智能变电站中电力一次设备的智能化设计及发展探析

智能变电站中电力一次设备的智能化设计及发展探析

陈通 张纬怡 李星宇

国网江苏省电力有限公司镇江供电分公司 江苏省镇江市 212000

摘要：随着时代的发展，科学技术的发展给人类社会带来了飞跃进步，同时也带动着能源系统发生了根本性的变化。电力时代是随着科学技术发展而发展的能源时代。以前在施工中都广泛使用了电力一次设备，随着科技发展也发生了更新迭代。

关键词：智能变电站；电力一次设备；智能化设计；发展探析 

引言

一次设备是变电站运行的一大重要装置，其功能的正常发挥直接关系着整个变电站运行效率与安全稳定性。基于变电站一次设备检修与试验技术，定期对变电站进行维修养护，不仅可及时排除并处理变电站一次设备运行中的安全隐患与故障，还可保障变电站一次设备的安全稳定运行，延长设备使用寿命，从而推动智能电力建设进程。因此，详细分析变电站一次设备的检修与试验技术，具有十分重要的现实意义与实践意义。

1电力一次设备智能化设计的内容

①基础条件。目前，电力一次设备的设计通常基于总线连接拓扑，在通信过程中采用兼容协议原理。但是，随着电气自动化的发展，机电一体化和芯片集成标准发生了很大的变化，使得电力一次设备可以独立于终端。作为通信过程中一种重要的通信协议，不仅要了解硬件和软件，还要了解计算机控制器，所以总线系统需要一个兼容的总线通信协议，控制设备、仪表设备等集成在系统中，对整个系统进行控制。②内容与特点。目前，变电站一次电力设备的智能化设计不再依赖于二次信号、保护系统和自动控制的连接，一次电力设备的设计重点考虑了设备的运行要求而不考虑电气设备的传统设计和电气设备的智能设计。这种设计相对落后，不符合能源系统的要求。智能设计改进了这些缺点，简化了传统设计，提高了一次电力设备的利用率和能源供应系统的可行性。

2智能变电站中电力一次设备的智能化应用发展 

2.1智能化信息平台建设

智能化信息平台是电力一次设备智能化的保障，在电力一次设备智能化设计中发挥了重要的作用。智能化的信息平台是电力一次设备智能化的核心，控制了电力一次设备的自我调节系统、智能组件等智能化设备。在一次设备运行的过程中，自动监测调控系统的响应数据会反应到信息化的平台中，信息平台对电力一次设备运行过程的数据进行实时的监测，完善在线监控的数据库信息，可以及时地发现一次设备在运行过程中的异常数据，传输到用户的终端，方便维修人员及时地了解设备的运行状况。维修人员根据信息平台提供的数据信息，快速找到故障发生的位置，提高了故障处理的效率。

2.2自动监控调节系统

变电一次设备的创新使其具有更好的自调节和自监测功能，能够自动实现外部环境的自动监测。主电力系统的自动控制系统在功能上的有效干扰是标准运行的参数。一旦在运行中检测到电气设备的异常数据，监控系统就能找到异常数据的来源，为一次设备维修人员提供准确的数据支持，提高维修效率。该自动监测系统可灵活应用于一次供电系统。

2.3红外线温度传感技术

开关柜内导电连接点是最薄弱的环节之一，很多因素的存在都会导致接触条件恶化，接触电阻增加。直接导致接触点的温度升高，加剧接触表面的氧化，使局部熔焊或接触松动处产生火花，甚至电弧放电。因此高压电器在负载电流过大时，会因温升过高导致电力设备损坏，影响整个电力系统的正常工作，甚至造成巨大的经济损失。通过红外线温度传感器对开关设备内的关键导电体进行无接触式、快速、可靠的温度检测（最多可同时检测12个设备点）。对于及时、准确地测出电力设备关键点的温度、对于发现并排除故障具有重大意义。

