龍佳

(湖南省送變電工程公司,湖南長沙 410000)

數(shù)字化技術(shù)在500kV變電站中的應(yīng)用

龍佳

(湖南省送變電工程公司,湖南長沙 410000)

數(shù)字化技術(shù)是現(xiàn)代社會經(jīng)濟(jì)管理的重要工具。早在上個(gè)世紀(jì)90年代初,發(fā)達(dá)國家就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)對幾乎全部變電站實(shí)行了數(shù)字化管理。我國在近年也已經(jīng)在東部發(fā)達(dá)地區(qū)以及其他主要城市實(shí)現(xiàn)了變電站的數(shù)字化管理。首先對將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用到500kV變電站的意義進(jìn)行了探討,認(rèn)為這可以實(shí)現(xiàn)精簡一次設(shè)備、減少二次回路以及提升互感器反應(yīng)靈敏度等作用。接著對如何在500kV變電站中應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)分別從智能化改造、電子式互感器裝配等三個(gè)方面進(jìn)行了闡述。

數(shù)字化技術(shù) 500kV變電站 數(shù)字化變電站

1 前言

數(shù)字化就是將許多復(fù)雜多變的信息轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢远攘康臄?shù)字、數(shù)據(jù)，再以這些數(shù)字、數(shù)據(jù)建立起適當(dāng)?shù)臄?shù)字化模型，把它們轉(zhuǎn)變?yōu)橐幌盗卸M(jìn)制代碼，引入計(jì)算機(jī)內(nèi)部，進(jìn)行統(tǒng)一處理，這就是數(shù)字化的基本過程。當(dāng)前，變電站管理也基本實(shí)現(xiàn)了自動化，其中關(guān)鍵技術(shù)就是數(shù)字化技術(shù)。接下來，將就數(shù)字化變電站的技術(shù)特征以及數(shù)字化變電站的運(yùn)用等問題進(jìn)行討論，希望這些討論能夠?qū)ψ冸娬镜墓芾砥鸬揭恍┓e極的借鑒作用。

2 將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用到500kV變電站的意義

傳統(tǒng)變電站的管理基本依靠電纜實(shí)現(xiàn)對工作站的控制，而數(shù)字化變電站則依靠智能斷路器、以太網(wǎng)以及智能互感器來實(shí)現(xiàn)對工作站的控制。如圖1所示，這兩種不同變電站呈現(xiàn)出明顯不同的工作結(jié)構(gòu)。

從圖1可知，將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用到變電站管理可以起到以下下積極作用:①精簡一次設(shè)備，減少設(shè)備空間。②可以將一次設(shè)備以及工作站進(jìn)行數(shù)字接口連接，減少人工管理。將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用到500kV變電站中，則可以減少管理人員與變電設(shè)備的接觸機(jī)會，從而減少人工管理的弊端。③減少二次回路，降低維護(hù)以及修理難度。在不斷追求效益的今天，要實(shí)現(xiàn)降低變電站的管理成本和降低社會的用電價(jià)格這一目標(biāo)，就需要在500kV變電站中充分運(yùn)用數(shù)字化技術(shù)，并需要根據(jù)技術(shù)的升級而不斷升級。④數(shù)字化技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對互感器的智能化升級，從而實(shí)現(xiàn)其反應(yīng)的靈敏度，并進(jìn)而更好地保護(hù)整個(gè)變電站系統(tǒng)。⑤將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用到500kV變電站中，可以將原本由控制電纜、電壓/電流互感器所組成的結(jié)構(gòu)替代為由網(wǎng)線、路由器以及交換機(jī)所組成的新型結(jié)構(gòu)，可以提升信號傳遞的速度和準(zhǔn)確度。總之，將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用到變電站可以改善變電站的控制可靠性，從而提升供電質(zhì)量及安全性。

3 在500kV變電站中應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)的步驟和方法

3.1 智能化改造

要在500kV變電站中應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)就需要首先對變電站進(jìn)行智能化改造。這就需要在現(xiàn)場對變電站進(jìn)行智能終端安裝，并且應(yīng)該在現(xiàn)場進(jìn)行信息采集和測試。在測試過程中，需要特別注意智能終端能否靈敏地對斷路器和刀閘進(jìn)行控制，如果通過測試，則將斷路器、刀閘以及智能終端用光纜連接。在對智能終端進(jìn)行初步安裝以后，需要將本體保護(hù)裝置、壓力調(diào)節(jié)裝置安裝到終端盒子中，以監(jiān)測變壓器的變化。一旦變壓器出現(xiàn)異動，壓力調(diào)節(jié)裝置可以將異動信號傳遞到GOOSE網(wǎng)交換機(jī)，并進(jìn)一步通知一次設(shè)備決定是執(zhí)行關(guān)閘操作還是執(zhí)行電壓調(diào)整操作。如此一來，就初步實(shí)現(xiàn)變電站的智能化改造，從而可以進(jìn)一步在500kV變電站中應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)。

圖1 數(shù)字化變電站與傳統(tǒng)變電站的工作結(jié)構(gòu)

