有較好的線性度，同時(shí)不會(huì)由于外部環(huán)境因素的影響而對(duì)其靈敏度造成影響。無源互感器具有較高的絕緣性能，而且穩(wěn)定性較高，對(duì)于晶體的加工精度也有著較高的要求，因此穩(wěn)定的運(yùn)行也是保證無源互感器作用充分發(fā)揮的重要保障。

1.3 電子式互感器

電子式互感器利用的主要是光電技術(shù)，其本身是一種數(shù)字化設(shè)備，可以通過數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控設(shè)備的連接，從而實(shí)現(xiàn)有效的監(jiān)控和保護(hù)的作用。電子式互感器與傳統(tǒng)的電磁感應(yīng)式互感器相比，具有以下的優(yōu)勢：第一，高壓和低壓是完全分離的，這就使得其本身的安全性較高。傳統(tǒng)的電磁感應(yīng)式互感器在高壓信號(hào)和二次線圈運(yùn)行過程中經(jīng)常出現(xiàn)耦合現(xiàn)象，而且由于其自身具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，所以不僅信號(hào)傳輸?shù)陌踩詿o法保證，同時(shí)經(jīng)濟(jì)成本也始終無法降低。電子式互感器可以將高壓信號(hào)進(jìn)行分離，利用光線進(jìn)行傳輸，不僅簡化了絕緣結(jié)構(gòu)，也體現(xiàn)出了較高的經(jīng)濟(jì)型。第二，電子式互感器利用光纜代替的傳統(tǒng)的電纜實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸，不會(huì)產(chǎn)生電壓和二次開路之間的相互影響，能夠有效的避免對(duì)人體造成的危害，促進(jìn)了變電站系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性的提升。同時(shí)，電子式互感器門內(nèi)部沒有鐵芯，因此不會(huì)產(chǎn)生如磁飽和、鐵磁諧振等問題，所以能夠有效的保證系統(tǒng)良好的運(yùn)行狀態(tài)。

2 變電站智能設(shè)備的應(yīng)用成果

變電站智能設(shè)備的應(yīng)用已經(jīng)有了多年的成功經(jīng)驗(yàn)，這對(duì)于我國變電站的數(shù)字化建設(shè)也帶來了更多新的變化，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

2.1 非常規(guī)互感器的應(yīng)用，使得傳統(tǒng)變電站系統(tǒng)中的電磁互感器產(chǎn)生的諧波等因素得到了有效的避免，這對(duì)于提高系統(tǒng)測量速度和精確度方面發(fā)揮了重要的作用。同時(shí)，電子互感器的信號(hào)輸出主要是以數(shù)字化的形式利用電纜進(jìn)行傳輸，能夠有效的提升信號(hào)的抗干擾能力，促進(jìn)系統(tǒng)電磁兼容性和可靠性的提升。

2.2 智能設(shè)備的利用可編程序代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器保護(hù)邏輯，同時(shí)利用光纖和數(shù)字信號(hào)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的強(qiáng)電模擬信號(hào)，能夠有效的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)故障的自動(dòng)監(jiān)測與診斷，極大的降低了系統(tǒng)停電檢修的次數(shù)，促進(jìn)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的大幅度提升。

2.3 將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)充分引入到一次設(shè)備和二次設(shè)備的運(yùn)行中，能夠有效的減少接線的數(shù)量，降低接線的復(fù)雜性，同時(shí)可以利用光纜實(shí)現(xiàn)大批量數(shù)字信號(hào)的傳輸，保證信息的安全性。

2.4 促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益的大幅度提升。智能設(shè)備的應(yīng)用，促進(jìn)了變電站設(shè)備的可操作性提升，因此在進(jìn)行設(shè)備選型時(shí)，可以根據(jù)不同的供應(yīng)商的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，從而選擇最優(yōu)化的配置，避免設(shè)備重復(fù)購置造成的資金浪費(fèi)。同時(shí)，在設(shè)備的集成效率方面也有明顯提升，對(duì)于現(xiàn)場能夠?qū)崿F(xiàn)即時(shí)的監(jiān)測與維護(hù)，節(jié)約了大量的時(shí)間。智能設(shè)備的應(yīng)用，促進(jìn)了系統(tǒng)自身智能化水平的提升，有效的減少了人力資源的投入，這在降低成本、提高經(jīng)濟(jì)效益方面也體現(xiàn)出了重要的作用。

3 智能變電站技術(shù)特點(diǎn)

3.1 智能變電站的分層體系結(jié)構(gòu)

