探析智能变电站的技术特点及应用

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  摘要:智能变电站是变电站未来的发展方向和发展的必然趋势,它是一个新的理论体系,其技术成熟,变电所综合的技术支持,实现平稳发展和关键技术的突破,达到逐步完善。本文主要从智能化变电站的技术特点及含义出发,对智能变电站的电气控制技术的应用、设备进行了分析,并进一步对促进智能变电站电网的功能作了详细的阐述。
  关键词:技术特点,智能变电站,分析
  智能变电站是智能设备先进到车站信息数字化、网络通信平台、信息共享要求的标准化,信息自动采集、测量、控制、保护、测量和监控功能,根据变电所需要的实时自动控制,支持智能电网,调节在线分析决策功能先进、协同互动等。它是整个电网的心脏,在电网中起主导作用。
  一、智能变电站概览
  智能化即是人性化,智能化变电站是在无人看管的情况下使它像有人在监管一样,实现在运行过程中的节能增效。并且变电站内的应用设备不仅先进、可靠,同时更达到节约能源、保护环境的要求。在这些智能设备的基础上实现了全站的数字化、信息化和网络化的需求,从而完成了信息的采集、测量及控制等各项功能,实现了对电网的时时控制、智能调节、在线决策及协同互动的高级功能。
  智能变电站是基于数字化建设,因此基于智能变电站的硬件是数字的基础上,通过先进的传感器和通信网络,从而实现全景采集变电站信息,和一个全面的数据库的建立,使变电站自动化操作,维护和智能分析与决策能力实现,进一步提高电力企业的管理水平和适应能力。
  二、分析智能变电站的技术特点
  1.智能变电站体系结构
  根据EIC一61850通讯协议,智能变电站二次系统在逻辑结构上可分为三个层次:过程层、间隔层、站控层,全站的设备都遵循EIC一61850规约。过程层包含由一次设备和智能组件构成的智能设备、合并单元和智能终端,完成变电站电能分配、变换、传输及其测量、控制、保护、计量、状态监测等相关功能。智能组件是灵活配置的物理设备,可包含测量单元、控制单元、保护单元、计量单元、状态监测单元中的一个或几个。间隔层设备一般指继电保护装置、测控装置、故障录波等二次设备,实现使用一个间隔的数据并且作用于该问隔一次设备的功能,即与各种远方输入/输出、智能传感器和控制器通信。站控层包含自动化系统、站域控制系统、通信系统、对时系统等子系统,实现面向全站或一个以上一次设备的测量和控制功能,完成数据采集和监视控制S(CADA)、操作闭锁以及同步相量采集、电能量采集、保护信息管理等相关功能。站控层功能应高度集成,可在一台计算机或嵌入式装置实现,也可分布在多台计算机或嵌入式装置中。
  2.智能一次设备
  无疑智能一次设备的应用对公司智能电气中心提出了新的要求与挑战。高压设备是电网的基本单元,高压设备智能化(或称智能设备)是智能电网的重要组成部分,也是区别传统电网的主要标志之一。利用传感器对关键设备的运行状况进行实时监控、进而实现电网设备可观测、可控制和自动化是智能设备的核心任务和目标。《高压开关设备智能化技术条件》、《油浸式电力变压器智能化技术条件》对一次设备智能化做了相关规定。在满足相关标准要求的情况下,可进行功能一体化设计,包括以下三个方面:①将传感器或执行器与高压设备或其部件进行一体化设计,以达到特定的监测或控制目的;②将互感器与变压器、断路器等高压设备进行一体化设计,以减少变电站占地面积;③在智能组件中,将相关测量、控制、计量、监测、保护进行一体化融合设计,实现一、二次设备的融合。
  3.智能变电站应实现的高级功能
  智能变电站应实现的高级应用功能包括:设备状态监测、基于多信息融合技术的综合故障诊断、防误功能扩展应用、智能告警及事故信息综合分析决策、智能操作票系统等。这些高级功能的开发及应用对公司来說既是一次挑战,也是一次机遇。
  三、智能变电站的测控技术应用
  1.非常规互感器在智能变电站中的应用
  非常规互感器是在光电技术和光纤通信技术的其他上发展起来的,其在智能变电站中的应用有效的发送了传统互感器输出失真、与计算机相连的诸多缺陷,其在智能变电站中使信息的全数字化实时采集功能得到实现,实现了电气量的精准商量,改善了传统模式下的各种测量、保持和计量等问题,并使其内部信号采集功能更加强大,抗干涉能力提高使电网状态估计水平和继电保护性能得到了有效的提高。
