箱式变电站智能化应用浅析

箱式变电站智能化应用浅析

刘佰强 卢燕丹

华仪电气股份有限公司 浙江省温州市 325600

摘要：预装式变电站简称“箱式变电站”，在我国输配电系统中有着广泛的应用，促进了输配电设备的发展。伴随着科技水平的发展，智能化概念日益普及，通讯的全面覆盖，输配电成套设备的智能化是今后发展的必然趋势。为了使箱式变电站在电网系统中更好的得到应用，箱式变电站需与智能化相结合，这就需要通过对箱式变电站的各项参数和可实现智能化的部位进行分析与研究，并且结合现有的通讯条件及不同箱变使用环境及对智能化程度的需求，来提高箱式变电站的智能化水平。

关键词：箱变式电站；智能化；应用

国内常见的箱式变电站主要有美式箱式变电站、欧式箱式变电站、光伏箱式变电站、风电箱式变电站、地埋式箱式变电站、铁路箱式变电站等几种。箱式变电站在电网系统中主要起着升降电压及保护线路的的作用，是电网系统中不可或缺的一部分，对于我国输配电技术的发展有着一定的促进作用。随着国内箱式变电站多年的发展，在电气功能、外型尺寸、外观样式、使用环境等方面取得了突破性的成果，弥补了箱式变电站最初引入国内时存在的的一些问题和弊端。随着当前我国科技水平的飞速发展，智能化在各行各业的应用，国家电网也要求输配电产品向着智能化方向发展。故与智能化相结合是我国箱变式电站发展的必然趋势，这就要求我们做好箱变式电站智能化应用分析工作。

1箱式变电站的概述

1.1箱式变电站的优点分析
　　箱式变电站相比较于以往的土建配电房，有着高低压系统一体化、生产制造成本低、外形尺寸紧凑、占地面积小、运输便捷、可预制等特点。箱式变电站高低压系统一体化的特点使其在对电网中电压升降工作时有着一定的独立型，减少了外部系统、环境等因素对其的干扰，它的高低压开关设备与电网相连，高低压开关设备对配电线路起到了保护监测作用，避免或降低了电气事故的发生的概率。当有电气故障发生时，箱式变电站的运输便捷、可预制的优势，能快速的进行线路上设备的维修及更换，大幅度减少了系统故障的停电时间。

1.2箱式变电站发展

欧式箱式变电站和美式箱式变电站是目前国内城乡电网中主要的两种箱变。科锐公司于20世纪90年代将美式箱变引入中国。美式箱式有着占地面积小，造价成本低的优点，但是中性点接地，配电变压器必须是油浸式变压器，温升过高，无法实现自动化操作等一系列原因使得美式箱变在电网的使用受到了限制。欧式箱变由施耐德公司于20世纪80年代引入中国。相比于美式箱变，欧式箱变的性能稳定，可以实现自动化功能，外形美观等特点，更加适合我国的输配电电网。随着微电子技术的发展，智能化的广泛普及，有线通讯技术的成熟，5G网络的大范围覆盖这一系列的有利条件为箱式变电站的智能化发展提供了可靠的科技技术支持。

1.3箱式变电站的布局

根据对箱式变电站高压室、变压器室、低压室的排布方式，“品”字型和“目”字型的三室布局是国内箱变主流的布置方式，即将高压室、变压器室、低压室呈品”字型和“目”字型的结构在箱式变电站内进行排布。美式箱变由于外型尺寸的紧凑的特点，其布局方式多为“品”字型布局。欧式箱变则“品”字型和“目”字型都是其常见的布置方式。除此之外，部分箱变将高低压室与变压器室呈上下方式进行布局，如地埋式箱变，其结构特点是将变压器放入土建事先制作完成的基坑中，将高低压室制作成开闭所的样式，将基坑进行覆盖，此类箱变对变压器的防护等级的要求较高，地埋变的变压器防护等级可达到IP68。

2箱式变电站的智能化分析

2.1箱式变电站的主要智能化设备

箱式变电站常见的智能化终端设备有DTU、RTU、TTU等。DTU常用于开关设备的位置信号、电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、电能量等数据的采集与计算，对开关进行分合闸操作，实现对馈线开关的故障识别、隔离和对非故障区间的恢复供电。TTU用于监测并记录配电变压器运行工况，根据低压侧三相电压、电流采样值，每隔1至2分钟计算一次电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、功率因数、有功电能、无功电能等运行参数。RTU是一种远端测控单元装置，负责对现场信号、工业设备的监测和控制，是铁路箱式变电站常用的智能化终端设备。

