南京南瑞繼保電氣有限公司 宋湘萍 嚴(yán) 偉 金忠德 魯新意 郭文強(qiáng)

一二次融合裝配式智能變電站的幾個(gè)顯著特點(diǎn)：采用裝配式建、構(gòu)筑物，使變電站建設(shè)過程更高效、更環(huán)保；采用光學(xué)、電子式互感器、合并單元智能終端設(shè)備、在線監(jiān)測裝置，實(shí)現(xiàn)一次機(jī)構(gòu)和二次設(shè)備深度融合；采用一體化監(jiān)控、站域保護(hù)、多合一裝置等提升變電站監(jiān)控保護(hù)的動(dòng)作效率；采用智能巡檢系統(tǒng)、智能可穿戴設(shè)備、無線定位技術(shù)，提升變電站的智能運(yùn)行維護(hù)水平。

1 變電站概況

110kV一二次融合裝配式智能變電站建設(shè)規(guī)模（以下稱110kV變電站）：電壓等級(jí)110/35/10kV，110kV、35kV、10kV單母線分段接線。2臺(tái)三相有載調(diào)壓變壓器，2回110kV進(jìn)線；2回35kV出線，22回10kV出線。

電氣布置。110kV變電站為全戶內(nèi)裝配式變電站，所有電氣設(shè)備均布置在一棟二層的生產(chǎn)綜合樓內(nèi)。一層布置有110kVGIS室、變壓器室、10kV高壓配電室、接地變室；二層布置有二次設(shè)備室、35kV高壓配電室。建筑平面布局和空間功能安排合理，減少相鄰空間的噪聲干擾以及外界噪聲對(duì)室內(nèi)的影響。

裝配式建筑物、構(gòu)筑物。生產(chǎn)綜合樓為地上二層建筑，地上建筑物采用裝配式輕型門式剛架結(jié)構(gòu)，立柱和檁條采用H型鋼，墻面檁條采用C型鋼。屋面、樓面采用鋼筋桁架-混凝土疊合板，屋面做防水處理。地下部分采用混凝土結(jié)構(gòu)，底板、側(cè)壁采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土，柱子采用混凝土內(nèi)藏工字型鋼柱。建筑物結(jié)構(gòu)整體性能好，抗震性能良好；建筑物外墻采用AS裝配式白色外墻板，建筑物內(nèi)隔墻采用輕鋼龍骨加石膏板，強(qiáng)度高、抗震、抗火、防火性能好；所有鋼構(gòu)件、墻體、屋面均采用廠家裝配式產(chǎn)品，整個(gè)變電站的裝配率達(dá)到85%。可再循環(huán)材料的使用量占建筑材料總重量的70%，建筑設(shè)計(jì)充分考慮與外部環(huán)境協(xié)調(diào)一致，全面展示了現(xiàn)代化工業(yè)建筑大氣、厚重的特點(diǎn)。

2 一二次融合技術(shù)

采用電子式互感器、在線監(jiān)測、智能匯控等裝置，將模擬量和開關(guān)量進(jìn)行數(shù)字化采集和傳輸，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)共享，實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備智能化。

電子式互感器。110kV進(jìn)線和變壓器110kV側(cè)配置準(zhǔn)確級(jí)為0.2(5TPE)光學(xué)電流互感器，變壓器中性點(diǎn)配置準(zhǔn)確級(jí)為5TPE獨(dú)立式光學(xué)電流互感器。110kV母線電壓互感器采用準(zhǔn)確級(jí)0.2(3P)的電子式電壓互感器。光學(xué)電流互感器套筒與GIS設(shè)備完美匹配，套筒寬度僅為207mm，相比配置常規(guī)電流互感器的GIS組合電器間隔長度縮小0.8米。電子式互感器解決了常規(guī)互感器測量范圍窄、容易磁飽、易產(chǎn)生鐵磁諧振等問題。

一次設(shè)備在線監(jiān)測。在一次設(shè)備本體內(nèi)配置有傳感器，在匯控柜內(nèi)配置在線監(jiān)測裝置。實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備在線監(jiān)測數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)、故障報(bào)警、故障診斷等功能。

圖1 一次設(shè)備在線監(jiān)測

智能匯控技術(shù)?；谝欢稳诤显O(shè)計(jì)理念，采用智能匯控裝置替代斷路器、隔刀本體機(jī)構(gòu)箱內(nèi)繼電器和接觸器，涉及輔助接點(diǎn)的回路都通過裝置通訊共享信息，滿足可靠性和回路簡化需求。智能匯控裝置替代GIS斷路器非全相、油泵打壓、開關(guān)防跳、壓力閉鎖、分合操作等傳統(tǒng)匯控功能，采用即插即用的預(yù)制纜方式，集成測控、匯控、智能終端（合并單元）等功能。具備SV/GOOSE數(shù)字化接口、三網(wǎng)合一網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)聯(lián)閉鎖GOOSE、MMS、SV信號(hào)傳輸。匯控柜上配置智能模擬盤，模擬盤直接從間隔多功能測控采集信號(hào)并顯示在模擬盤上，操作命令通過間隔多功能測控執(zhí)行。GIS智能匯控技術(shù)實(shí)現(xiàn)接口標(biāo)準(zhǔn)化，現(xiàn)場高效可靠接插式組裝，降低現(xiàn)場施工量80%；實(shí)現(xiàn)測控、匯控、智能終端（合并單元）等功能高度集成、結(jié)構(gòu)簡潔，匯控柜減少體積45%；優(yōu)化了一二次設(shè)備間的冗余回路，減少重復(fù)信號(hào)采集，實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖、不一致、儲(chǔ)能等回路的數(shù)字化，外部電纜芯數(shù)減少76%、接插件安裝空間減少55%、端子減少35%、導(dǎo)線施工減少28%，回路更為簡潔可靠。

