一次设备智能化技术在智能变电站的应用研究

一次设备智能化技术在智能变电站的应用研究

方丽娟

广州市电力工程设计院有限公司广东广州510000

摘要：智能变电站是智能电网建设的重要组成部分。与传统变电站相比较，智能变电站的优势在于一次设备的智能化。智能变电站的稳定运行与一次设备的智能化有着非常紧密的联系。随着社会的不断发展，人们对用电量的需求越来越大，一次设备的智能化技术让智能变电站能够正常、可靠地运行，为人们提供更加优质的用电服务。

关键词：智能变电站；一次设备；智能化技术；分析探讨

自我国步入电气时代以来，一次设备智能技术的应用效率也逐步得到了提升。为了能够让智能变电站的运行更加安全可靠。需要对一次设备智能技术进行全面性分析。在目前，一次设备智能技术已经得到了较为广泛的应用，智能变电站的结构体系也在逐步优化和更新。所以，对一次设备智能化技术进行全面的探讨，意义深远。

1.智能变电站概念及其建设目标

智能变电站采用先进、环保、集成、可靠、低碳的智能设备，能够自动完成信息采集、测量、计量、保护、在线监测、自诊断等基本功能，支持电网实时智能调节、自动控制、协同互动、在线分析决策等功能。新一代智能变电站技术是在传统变电站技术基础上的不断创新和变革，其不断融合先进、前瞻的新技术，运行经济环保，设备先进适用可靠，使电网运行更安全稳定。新一代智能变电站为集自我保护、控制和管理功能于一体的高度智能体，具备智能化、协同互动、即插即用和集成化等技术特征。新一代智能变电站建设的目标：采用先进的技术手段将站内的高压一次设备高度集成、二次设备高度集成、设备与建筑物高度集成，高度集成设备的设计、制造、调试均在工厂内一体化完成，设备技术先进可靠；新一代智能变电站功能齐全、智能化程度高、调试及维护灵活方便、运行稳定可靠；装配式建设、标准化设计、工厂化加工是新一代智能变电站设备模块化的主要体现；新一代智能变电站内部之间及其与站外的通信准确可靠，结构布局合理，尽可能地节约土地、能源、水、材料等资源，有效减少环境污染和生态破坏；新一代智能变电站具有效率最大化、维护量最小化、资源节约化、环境友好化、信息资源最优化的优势；新一代智能变电站支持与多级调控中心的信息传输。总之，新一代智能变电站一次与二次设备高度集成，业务一体化，布局合理紧凑，低能耗且高环保，支撑调控一体化。

2.智能变电站的特点

对于智能化变电站而言，它的特点是多方面的，比如一次设备的智能化、运行控制的智能化、信息资源共享的智能化、决策分析的智能化等等，正是由于这些显著的特点，才使得智能变电站与传统变电站相比，具有十分明显的优势。同时，在智能变电站中，它最重要的基础就是高性能、可靠度高的电气设备设施，而它的关键就在于电网的自动化控制与管理。从当前的趋势来看，智能电网的发展方向是功能的集成化、信息的数字化以及结构的紧凑化。

3.智能变电站的结构

智能变电站的结构主要包括：过程层、间隔层和站控层。过程层的主要作用就是对电力运行时的电气量进行测量，对电气设备的运行参数进行检测和对驱动过程进行测试。站控层的主要作用是对智能变电站的动态信息进行实时监控，不断地更新数据库，并保证历史数据的有效性。在监控实时数据的过程中，还要及时对相关信息进行输送。站控层具有监控、操作、参数修改等方面的功能，还可以对变电站故障进行自动分析和维护。间隔层的主要功用是收集数据信息，保护一次智能设备，并对收集的信息进行一系列的处理。最重要的是间隔层可以让过程层和站控层之间得到有效地联系与沟通，保证智能变电站的安全性。

4.一次设备智能技术在智能变电站的应用

4.1智能技术的综合应用

4.1.1主变压器的智能化

在油中的溶解气体应具有在线监测功能，例如，温度负荷在线监测、局部放电在线监测、套管绝缘在线盗测等单元，能够通过变压器将油溶解气体，产生局部放电，在套管的绝缘介损应具有一些在线检测功能，例如，油泵状态、风扇状态、油位、油温、温度负荷趋势、泄漏电流值、电容值等。