智能變電站系統(tǒng)分為過程層、間隔層、站控層三個(gè)層次體系。過程層包含由一次設(shè)備和智能組件構(gòu)成的智能設(shè)備、合并單元和智能終端，促進(jìn)了變電站的電能分配、變換、傳輸及其測量、控制、保護(hù)、計(jì)量、狀態(tài)監(jiān)測等相關(guān)功能的實(shí)現(xiàn)。根據(jù)國網(wǎng)相關(guān)導(dǎo)則、規(guī)范的要求，保護(hù)應(yīng)直接采樣，對(duì)于單間隔的保護(hù)應(yīng)直接跳閘，涉及多間隔的保護(hù)宜直接跳閘。智能變電站的站控層包含自動(dòng)化系統(tǒng)、站域控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、對(duì)時(shí)系統(tǒng)等子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站中的信息數(shù)據(jù)測量和控制，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控、操作閉鎖以及同步相量采集、電能量采集、保護(hù)信息管理等相關(guān)功能。

3.2 智能一次設(shè)備

在電網(wǎng)的組成結(jié)構(gòu)中，高壓設(shè)備是其中一項(xiàng)基礎(chǔ)性的組成部分，同時(shí)也是智能化電網(wǎng)建設(shè)過程中的主要環(huán)節(jié)。在智能一次設(shè)備中，通過傳感器對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行情況的全面監(jiān)測，這也是當(dāng)前智能化變電站建設(shè)的一個(gè)主要任務(wù)。變電站智能化設(shè)備的運(yùn)行過程中，只要保證其滿足相關(guān)的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，便可以實(shí)現(xiàn)智能一體化的設(shè)計(jì)需求，其中包括傳感器的設(shè)計(jì)、一次設(shè)備的設(shè)計(jì)以及其他部件的設(shè)計(jì)，以此來實(shí)現(xiàn)變壓器、斷路器等設(shè)備的有效運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)智能變電站中一、二次設(shè)備的有效融合。

3.3 智能變電站應(yīng)實(shí)現(xiàn)的拓展功能

智能變電站應(yīng)實(shí)現(xiàn)的高級(jí)應(yīng)用功能包括：設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、基于多信息融合技術(shù)的綜合故障診斷、防誤功能擴(kuò)展應(yīng)用、智能告警及事故信息綜合分析決策、智能操作票系統(tǒng)等。智能變電站設(shè)備首先應(yīng)實(shí)現(xiàn)廣泛的在線監(jiān)測體系功能的構(gòu)建，從而建立更為穩(wěn)定可行的設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)。智能變電站的發(fā)展中，可通過對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)獲取、各種智能電子裝置的故障和動(dòng)作信息及信號(hào)同路狀態(tài)等的搜集和數(shù)據(jù)的獲取建立了較為完善的信息監(jiān)測體系。從而能建立具有全面發(fā)展和經(jīng)濟(jì)效益并行的監(jiān)測管理體系。

4 結(jié)束語

當(dāng)前，智能化設(shè)備已經(jīng)在變電站中獲得了廣泛的應(yīng)用，尤其是很多新建的數(shù)字化變電站的建設(shè)過程中，智能設(shè)備的應(yīng)用范圍也在不斷的拓寬。然而，要實(shí)現(xiàn)真正的數(shù)字化變電站在技術(shù)方面仍然存在著一定的難度，需要不斷的進(jìn)行探索與創(chuàng)新，才能使我國變電站建設(shè)逐漸向著數(shù)字化全面更新，因此，我們需要不斷的進(jìn)行更加深入的研究，以此促進(jìn)變電站智能設(shè)備的全面應(yīng)用。

[1]林明宇.數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中以太網(wǎng)交換機(jī)的選擇[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2009（01）

[2]林學(xué)軍.調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)變電站智能設(shè)備遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)分析[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2011（17）

[3]牛丙震，徐淑文.精益生產(chǎn)方式在變電站智能化改造中的實(shí)踐[J].中國電力教育，2012（27）

[4]馬云.變電站智能化改造工程安全管理的探討[J].中國電力教育，2011（36）

[5]肖啟繁.無人值守變電站智能監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)及功能[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2012（06）

[6]趙珊珊，張東霞，印永華.智能電網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[J].電網(wǎng)技術(shù)，2009（19）

[7]盧永，甘德強(qiáng)，John N.JIANG.美國智能電網(wǎng)和分布式發(fā)電重點(diǎn)方向的調(diào)研分析[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2010（09）