  2.IEC61850通信规约的应用
  智能变电站利用统一的信号传输进行建模,并构建了基于一致性基础信息的信息平台系统。可以实现信息的实时换,这使传统变电站的自我封闭和信息交换能力差的问题得以有效的改善,解决了信息孤岛的问题,在智能变电站中都采用IEC 61850通信网络规约来进行信息的交换和传输,实现了站内信息量的全景采集和交换工作,这与原来的不同厂家的设备在通信规约及交互接口方面参差不齐的情况导致各子系统之间信息的不通有很大的不同,其基本满足了装置互换性的要求,建立了信息平台系统,使变电站安全操作和用户之间实现了互动的需求。
  3.智能组件
  智能组件承担宿主设备的测量、控制、计量、监测和保护等基本功能,作为各功能单元的结合,智能组件可以实现灵活配置。每一个智能组件都可以根据电气设备在功能上的要求进行合理的选择和配置。智能组件可以实现集成化设计,也可以根据设备特点分散独立实现,智能组件的安装较为简单,无论是安装在主设备本体还是主设备本体之外均可。智能组件具有的以上特征使其灵活可靠、形式多样可以与电气设备达到有机的结合,同时智能组件通信功能的设备,电气设备的信息化功能得以实现,使系统中各电气设备与外部系统之间的联系加强,使变电站内的控制系统达到了一个统一的整体。
  四、智能化电气设备在智能变电站中的应用
  1.智能断路器
  智能变电站内所使用的智能断路器其由传感器、电子控制决策装置、执行器等组成从根本上改变了传统断路器无法实现重合闸、在最优时刻切断交流电流、信息量小及状态不直观点缺点智能断路器在性能上较为优越可以完成较高的控制要求。   2.智能变压器
  智能变压器是指能够在智能系统环境下,通过网络与其他设备或系统进行交互的变压器。其智能化主要依靠智能变压器组件来实现,利用先进的检测技术和手段,将多种检测装置综合在一起,实现变压器运行状态的综合数据分析和数据处理,为变压器的状态维护提供可靠依据。
  五、智能变电站基础上电网运行功能提升
  1.适应继电保护算法的应用
  适应继电保护虽然在原理上与传统保护策略相比并没有革命性的变革,但是保护在整定方式上却发生了质的变化,得益于现代高速数据传输处理技术的进步,适应继电保护能够根据所采集到的电网的实时信息,对电网的状态做出判断,从而在线整定继电保护装置的各种参数,达到继电保护动作时限,灵敏度和保护范围各项指标的综合寻优。
  2.电气设备的状态检修的发展
  电气设备的检修已经经历了事后检修为主和预防检修为主两个阶段。现在,患气设备的检修策略正向状态检修发展,而智能变电站中非常规互感器的应用和电气设备信息网络化的发展则为实现电气设备的状态检修提供了硬件平台。状态检修以实现电气设备的实时在线状态检测和根据可靠数据采集的故障诊断为主。从目前的发展情况来看状态检修仍然有许多应当改进的地方。但是随着技术的发展它将慢慢普及并发展起来。
  3.智能变电站具有智能分析决策能力
  相较于传统变电站智能变电站强调其具有的智能分析决策能力。根据系统中计算机存储的历史数据和实时数据,采用合适算法构造解决问题的推理机制向操作人员操作提出建议。智能变电站的智能分析决策机制应建立变电站故障信息逻辑和推理模型分类、过滤故障告警信息实时分析和推理变电站运行状态,自动报告变电站异常并提出故障处理指导意见。对包括事件顺序记录信号及保护装置、向量测量、故障录波等数据进行数据挖掘、多方位综合分析,并将变电站故障分析结果以简洁明了的可视化界面综合展示。
  结语:
  随着中国智能电网的建设和发展,智能变电站也开始进入建设阶段,作为智能电网的有力支持,具有智能变电站建设中非常重要的技术经济意义,但需要大量新技术和高科技的联合行动以达到项目能够完成,所以不是很短的时间。因此,在当今科学技术的不断发展,智能变电站的技术也在不断的发展将进一步提高,所以它真的能在现实中发挥作用,完成智能变电站建设工作促进了建设智能电网。
  参考文献:
  [1]曹楠,李刚,王冬青智能变电站关键技术及其构建方式的探讨[J]. 电力系统保护与控制,2011.
  [2]李瑞生,李燕斌,周逢权智能变电站功能架构及设计原则[[J].電力系统保护与控制2012.
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