智能變電站二次設(shè)備可靠性分析

Summary：近年來，投運(yùn)的智能變電站越來越多，在計(jì)算機(jī)技術(shù)和智能控制技術(shù)的推動(dòng)下，變電站建設(shè)也逐漸朝著智能化的方向發(fā)展。為發(fā)揮智能變電站的作用，提高控制水平，需要使用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)格式，做好設(shè)備的統(tǒng)一規(guī)劃工作。智能變電站在成本控制方面更加優(yōu)良，同時(shí)還能與計(jì)算機(jī)軟件結(jié)合，提高控制性。Keys：智能變電站；二次系統(tǒng)；可靠性分析引言隨著居民對電量的需求不斷增加，對于智能變電站電氣二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求也越來越高，智能變電站的二次系統(tǒng)采用智能組件、大量的光纖代替了傳統(tǒng)變電站的二次電纜，應(yīng)用通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)來對電氣設(shè)備進(jìn)行控制，通過對數(shù)據(jù)分析來實(shí)現(xiàn)對變電站的實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而有效提高變電站輸電能力，充分發(fā)揮智能變電站占地少、效率高的特點(diǎn)。為促進(jìn)我國變電站電力設(shè)施進(jìn)一步智能化，在接下來的工作中需要積極改進(jìn)對智能變電站電氣二次系統(tǒng)進(jìn)行研究，確保智能變電站更加安全高效的運(yùn)行。1智能變電站二次系統(tǒng)使用優(yōu)勢與作用目前智能變電站二次系統(tǒng)不僅包括了自動(dòng)化系統(tǒng)和二次供電系統(tǒng)設(shè)備，同時(shí)還包括工作保護(hù)模式，而且在應(yīng)用過程中與多個(gè)智能終端共同組成了復(fù)雜的工作裝置，這個(gè)裝置的工作模式往往是以電壓和電流互感器為主的，而且在工作中能夠有效的實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)各種信息的交換和交流，不僅有利于工作過程中統(tǒng)一性的實(shí)現(xiàn)，而且有利于系統(tǒng)管理和控制流程的完善。目前，隨著社會(huì)的快速發(fā)展，智能電網(wǎng)的應(yīng)用越來越廣泛，智能變電站的建設(shè)也不斷加快，在這種情況下，需要對智能變電站有一個(gè)正確的認(rèn)識(shí)。首先，智能變電站內(nèi)的設(shè)備都是以先進(jìn)性、集成性和環(huán)保性為主，而且智能變電站內(nèi)的工作模式標(biāo)準(zhǔn)和要求也是以信息化和自動(dòng)化為標(biāo)準(zhǔn)，在運(yùn)行過程中更好的實(shí)現(xiàn)了工作的系統(tǒng)性、控制的全面性和管理的高效性等要求。其次，智能變電站作為電網(wǎng)的重要組成部分，其是電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵所在，其在應(yīng)用過程中需要以電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的智能化和自動(dòng)化采集為其標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還要在運(yùn)行過程中實(shí)現(xiàn)自我管理和操控的綜合性特征。2智能變電站二次系統(tǒng)介紹隨著智能電網(wǎng)的不斷發(fā)展，變電站逐漸向著智能化和數(shù)字化的方向發(fā)展，因此智能變電站的發(fā)展非常迅速。智能變電站，簡而言之，就是按照IEC61850標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，對整個(gè)變電站實(shí)行分層構(gòu)建，以此來實(shí)現(xiàn)各個(gè)智能設(shè)備之間的信息共享以及互相操作的一種現(xiàn)代化、智能的變電站。跟傳統(tǒng)的變電站相比，智能變電站的不同主要體現(xiàn)在電氣二次系統(tǒng)方面，因此，二次系統(tǒng)對于整個(gè)變電站而言具有非常重要的作用。