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智能變電站運(yùn)行維護(hù)系統(tǒng)的探究
隨著一次開(kāi)關(guān)設(shè)備等逐漸向智能化單元方向發(fā)展，電子式電壓電流互感器技術(shù)日趨成熟，以下是小編搜集整理的一篇探究智能變電站運(yùn)行維護(hù)系統(tǒng)的論文范文，歡迎閱讀參考。
【摘要】本文首先介紹智能變電站技術(shù)特點(diǎn)，針對(duì)某110kV智能變電站設(shè)備檢修、在線監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)分析診斷技術(shù)等方面提出了建議，以便能夠?qū)χ悄茏冸娬镜陌l(fā)展和電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供參考。
【關(guān)鍵詞】110kV;智能變電站;IEC61850;運(yùn)行維護(hù)
1.智能變電站概念
智能變電站就是使變電站的所有信息采集、傳輸、處理、輸出過(guò)程由過(guò)去的模擬信息全部轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，并建立與之相適應(yīng)的通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)智能變電站的基本要求是設(shè)備之間的通信是以數(shù)字方式傳遞及共享信息。隨著一次開(kāi)關(guān)設(shè)備等逐漸向智能化單元方向發(fā)展，電子式電壓電流互感器技術(shù)日趨成熟，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在自動(dòng)化系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)協(xié)議IEC61850標(biāo)準(zhǔn)正式頒布，智能變電站的應(yīng)用推廣已經(jīng)具備了相應(yīng)的條件。
2.智能變電站簡(jiǎn)介
智能變電站是指按照IEC61850標(biāo)準(zhǔn)分站控層、間隔層、過(guò)程層構(gòu)建，采用IEC61850數(shù)據(jù)建模和通信服務(wù)協(xié)議，過(guò)程層采用電子式互感器等具有數(shù)字化接口的智能一次設(shè)備，以網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了變電站監(jiān)測(cè)信號(hào)、控制命令、保護(hù)跳閘命令的數(shù)字化采集、傳輸、處理和數(shù)據(jù)共享，可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化二次功能、程序化操作、智能化功能等的變電站。
智能變電站系統(tǒng)與傳統(tǒng)的變電站相比具有以下顯著特征：
1)二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化：取消控制電纜，二次設(shè)備間用通信網(wǎng)絡(luò)交換采樣數(shù)據(jù)、運(yùn)行狀態(tài)和控制命令等信息。
2)一次設(shè)備智能化：采用數(shù)字輸出的電子式互感器、智能開(kāi)關(guān)(或傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)配智能終端)等智能一次設(shè)備，設(shè)備信息采用光纖傳輸，實(shí)現(xiàn)對(duì)其的智能化控制。
3)運(yùn)行管理自動(dòng)化：包括自動(dòng)故障分析系統(tǒng)、設(shè)備健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和程序化控制系統(tǒng)等自動(dòng)化系統(tǒng)，提升運(yùn)行管理自動(dòng)化水平，減少運(yùn)行維護(hù)的難度和工作量。
某110kV智能變電站改造工程采用完全采用了該種智能變電站結(jié)構(gòu)模式，保護(hù)測(cè)控裝置采用集中式來(lái)實(shí)現(xiàn)，按照變電站結(jié)構(gòu)來(lái)配置保護(hù)測(cè)控裝置，采用雙套集中式保護(hù)測(cè)控裝置。
110kV線路兩條，采用單母線，采用110kV線路雙集中式保護(hù)測(cè)控裝置;35kV雙母線分段，一段母線采用雙套集中式保護(hù)測(cè)控裝置;10kV雙母線分段，一段母線采用雙套集中式保護(hù)測(cè)控裝置;主變兩臺(tái)，一臺(tái)主變采用雙套集中式保護(hù)裝置。10kV側(cè)完全采用電子式互感器，35kV側(cè)、110kV側(cè)采用原來(lái)傳統(tǒng)電壓電流互感器，通過(guò)電壓電流轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換;GPS對(duì)時(shí)系統(tǒng)采用IEEE1588對(duì)時(shí)方式，冗余配置，一臺(tái)采用北斗接收信號(hào)裝置，一臺(tái)采用GPS接收信號(hào)裝置，兩臺(tái)之間實(shí)現(xiàn)冗余切換;過(guò)程層采用IEC61850-9-2數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議和GOOSE網(wǎng)絡(luò)報(bào)文;站控層站控層與間隔層保護(hù)測(cè)控等設(shè)備采用IEC61850-8-1通信協(xié)議。全站采用的是三網(wǎng)合一的方式，也及GOOSE網(wǎng)、SMV網(wǎng)、對(duì)時(shí)網(wǎng)三網(wǎng)合一的組網(wǎng)方式。
