周祥龍

【摘 要】自動(dòng)化變電站是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的組成部分，是電氣工程自動(dòng)化建設(shè)的重要工作任務(wù)。設(shè)備可靠是變電站堅(jiān)強(qiáng)的基礎(chǔ)，綜合分析、自動(dòng)控制是變電站智能的關(guān)鍵，信息化、集成化、緊湊化、狀態(tài)化和高效化是發(fā)展方向和目標(biāo)。近些年來(lái)，變電站自動(dòng)化改造成為了電氣工程自動(dòng)化的主要發(fā)展趨勢(shì)，文章首先介紹了國(guó)內(nèi)外對(duì)自動(dòng)化變電站的研究現(xiàn)狀，提出通過(guò)自動(dòng)化改造解決傳統(tǒng)變電站存在的問(wèn)題，說(shuō)明了本文研究的意義和內(nèi)容，為電氣工程自動(dòng)化的建設(shè)與發(fā)展添磚加瓦。

【關(guān)鍵詞】電氣工程；自動(dòng)化；現(xiàn)狀；建設(shè)

引言

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)用電負(fù)荷發(fā)生了迅猛的增長(zhǎng)，采用傳統(tǒng)的基于微處理器和以太網(wǎng)通信的自動(dòng)化系統(tǒng)已無(wú)法滿足當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展需求，傳統(tǒng)變電站由于電纜繁雜和眾多干擾等因素嚴(yán)重影響了一次設(shè)備和二次設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)電纜雜亂容易誘發(fā)電氣事故，給變電站安全運(yùn)行造成嚴(yán)重威脅。與傳統(tǒng)變電站不同，智能變電站通過(guò)采用新型的二次設(shè)備、智能自動(dòng)控制技術(shù)、測(cè)控保護(hù)等技術(shù)，對(duì)變電站的保護(hù)、綜合自動(dòng)化、系統(tǒng)穩(wěn)定性等提出了更高、更嚴(yán)格的要求。智能電網(wǎng)中各領(lǐng)域的研究成為我國(guó)和國(guó)際電力發(fā)展的新熱點(diǎn)，作為電網(wǎng)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，自動(dòng)化變電站是我國(guó)建設(shè)智能電網(wǎng)的重要樞紐，同時(shí)也是堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)的基礎(chǔ)。

1、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

二十世紀(jì)初，美國(guó)就開(kāi)始探索智能電網(wǎng)。2006 年，美國(guó)科羅拉多博爾德市宣布建設(shè)首個(gè)城市智能電網(wǎng)，通過(guò)大數(shù)據(jù)對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行控制和調(diào)度，有效提高了供電可靠性和穩(wěn)定性，同時(shí)，用戶可以實(shí)時(shí)了解電價(jià)、用電情況，有了更多的個(gè)性化選擇。

近十年來(lái)，智能電網(wǎng)在歐洲國(guó)家也得到了快速發(fā)展，通過(guò)采用新型電氣設(shè)備和智能控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的綜合自動(dòng)化和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。2005 年歐洲首次提出智能變電站概念，結(jié)合 2008 年發(fā)布的智能電網(wǎng)建設(shè)戰(zhàn)略技術(shù)規(guī)劃藍(lán)圖報(bào)告，歐洲詳細(xì)闡釋了智能變電站的未來(lái)發(fā)展規(guī)劃。日本和韓國(guó)受制于自身能源短缺特點(diǎn)，主要通過(guò)風(fēng)能、太陽(yáng)能等新能源大力開(kāi)展智能電網(wǎng)建設(shè)，2009 年設(shè)立智能電網(wǎng)研究中心，開(kāi)展智能電網(wǎng)綜合自動(dòng)化試驗(yàn)并投入運(yùn)行。2009 年，我國(guó)數(shù)據(jù)化程度最高的蘭溪智能變電站完成改造，通過(guò)采用高級(jí)應(yīng)用程序、一體化設(shè)備、控制保護(hù)等自動(dòng)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了信息一體化和狀態(tài)可視化，有效提升了供電可靠性。隨著自動(dòng)化技術(shù)的日益發(fā)展，國(guó)內(nèi)各地區(qū)相繼建設(shè)了自動(dòng)化變電站和傳統(tǒng)變電站自動(dòng)化改造，基于一體化設(shè)計(jì)理念，運(yùn)用了先進(jìn)的智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了智能變電站的高效性、可靠性和穩(wěn)定性。