所以下面筆者主要對智能變電站中的二次系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)進(jìn)行介紹，并且分析了傳統(tǒng)變電站、數(shù)字化變電站與智能變電站的二次系統(tǒng)之間的不同。2.1智能變電站二次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)智能變電站的結(jié)構(gòu)大體上是分層分布式結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)整體而言一共分為三層，包括站控層、過程層和設(shè)備層。就邏輯結(jié)構(gòu)而言，變電站內(nèi)部有兩層網(wǎng)絡(luò)，其中，過程層網(wǎng)絡(luò)是過程層設(shè)備以及間隔層設(shè)備之間保持信息通暢、進(jìn)行信息共享的橋梁，而變電站層網(wǎng)絡(luò)則是保證間隔層設(shè)備以及變電站層設(shè)備之間信息通暢、信息共享的渠道。因此，整個(gè)智能變電站大體上就是由三層設(shè)備、兩層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。而根據(jù)IEC61850的標(biāo)準(zhǔn)分層的職能變電站的結(jié)構(gòu)，其過程層網(wǎng)絡(luò)上有兩種非常重要的數(shù)據(jù)，這兩種數(shù)據(jù)分別為SMV采樣值報(bào)文、GOOSE報(bào)文，這兩種報(bào)文之間基本包括了整個(gè)變電站內(nèi)部所需的各種信息。數(shù)據(jù)在上傳期間，即電流電壓等的發(fā)送這一行為由SMA采樣值報(bào)文完成，而后期的上送開關(guān)量以及下發(fā)分合閘控制命令這一行為則有GOOSE報(bào)文完成，因此這兩種報(bào)文之間相互合作，不可分割，這樣才能完成過程網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸。2.2智能變電站關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備智能變電站的智能主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：第一，采用了智能化設(shè)備；是第二，實(shí)現(xiàn)了高級應(yīng)用。其中，智能設(shè)備主要是將智能組件結(jié)合起來，并使其整合優(yōu)化至傳統(tǒng)的一次設(shè)備。其中包括智能化高壓設(shè)備，是以數(shù)字化測量、網(wǎng)絡(luò)化控制、可視化狀態(tài)、一體化功能及信息交互功能為主要特征的高電壓設(shè)備，這一設(shè)備在智能變電站中有著舉足輕重的地位，具備檢測、控制、測量等功能。而在智能變電站二次系統(tǒng)中應(yīng)用智能組件以及智能終端，則有效的實(shí)現(xiàn)了過程層信息的網(wǎng)絡(luò)化傳輸。智能變電站中的二次電纜由高速通訊網(wǎng)絡(luò)鎖替代，因此二次電纜具有的交互直流串?dāng)_問題則得到了有效的解決，同時(shí)還減少了變電站的占地面積。①關(guān)鍵技術(shù)在智能變電站建設(shè)的過程中，我們主要參考的是IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，智能變電站的無障礙通信題詞就是基于這一標(biāo)準(zhǔn)建立的，在未來，這一標(biāo)準(zhǔn)在變電站的應(yīng)用匯不僅僅局限于變電站內(nèi)部，還想著變電站間、變電站以及調(diào)度中心間等擴(kuò)展。這一標(biāo)準(zhǔn)里面所包含的核心技術(shù)有三點(diǎn)，分別為按照功能劃分節(jié)點(diǎn)，用邏輯設(shè)備抽象物理設(shè)備；定義抽象的通信服務(wù)接口，使得通信功能區(qū)別于通信技術(shù)；利用變電站實(shí)現(xiàn)文件的配置，最終實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自我陳述。②關(guān)鍵設(shè)備智能變電站中用到的關(guān)鍵性設(shè)備有電子式互感器、智能組件、保護(hù)測控一體化裝備等。其中，電子式互感器是由傳感單元、采集單元。合并單元以及本體結(jié)構(gòu)四個(gè)部分組成，主要功能為測控、保護(hù)、計(jì)量、錄波等二次裝置測量電流、電壓等參數(shù)。保護(hù)測控一體化裝置是變電站中必不可少的二次裝備之一，保護(hù)測控一體化裝置分為保護(hù)裝置和測控裝置兩個(gè)部分。