3.運(yùn)行維護(hù)分析
3.1修試工作
智能變電站具有操作智能化特點(diǎn)，主要體現(xiàn)在設(shè)備操作智能化，新型高壓斷路器二次系統(tǒng)是采用微機(jī)、電力電子技術(shù)和新型傳感器構(gòu)造，其主要特點(diǎn)包括：
1)執(zhí)行單元采用微機(jī)控制及電力電子技術(shù)代替常規(guī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的輔助開(kāi)關(guān)和輔助繼電器，按電壓波形控制跳、合閘角度，精確控制跳、合閘的時(shí)間，減小暫態(tài)過(guò)電壓幅值。
2)斷路器內(nèi)部的微機(jī)可直接處理設(shè)備信息并獨(dú)立執(zhí)行本地功能，而不依賴于變電站級(jí)的控制系統(tǒng)。
3)非常規(guī)傳感器采用微機(jī)技術(shù)，可獨(dú)立采集運(yùn)行數(shù)據(jù)并早期檢測(cè)設(shè)備缺陷和故障。
4)具有自檢功能，可監(jiān)視斷路器設(shè)備的一次和二次系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí)能及時(shí)報(bào)警，并為狀態(tài)檢修提供參考。斷路器系統(tǒng)的智能性由微機(jī)控制的二次系統(tǒng)、IED和相應(yīng)的智能軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，保護(hù)和控制命令可以通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)到達(dá)非常規(guī)變電站的二次回路系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)與斷路器操作機(jī)構(gòu)的數(shù)字化接口。
因此將來(lái)智能開(kāi)關(guān)的修試工作如交流耐壓試驗(yàn)、絕緣電阻的測(cè)量等必須考慮到這些精密二次設(shè)備的存在，稍有不慎很可能造成設(shè)備損壞。而且評(píng)價(jià)開(kāi)關(guān)的好壞不僅由傳統(tǒng)的絕緣試驗(yàn)和機(jī)械試驗(yàn)參數(shù)決定，還要考慮其中二次設(shè)備的控制、監(jiān)視、數(shù)據(jù)傳輸速率和正確性等指標(biāo)。
智能變電站中的數(shù)字化一次設(shè)備，目前能夠形成產(chǎn)品的主要電子式互感器，主要包括高壓部分的采集器單元、傳輸數(shù)據(jù)(包括提供電源)的光纖以及低壓部分的合并單元等3個(gè)部分。電子式互感器產(chǎn)品有羅氏原理電子式互感器和純光學(xué)電子式互感器，其工作原理與傳統(tǒng)互感器有很大的差別，所以試驗(yàn)的項(xiàng)目和方法已經(jīng)完全不同。修試工作如繞組直流電阻測(cè)量、極性檢查、校核勵(lì)磁特性曲線、誤差試驗(yàn)等試驗(yàn)的方法和實(shí)驗(yàn)設(shè)備都完全不同，而且有些試驗(yàn)項(xiàng)目已經(jīng)不存在，另外還要再添加一些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。
3.2繼保校驗(yàn)
傳統(tǒng)繼電保護(hù)測(cè)試技術(shù)難以適應(yīng)于智能變電站繼電保護(hù)裝置測(cè)試，智能變電站是由智能化一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備分層構(gòu)建、建立在IEC-61850通信規(guī)范基礎(chǔ)之上、能夠?qū)崿F(xiàn)變電站內(nèi)智能電氣設(shè)備間信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站。一次設(shè)備采集信息后，就地轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，通過(guò)光纜上傳測(cè)控保護(hù)裝置，然后傳至后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)和保護(hù)裝置對(duì)一次設(shè)備的控制也是通過(guò)光纜傳輸數(shù)字信號(hào)實(shí)現(xiàn)其功能。傳統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的保護(hù)功能測(cè)試，模擬量輸入、開(kāi)關(guān)量輸入輸出均是通過(guò)物理接線連接的。測(cè)試人員利用繼電保護(hù)測(cè)試儀輸出電流電壓等模擬信號(hào)到繼電保護(hù)裝置的模擬量輸入回路，同時(shí)也可以輸出開(kāi)關(guān)量到保護(hù)裝置的開(kāi)關(guān)量輸入回路，保護(hù)經(jīng)過(guò)故障計(jì)算后滿足動(dòng)作判據(jù)輸出跳閘命令，驅(qū)動(dòng)出口繼電器，使繼電器的觸點(diǎn)閉合，測(cè)試儀的開(kāi)關(guān)量輸入模塊可以監(jiān)視保護(hù)裝置的動(dòng)作觸點(diǎn)，這樣構(gòu)成測(cè)試系統(tǒng)，測(cè)試人員可以很方便地考核保護(hù)邏輯的正確性及繼電保護(hù)的性能指標(biāo)等是否合格。