2.4一次设备中断路器智能升级应用分析

为了帮助解决客户存在的问题、满足客户对在线监测功能的需求，可对电力系统的核心元器件断路器进行智能化改造。可实现主回路关键部分运行温度的实时监测、断路器参数的实时监测以及智能的全电机驱动等功能，是支持状态检修维护的远程状态监测系统。智能改造方案主要由智能监控单元、储能电机监控单元、线圈监控单元和具有测温功能的智能触臂4个部分组成。在进行改造时，将智能监控单元直接固定安装在一次电力设备的低压仓室网格板上，将储能电机监控单元、线圈监控单元通过二次电缆与智能监控单元相连，同时将智能触臂连接在原断路器的极柱上。实现同时检测触头温升和断路器二次元件和机械参数的功能。智能监控单元是该改造方案的核心元件，其功能主要包括对开关柜内部主回路的关键接点的运行温度进行实时监测、判断开关柜的内部温度是否超标、提高设备的安全稳定运行程度。能够监测储能电机的储能时间和电流以及断路器合/分闸时间及速度，从而提前发现电机的故障隐患，为断路器诊断及保养提供参考信息。断路器智能触臂部分是带有温度探测与信号发射单元的智能触臂，用来采集触头的实时温度。温度信号的传输是利用无线射频技术进行无线传输，将安装在高压处的测温点与MDC4单元彻底隔离。温度监测模块采用耐受温度高达125℃的技术方案，完全满足开关柜实际运行环境的要求，温度监测模块的供电采用感应CT自取电的方式，有效地延长了使用寿命且安全可靠。储能电机监控单元，即储能电机，配合断路器二次元件及机械特性监测子单元，完成对断路器的电机储能的电压/电流储能工作，完成对储能时间的监测和计算并输出相应的波形，实现实时监测的功能。

2.5变压器自动监测

变压器自动监测，智能变电站主变压器自动监测要使用的油色谱主要可以分为过热型、放电型、油绝缘纸过热性。局部放电监测能够反映油中气体放电以及电晕等缺陷，微水监测能够对油受潮的问题进行监测。目前对变压器状态的自动监测技术取得了一定的进展工作，使监测系统成为了一个独立自主的监测体系，实现了对变压器各部分的构建实时监测。例如，过热型监测方式，一旦数据出现异常，其中的油温过热导致电阻增大，达到一定程度后进行自动报警。变压器智能化的核心是专家诊断系统，主要通过信息平台中的大量数据，对智能化系统运行中的问题进行分析与研究，实现电力一次设备运行状态的智能化诊断，在此过程中要考虑传感器的寿命，对传感器进行定期的检查。

2.6一次设备断路器的电动操作升级改造应用

一次开关柜内部元器件断路器手车增加电动摇入摇出操作功能，是设备实现智能化五遥的过程中不可或缺的一部分。能够以马达带动整个传动机构运行完成断路器手车电动摇进/摇出的操作。当马达停转或失效时，该设备中的离合机构自动分离，芯轴的运动脱离蜗轮蜗杆传动，即采用手动摇进/摇出手车。电机驱动手车控制单元为保护断路器手车电动底盘车开发的多功能控制器，在驱动电机运转受阻（如安装不到位或机构因其他原因导致不畅）达到保护条件时，立即对电机进行制动，并逆向驱动电机解除闷车卡死状态，让电动转手动成为可能。它还能独立完成电机驱动与各种运行状态间的切换工作，可替代原控制方式中的多个自保持继电器与中间继电器，减少电气节点，增加系统的可靠性，并且便于维护。

结语

随着经济的快速发展和科学技术的不断进步，人们的物资生活和精神生活需求越来越大，企业生存和发展的压力也越来越大，对技术改革和技术创新倍受重视，因此，电力一次设备智能化发展，提升企业价值的同时，促进了变电站安全、高效、智能运行，更好地为国民和社会提供服务。

参考文献

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[3]张记飞. 智能变电站一次设备在线监测系统研究和设计[D].山东大学,2017.