2、變電站自動(dòng)化改造方向分析

隨著計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理能力及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)水平的不斷提升，智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)和安全自動(dòng)裝置等大部分設(shè)備都已經(jīng)相互連接，利用計(jì)算機(jī)通信方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換、信息共享。而常規(guī)變電站一次設(shè)備和二次設(shè)備間的連接則是通過(guò)二次電纜，利用二次電氣回路進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，這是智能變電站與常規(guī)變電站最大的不同。通過(guò)上述對(duì)比分析，我們應(yīng)從以下幾方面對(duì)傳統(tǒng)變電站進(jìn)行自動(dòng)化改造：

（1）一次設(shè)備的自動(dòng)化改造：傳統(tǒng)變電站的電流互感器及電壓互感器輸出的均是模擬量，必須通過(guò)采樣，通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量，使其與數(shù)字化設(shè)備接口匹配。為解決二次側(cè)系統(tǒng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜、輸出增多、負(fù)載能力增加的問(wèn)題，必須提高一次設(shè)備自動(dòng)化程度。

（2）二次設(shè)備的自動(dòng)化改造：二次設(shè)備型號(hào)種類繁多，且采用各自特定的專用通信協(xié)議，這無(wú)形中增加了自動(dòng)化改造的困難度，因此，在自動(dòng)化改造中，必須提高二次設(shè)備相互間的兼容性。

（3）優(yōu)化二次回路：由于常規(guī)變電站二次設(shè)備功能單一、相互獨(dú)立，導(dǎo)致二次回路種類多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、信息共享度低，因此，在自動(dòng)化改造中需要優(yōu)化二次回路。

3、智能電網(wǎng)變電站自動(dòng)化改造原則

3.1安全可靠原則

常規(guī)變電站自動(dòng)化改造首先要確保變電站自動(dòng)化改造后安全運(yùn)行的可靠性水平不能下降。所以常規(guī)變電站在進(jìn)行自動(dòng)化改造的時(shí)候，要嚴(yán)格按照國(guó)家電網(wǎng)公司制定的規(guī)章制度進(jìn)行改造。

3.2經(jīng)濟(jì)實(shí)用原則

常規(guī)變電站自動(dòng)化改造應(yīng)本著“運(yùn)行可靠性高，改造成本低，運(yùn)營(yíng)效率高”的原則。根據(jù)變電站的重要程度、設(shè)備運(yùn)行情況等，使改造后智能電網(wǎng)運(yùn)行可靠性高、運(yùn)營(yíng)效率高、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用。

3.3 因地制宜原則

常規(guī)變電站自動(dòng)化改造應(yīng)在國(guó)家電網(wǎng)公司的總體規(guī)范下，根據(jù)每一個(gè)變電站的特點(diǎn)，再制定出詳細(xì)的、有針對(duì)性的改造方案。

4、變電站自動(dòng)化改造具體實(shí)施計(jì)劃

常規(guī)變電站的自動(dòng)化改造工程是一個(gè)綜合性的大型變電類施工項(xiàng)目，涉及到線路臨時(shí)搭接、大量一次設(shè)備及構(gòu)架起吊、安裝和調(diào)試；高空作業(yè)較多，工藝流程相對(duì)復(fù)雜；本次工程工期長(zhǎng)，階段性操作任務(wù)多，且施工階段現(xiàn)場(chǎng)人員眾多，工作地點(diǎn)較分散，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控有一定難度；具有易發(fā)生觸電傷害、高空墜落、生產(chǎn)過(guò)程連續(xù)性強(qiáng)易引發(fā)疲勞等特點(diǎn)。因此，改造時(shí)需做好運(yùn)行設(shè)備與改造設(shè)備的隔離和安措，做到技術(shù)措施、安全措施層層保證。在常規(guī)變電站的自動(dòng)化改造的過(guò)程中，為了縮短技術(shù)改造的工期，降低由于設(shè)備的停役而帶來(lái)的安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)，需要制定出合理的技術(shù)改造的實(shí)施方案。常規(guī)變電站的自動(dòng)化改造總體可以分為兩個(gè)階段：第一個(gè)階段，主要是完成變電站內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的鋪設(shè)和智能變電站的主系統(tǒng)的構(gòu)建和調(diào)試工作，這個(gè)階段設(shè)備不停電。第二個(gè)階段，設(shè)備的停役改造，從公共設(shè)備開(kāi)始針對(duì)每一個(gè)間隔進(jìn)行改造。以下的工作內(nèi)容主要是在第一個(gè)階段，設(shè)備部停電時(shí)完成：