隨著IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的提出及電子式電壓互感器(EVT)、電子式電流互感器(ECT)技術(shù)的發(fā)展，EVT和ECT可直接輸出數(shù)字量信號(hào)，變電站中的開(kāi)關(guān)量信號(hào)也直接變?yōu)閿?shù)字化開(kāi)關(guān)量信號(hào)。保護(hù)裝置通過(guò)網(wǎng)絡(luò)采集電子互感器的數(shù)字量信號(hào)，還可采集智能操作單元的數(shù)字化開(kāi)關(guān)量信號(hào)，并能對(duì)智能操作單元實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制。智能變電站繼電保護(hù)裝置的特點(diǎn)決定了傳統(tǒng)的輸出電壓、電流等模擬信號(hào)量的繼電保護(hù)測(cè)試裝置無(wú)法完成對(duì)采集數(shù)字信號(hào)量的數(shù)字化保護(hù)裝置的測(cè)試工作，需要采用數(shù)字化測(cè)試裝置完成智能變電站繼電保護(hù)裝置的檢測(cè)工作。
3.3運(yùn)行監(jiān)視和故障分析
開(kāi)關(guān)設(shè)備和二次設(shè)備之間有開(kāi)關(guān)位置信號(hào)、開(kāi)關(guān)控制信號(hào)等信息需要傳輸，在傳統(tǒng)變電站中，這些信息均是以模擬方式通過(guò)控制電纜進(jìn)行傳輸，所以形成了變電站內(nèi)電纜溝、電纜層中龐大的二次電纜群。這些電纜中的故障很可能造成站內(nèi)五遙出錯(cuò)，更嚴(yán)重的可能引起保護(hù)誤動(dòng)或者拒動(dòng)，但是在智能變電站中，由于所有的這些二次電纜將被光纖以太網(wǎng)代替，即過(guò)程層與間隔層之間、間隔層與變電站層之間都是通過(guò)光纖以太網(wǎng)相連接，網(wǎng)絡(luò)可以很方便地以問(wèn)答的方式進(jìn)行自我檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，同時(shí)雙環(huán)網(wǎng)的應(yīng)用將極大地增強(qiáng)其可靠性。
在目前的220～500kV站中一般裝設(shè)專門(mén)的故障錄波儀，但由于其要錄多個(gè)回路的電壓電流量，所以二次接線相當(dāng)復(fù)雜。智能變電站中各裝置交換的信息都按照統(tǒng)一的協(xié)議通過(guò)光纖以太網(wǎng)傳輸，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口就可以非常方便的在網(wǎng)絡(luò)上設(shè)置具有故障錄波功能的設(shè)備，不僅可以記錄電壓電流量還可以記錄各種控制信息，也可以直接將其集成在綜合自動(dòng)化系統(tǒng)后臺(tái)中。
另外，新型傳感器和微機(jī)相配合，獨(dú)立采集運(yùn)行數(shù)據(jù)，可早期檢測(cè)設(shè)備缺陷和故障。連續(xù)自我檢測(cè)和監(jiān)視開(kāi)關(guān)設(shè)備的一次和二次系統(tǒng)，在缺陷變?yōu)楣收现鞍l(fā)出報(bào)警信號(hào)，為狀態(tài)檢修提供參考，這就要求運(yùn)行人員能夠辨別所有的報(bào)警信號(hào)，對(duì)后臺(tái)的信息處理也會(huì)變得復(fù)雜。而且對(duì)智能變電站的各項(xiàng)試驗(yàn)還沒(méi)有一個(gè)相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果沒(méi)有相應(yīng)的判斷依據(jù)，還需要積累經(jīng)驗(yàn)，增加了故障分析處理的難度。
4.結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，智能變電站的運(yùn)行維護(hù)與常規(guī)變電站的存在很大不同，作為運(yùn)行單位必須加強(qiáng)新知識(shí)的培訓(xùn)，加快對(duì)新設(shè)備、新技術(shù)的消化和吸收。才能適應(yīng)智能電網(wǎng)的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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