3.2 電子式互感器的裝配

電子式互感器可以提升測設(shè)備對電壓的感應(yīng)速度和精度。在裝配電子式互感器的過程中，一般可以選擇以下兩種:基于羅氏線圈原理的互感器以及基于電容環(huán)分壓原理的互感器。這兩種電子式互感器都集成了光電互感器、遠(yuǎn)程控制模塊以及現(xiàn)場檢測模塊，可以通過一次側(cè)的遠(yuǎn)程控制模塊來采集電壓情況并實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號的轉(zhuǎn)化，同時(shí)通過二次側(cè)的光電互感器來同步處理現(xiàn)場檢測模塊所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并將處理結(jié)構(gòu)輸出到監(jiān)控設(shè)備和保護(hù)設(shè)備。安裝電子式互感器是對變電站實(shí)行數(shù)字化管理的關(guān)鍵，因此，需要在安裝現(xiàn)場對其效果進(jìn)行反復(fù)測試。另外，還需要在一定周期內(nèi)根據(jù)人工觀測數(shù)據(jù)與互感器傳遞數(shù)據(jù)的對比對電子式互感器的性能進(jìn)行鑒定。

3.3 構(gòu)建GOOSE網(wǎng)絡(luò)

GOOSE(GenericObjectOrientedSubstationEvent)的中文意思是“面向通用對象的變電站事件”，它是IEC61850標(biāo)準(zhǔn)中用于滿足變電站自動化系統(tǒng)快速報(bào)文需求的機(jī)制。在將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用到500kV變電站的過程中，需要在裝配電子式互感器以后進(jìn)一步構(gòu)建起一個(gè)GOOSE網(wǎng)絡(luò)。如圖2所示，GOOSE網(wǎng)絡(luò)總體上被分為三個(gè)層次:過程層、間隔層以及變電站層。在過程層中，通過室外觀測箱可以變電器的所有信息進(jìn)行數(shù)值讀取，而為了應(yīng)對數(shù)字化控制設(shè)備失靈的意外情況，過程層中也設(shè)置了傳統(tǒng)開關(guān)設(shè)備;在間隔層中，包括開關(guān)柜、控制室、非電量裝置以及數(shù)字式計(jì)量裝置;在變電站層中，

圖2 數(shù)字化變電站GOOSE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

············包括工作站、打印機(jī)、程序化操控裝置以及配有自換VQC的嵌入式通信管理機(jī)。在各個(gè)層次之間，為了保證網(wǎng)絡(luò)的通常，應(yīng)該使用高性能電纜，并在專用GOOSE網(wǎng)絡(luò)中配置轉(zhuǎn)換用以太網(wǎng)交換機(jī)。圖2所示的GOOSE網(wǎng)絡(luò)不僅可以對500kV變電站實(shí)施監(jiān)測控制，還可以輸入電壓電流的開關(guān)量，同時(shí)輸出刀閘的跳合命令。在變電站管理實(shí)踐中，GOOSE網(wǎng)絡(luò)可以單獨(dú)運(yùn)作，并不需要與變電站的其他管理系統(tǒng)共同使用網(wǎng)絡(luò)，這不僅可以減少GOOSE網(wǎng)絡(luò)受到網(wǎng)絡(luò)侵?jǐn)_的可能性，而且還可以減少故障對關(guān)鍵系統(tǒng)的破壞，更好地保護(hù)關(guān)聯(lián)閉鎖以及跳合閘，從而提升供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性以及供電質(zhì)量。

經(jīng)過以上步驟，就實(shí)現(xiàn)了在500kV變電站中運(yùn)用數(shù)字化技術(shù)的構(gòu)想。值得注意的是，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化技術(shù)并不是一蹴而就的，它需要不斷檢測和調(diào)試，以減少由于操作疏忽而導(dǎo)致的錯(cuò)誤。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)對數(shù)字化變電站真正“智能化管理”，還需要將管理人員也“智能化”，即還需要對管理人員進(jìn)行數(shù)字化變電站方面的培訓(xùn)，使他們一方面認(rèn)識到數(shù)字化邊變電站的意義和價(jià)值，另一方面真正掌握該技術(shù)的使用細(xì)節(jié)，從而確保該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在變電站管理中落到實(shí)處。

4 結(jié)語

數(shù)字化改造對于提升500kV變電站的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益以及環(huán)境效益都有著不可忽視的作用。在對500kV變電站實(shí)施數(shù)字化管理過程中，既要注重技術(shù)因素，也要注意經(jīng)濟(jì)因素，同時(shí)還要注重組織因素，更要注重人的因素。只有這些因素都配套，才能夠真正完成數(shù)字化變電站的目標(biāo)。

[1]谷成,徐超,謝珂,陸偉.數(shù)字化技術(shù)在220kV變電站改造中的應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2010,22:214-219.

[2]孫麗敏.視頻監(jiān)控系統(tǒng)在500kV變電站運(yùn)行中的應(yīng)用[J]. 硅谷, 2013,11:98-30.

[3]李軍.分布式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在500kV變電站中的應(yīng)用[J]. 江蘇電機(jī)工程,2012,06:11-13.