3 智能運(yùn)維技術(shù)

一體化監(jiān)控。采用一體化監(jiān)控、三網(wǎng)合一、站域保護(hù)、流量控制、多合一裝置等先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備[1]，優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、簡化設(shè)備間接線，減少網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)數(shù)量75%。監(jiān)控系統(tǒng)人機(jī)界面友好，具備二次回路可視化功能，實(shí)現(xiàn)邏輯回路通斷狀態(tài)可視化編輯；具備二次設(shè)備在線監(jiān)測功能，對(duì)二次設(shè)備配置文件等自動(dòng)巡檢，提高了運(yùn)維人員的工作效率 。

智能五防。針對(duì)現(xiàn)有變電站五防系統(tǒng)存在的不足在五防系統(tǒng)中增加無線定位功能，并將位置信息詳細(xì)數(shù)據(jù)通過IV區(qū)傳到I區(qū)的智能五防系統(tǒng)，提升對(duì)整個(gè)變電站防誤的監(jiān)控能力，增強(qiáng)五防操作安全性。防止誤入帶電區(qū)域：對(duì)一次設(shè)備場地、二次設(shè)備區(qū)域等可能存在誤操作及安全風(fēng)險(xiǎn)的區(qū)域進(jìn)行建模，布置無線定位基站，形成包括區(qū)域內(nèi)設(shè)備、通道、出入口坐標(biāo)及尺寸信息的變電站安全管控區(qū)域；防止走空程：電腦鑰匙攜帶定位標(biāo)簽，離座后通過無線通訊保持與防誤主機(jī)實(shí)時(shí)在線通信，回傳操作步驟信息，實(shí)時(shí)反饋操作結(jié)果，防止走空程造成的誤分合開關(guān)；防止帶地線送電：臨時(shí)接地線加裝位置定位標(biāo)簽，實(shí)時(shí)監(jiān)視臨時(shí)地線的位置與掛接狀態(tài)，防止帶地線合隔離刀閘。

自動(dòng)聯(lián)合巡檢。采用“機(jī)器人+視頻”巡檢模式代替人工進(jìn)行巡檢，巡檢系統(tǒng)主要由巡檢主機(jī)、軌道式機(jī)器人、視頻攝像頭等組成。在二次設(shè)備室、35kV配電室各設(shè)置1套軌道式巡檢機(jī)器人，在變電站各設(shè)備室內(nèi)等設(shè)置高清晰攝像頭組成的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。巡檢任務(wù)包括例行巡檢、故障巡檢、自定義巡檢。巡檢功能由巡檢主機(jī)下發(fā)，控制軌道機(jī)器人和視頻攝像頭開展聯(lián)合巡檢作業(yè)。巡檢數(shù)據(jù)包括可見光照片、紅外圖譜、音頻等。可見光照片數(shù)據(jù)采集變壓器、斷路器等設(shè)備開關(guān)狀態(tài)，二次柜上操作把手、壓板、指示燈、空開等位置狀態(tài)指示；采集變壓器、開關(guān)柜等一次設(shè)備本體、接頭、套管等重點(diǎn)部位的紅外圖譜數(shù)據(jù)；采集機(jī)器人的運(yùn)行信息、執(zhí)行信息、工作狀態(tài)、異常告警等信息。利用圖像識(shí)別技術(shù)對(duì)巡檢過程記錄的紅外圖譜、可見光照片等進(jìn)行智能分析，自動(dòng)判斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、自動(dòng)判斷設(shè)備是否存在過熱缺陷等。

智能可穿戴設(shè)備。在變電站IV區(qū)配置1套AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)和II區(qū)的在線監(jiān)測系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)，系統(tǒng)包括2只智能可穿戴AR眼鏡、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)、無線網(wǎng)絡(luò)。展示GIS內(nèi)PT、CT及斷路器等詳細(xì)器件的三維模型圖和實(shí)時(shí)參數(shù)信息。AR眼鏡通過TP路由器連接到變電站的Wifi網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)獲取歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并將器件的電氣參數(shù)送達(dá)智能AR眼鏡，實(shí)現(xiàn)信息交互。AR系統(tǒng)支持專家遠(yuǎn)程輔助指導(dǎo)，提升缺陷處理效率。

綜上，一二次融合裝配式智能變電站同常規(guī)變電站相比：采用裝配式建造方案，縮短工期、綠色環(huán)保，施工工期減少51%，濕作業(yè)減少92%，建筑垃圾減少78%，建設(shè)過程更高效、更環(huán)保；采用光學(xué)、電子式互感器、合并單元智能終端、在線監(jiān)測、智能匯控，實(shí)現(xiàn)了一次機(jī)構(gòu)和二次設(shè)備深度融合，提升一次設(shè)備的智能化水平；采用一體化監(jiān)控、三網(wǎng)合一、站域保護(hù)、流量控制、多合一裝置等先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和保護(hù)配置，減少網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)75%，提升變電站監(jiān)控保護(hù)的動(dòng)作效率；自動(dòng)聯(lián)合巡檢、智能可穿戴設(shè)備、智能五防等新技術(shù)的實(shí)施，提升了變電站運(yùn)行操作安全性和維護(hù)便捷性，運(yùn)維效率提升50%，年檢成本節(jié)約40%。