4.1.2开关设备智能化。

在GIS密度的微水在线监测系统中能够对SF6气体的密度作微水的监测，GIS的在线监测系统能够实现GIS局放的在线监测功能。通过温度传感器能够对GlS的内部温度数据进行采集，直观地对GIS内部温度变化情况进行观察。局部放电监测是GIS的在线监测方法，通过制造GIS设备，能够对其他杂物和导电粒子进行安装和维修工作，使得电极的表面会产生的毛刺、耐伤等损伤。断路器在在线监测系统中能够测量出SF6气体的密度，通过断路器的储能时间、储能状态、储能电机电流波形、特征分合闸速度等参数在线监测出来。

4.1.3电子式互感器

对于变电站运行的实时信息测量数字化的主要设备之一就是电子式互感器。对于电网的动态观测情况，能够使得继电保护的可靠性得到提高。为了能够将电力系统的运行整体水平得到提高，需要具有准确的电压动态测量和电流。电子式互感器的原理就是电磁感应，采用罗氏线圈的方式，能够对电感、电容、电阻等方式进行分止。罗氏线圈缠绕在环状的非铁磁性的骨架上。对于电子式互感器的高压平台，需要具备电源供电的电子电路方式，通过模拟的形式来采集数值，然后通过光纤将数字信号传输到二次的计量、保护、测控系统中。

4.2自动调谐消弧线圈

智能变电站自动调谐消弧线圈的一次设备主要有接地变压器、消弧线圈、有载分接开关、阻尼电阻箱、电子式电压互感器和电子式电流互感器，其二次设备承担控制任务。二次设备实时对消弧线圈的电压和电流进行测量，并能自动计算系统的电容电流，通过控制消弧线圈的电感值来实现对系统无功的补偿。一次设备和二次设备布局紧凑，集成化程度高，即集中布置就地控制，且控制简单、灵活、可靠。目前自动消弧线圈的一次设备和二次设备基本都由同一个厂家生产，未来基于全站数字化技术和IEC61850标准，可以实现不同厂家的一次设备与二次设备的互联。

4.3电力电子变压器与超导变压器

随着大功率控制技术及电力电子技术的快速发展，电力电子变压器作为新型电力变压器正日益受到关注并快速发展。电力电子变压器不仅能够进行能量的转换与电压的变换，且无需任何辅助设备和附加控制就可实现改善电能质量、控制系统潮流、自我检测与诊断、自保护、无功补偿等功能。分布式可再生能源具有随机性、间隙性、波动性、分散性、交直流兼有的特点，而电力电子变压器能够灵活稳定地将分布式可再生能源并入电网。电力电子变压器技术的不断发展转向一个新的方向。高温超导变压器的线圈由高温超导材料绕制而成，变压器运行损耗低，过负荷能力强。高温超导变压器采用液氮作为冷却介质，环保，体积小，重量轻。应加大推进高温超导变压器技术的攻关工作。

4.4故障自动诊断功能的实现

在设备发生故障时，能及时地对设备进行故障分析，评估出故障的部位以及严重程度。通过大规模的发电得知电网需要具有极高的灵活性，一次设备智能化能够满足此类要求。通过一次设备能够将智能化的信息传输到信息一体化平台中，对变电站的状态监测系统进行建设，对于一次设备重要参数的在线监测，能够提供给电网管理设备基础的数据支撑。对于实时状态信息可以在专家进行系统的分析处理工作后作出初步的判定决策，使得站内的智能设备自诊断功能能够得以实现。将智能组件的投入使用，不应该对一次设备的正常运行产生一定的影响：智能组件能够自动连续地进行存储、监测和数据处理工作；在智能组件中应具备自检和报警的功能；使得智能组件能够具有合理的监测灵敏度和较好的抗干扰能力；使得监测结果能够更佳可靠。

结论

当前，在社会经济与科学技术的不断进步与发展过程中，一次设备的智能化水平越来越高，而且它在智能变电站中的应用也越来越广泛。为了切实保障智能变电站电网运行的稳定、安全、可靠，应该不断进行一次设备智能化技术的创新，只有一次设备的智能化水平得到有效提高，才能促进整个智能变电站智能化水平的提高，从而为电网的规划与建设提供有力的保障。

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