（1）鋪設(shè)變電站網(wǎng)絡(luò)和光纜，并對(duì)光纖進(jìn)行衰耗測(cè)試，避免在敷設(shè)過(guò)程中出現(xiàn)損傷；

（2）對(duì)整個(gè)變電站進(jìn)行連接和組網(wǎng)并且鋪設(shè)站層和過(guò)程網(wǎng)絡(luò)，并做好相對(duì)應(yīng)的測(cè)試；

（3）建設(shè)變電站智能設(shè)備和單元，并對(duì)各單元進(jìn)行調(diào)試；

（4）針對(duì)母差及主變進(jìn)行多間隔保護(hù)的安裝，并對(duì)110k V刀閘、電流互感器、電壓互感器、110k V避雷器進(jìn)行高壓試驗(yàn)，對(duì)電流互感器開(kāi)展特性試驗(yàn)；

（5）將時(shí)鐘同步接入網(wǎng)絡(luò)，對(duì)信息進(jìn)行同步采樣；

（6）將變電站層網(wǎng)絡(luò)、調(diào)度中心與監(jiān)控中心的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，連接完成后做好相關(guān)的測(cè)調(diào)工作；此時(shí)即完成了變電站改造的全部準(zhǔn)備工作，常規(guī)變電站自動(dòng)化改造工作就進(jìn)入了設(shè)備停電階段。

結(jié)束語(yǔ)

本次改造與建設(shè)極大地提升了變電站的自動(dòng)化水平。全站通訊實(shí)現(xiàn)信息建模標(biāo)準(zhǔn)化、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化、全站通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化（遵循DL/T 860標(biāo)準(zhǔn)），為變電站和電網(wǎng)之間的溝通提供標(biāo)準(zhǔn)可靠的解決方案。全站實(shí)現(xiàn)保護(hù)測(cè)控一體化，采用集中式錄波裝置，減少了設(shè)備的數(shù)目，簡(jiǎn)化了設(shè)備之間的二次連線，降低了系統(tǒng)的故障；設(shè)備之間還具備了相互操作性，使設(shè)備的更新和維護(hù)更加簡(jiǎn)便，調(diào)試時(shí)間也大大降低，工作效率得到大幅度的提升；此外，減少了二次設(shè)備屏位，減小了變電站設(shè)備占地面積，便于變電站的擴(kuò)建及自動(dòng)化系統(tǒng)的擴(kuò)充。對(duì)一次設(shè)備安裝以變壓器、斷路器等為重點(diǎn)監(jiān)測(cè)對(duì)象的在線監(jiān)測(cè)單元，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器及斷路器存在的問(wèn)題，為實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修及全壽命周期管理奠定了基礎(chǔ)。站控層高級(jí)應(yīng)用功能及輔助功能的采用，提升了變電站的運(yùn)行管理水平，符合智能電網(wǎng)的建設(shè)發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊志宏，周斌，張海濱，等.智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)新方案的探討[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2016，40（14）：1-7.

[2]張延旭，蔡澤祥，龍翩翩，等.智能變電站通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)故障診斷模型與方法[J].電網(wǎng)技術(shù)，2016，40（6）：1851-1857.

[3]葉遠(yuǎn)波，孫月琴，黃太貴，等.智能變電站繼電保護(hù)二次回路在線監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2016，44（20）：148-153.

[4]篤峻，葉翔，葛立青，等.智能變電站繼電保護(hù)在線運(yùn)維系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究及實(shí)現(xiàn)[J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2016，36（7）：163-168.

[5]韓宇奇，郭嘉，郭創(chuàng)新，等.考慮軟件失效的信息物理融合電力系統(tǒng)智能變電站安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2016，36（6）：1500-1508.