2.2箱式变电站运行维护的智能化

箱式变电站的开关柜内主要断路器具有通讯功能，且箱式变电站配备了DTU、RTU、TTU等智能化终端装置。通过后台的监测和控制，整座箱变可以实现四遥功能（遥控、遥测、遥信、遥调），即运行维护人员可在监控室对这座箱变的三相电流电压、有功功率、无功功率、功率因数、有功电能、无功电能等电量、断路器的分合故障状态、变压器的运行情况等参数进行监控，结合断路器的电动操作机构控制主要断路器分合。通过断路器的通讯功能，调整断路器的整定电流等参数。

2.3箱式变电站主要的通讯方式

目前用于箱式变电站主要的有线通讯方式有光纤线，以太网，RS485通讯,RS232通讯,HDMI线，USB线，其中光纤线和RS485线可实现长远距离的通讯。随着5G的大面积覆盖，箱式变电站也可以使用无线技术进行智能化通讯。在通讯过程中常见的通讯协议有Modbus 通讯协议和ProfiBus 通讯协议。由于Modbus 通讯协议具有标准、开放、使用成本低、传输兼容性好可以支持多种电气接口，如RS-232、RS-485等，还可以在各种介质上传送，如双绞线、光纤、无线等特点，使用最为广泛。

3箱式变电站智能化的应用分析

3.1城乡电网中箱式变电站智能化应用

城乡电网是日常生活中最为重要和最常见的输配电系统，其中箱式变电站更是不可或缺的一部分，箱式变电站的智能化可以为城乡电网稳定的运行提供更好的保障。在箱式变电站运行时，通过智能化终端设备，将箱式变电站运行时的电量参数及时反馈到监控后台并记录。当出现故障时，可及时发现问题，制定检修方案，第一时间赶赴现场进行故障排除，缩短了故障发生到故障排除期间的停电时间，减少了因停电带来的损失。对于偏远地区的箱式变电站，也可通过智能化对其进行监测及操作，大大的降低电力操作人员的工作强度，减少了人工的成本，提供了电网的使用率。

3.2铁路运输系统箱式变电站的智能化应用

城市轨道交通的发展促进各个地区之前的交流和经济发展。客运铁路线上的箱式变电站的智能化起着非常重要的作用，配合RTU装置，箱式变电站向后台发送箱变内高压负荷开关和接地开关的分合位置、远方就地操作方式、熔断器熔断信号、绝缘气体低气压信号，低压断路器的分合位置、远方就地操作方式、UPS的运行情况，配电变压器的温度，箱变内的湿度、温度及烟感的信号。测量并向后台发送高低压进出线回路的三相电流、电压电量值。配合断路器的电动操作机构，实现短路的分闸，合闸，故障复位等一系列功能。铁路箱变的双侧进出线及变压器结合智能化终端，为铁线上的供电保驾护航。

3.3风力发电中箱式变电站的智能化应用

风力资源做为一种绿色环保的能源，今年来被广泛的开发，其中风力发电是利用风力资源的重要途径之一。风电场的每一座风机塔筒的边上都会有一座风电箱式变电站，其作用是将风机的660V的低压电升为高压电，接入电网。由于每座箱变的距离较远，检测维护需要的人工较多，这就需通过智能化将箱式变电站运行时的电压、电流、断路器的分合位置、配电变压器的绝缘油油温、瓦斯信号、油位信号等参数通输至后台，统一监测。减少人工成本，提高了风力发电系统运行的稳定。

4小结

以上是对我国的箱式变电站发展情况以及智能化情况应用的分析，箱式变电站的引入改善我国过去的土建变电站中所存在的一些问题，推动了输配电技术的发展。随着我国科学技术水平飞速的进步，简单的箱式变电站仅能满足基本用电的需求，而在监测设备运行情况方便略显不足，这就需要引入智能化技术，使箱式变电站向着智能化的方向发展，从而提高对箱式变电站的监测，降低人工成本，提高经济效益，保证输配电系统的稳定运行。

参考文献：

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