在智能變電站中應(yīng)用保護(hù)測控一體化裝置，有以下兩個(gè)原因：第一，IEC61850規(guī)約實(shí)現(xiàn)保護(hù)和測控兩種功能之間的互相操作；第二，保護(hù)整個(gè)二次系統(tǒng)的正常運(yùn)行。3智能變電站二次系統(tǒng)可靠性問題分析3.1合并單元降低了保護(hù)可靠性熱熔器取樣數(shù)據(jù)存在同步機(jī)制的復(fù)雜性、操作維護(hù)措施的復(fù)雜性等問題。容易導(dǎo)致保護(hù)功能異常和操作錯(cuò)誤；熱熔器擬由多個(gè)保護(hù)裝置類型共享，故障將影響多個(gè)保護(hù)裝置組合的功能，特別是母線熱熔器問題將影響母線上的所有間隙保護(hù)功能；保護(hù)模塊使用直接模式，不利用公共設(shè)備數(shù)據(jù)共享的優(yōu)勢。3.2專業(yè)間數(shù)據(jù)共享程度低保護(hù)、測量和控制，PMU、測量、在線監(jiān)控和二級控制系統(tǒng)獨(dú)立發(fā)送各自的主節(jié)點(diǎn)，使得主節(jié)點(diǎn)和各級系統(tǒng)之間無法共享數(shù)據(jù)?！皵?shù)據(jù)煙囪”是造成資源浪費(fèi)的關(guān)鍵現(xiàn)象。保護(hù)、測控、PMU、計(jì)量等數(shù)據(jù)接入Ⅰ/Ⅱ區(qū)，Ⅲ/Ⅳ區(qū)主站無法獲取相關(guān)數(shù)據(jù);一次設(shè)備在線監(jiān)測、輔控系統(tǒng)接至Ⅲ/Ⅳ區(qū)，Ⅰ/Ⅱ區(qū)主站無法獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。3.3自動(dòng)化對點(diǎn)工作量大需將調(diào)度端信息發(fā)送到變電站，確保調(diào)度端設(shè)備包括在正常監(jiān)控中。智能變電站投入運(yùn)行后，站端調(diào)度端信息成倍增加，但自動(dòng)對站繼續(xù)采用傳統(tǒng)方法，站內(nèi)需要手動(dòng)逐點(diǎn)檢查，效率低，誤差率高。對于500kV變電站(包括2個(gè)主變壓器和6條500kV輸出線路)，將信息發(fā)送到定期變電站的調(diào)度端大約需要2600個(gè)點(diǎn)(包括2100個(gè)遠(yuǎn)程信號點(diǎn))，地圖人員進(jìn)行三級聯(lián)合調(diào)整大約需要一周時(shí)間。智能變電站的三個(gè)遠(yuǎn)程信息配置達(dá)到5500點(diǎn)(其中遠(yuǎn)程通信約4800點(diǎn))，聯(lián)合設(shè)置完成約2-3周。3.4戶外二次設(shè)備運(yùn)行環(huán)境惡劣，故障率高智能站二次設(shè)備有三種運(yùn)行環(huán)境:外智能控制室、預(yù)制艙和內(nèi)。實(shí)際操作中存在不同程度的設(shè)備操作環(huán)境問題。一是惡劣的天氣對外部智能電子設(shè)備有很大影響。熱熔器、智能終端和一些保護(hù)裝置都布置在智能控制面板中。在非常寒冷和非常炎熱的天氣中，機(jī)柜內(nèi)部環(huán)境溫度超出了設(shè)備的耐受性范圍，雨季容易潮濕，風(fēng)沙區(qū)容易積灰在機(jī)柜中，導(dǎo)致設(shè)備故障，減少絕緣和縮短使用壽命。二是機(jī)箱空間小，沒有風(fēng)扇，選擇機(jī)箱不符合冷卻要求。三是缺少溫濕度控制設(shè)備的監(jiān)控。智能控制面板某些換熱器的報(bào)警點(diǎn)未連接到監(jiān)控系統(tǒng)。如果發(fā)生故障，設(shè)備將無法自動(dòng)發(fā)出警報(bào)，并將其隱藏在機(jī)箱中。結(jié)束語:總之，智能化是國家電網(wǎng)未來發(fā)展的主體，文章根據(jù)現(xiàn)有理論研究的基礎(chǔ)上，通過對變電站二次系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理以及設(shè)計(jì)過程進(jìn)行分析，從智能變電站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化分析以及二次系統(tǒng)功能整合兩個(gè)方面，探討適用于現(xiàn)階段我國智能電網(wǎng)的設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)積極性、可靠性以及穩(wěn)定性的有力保障。Reference：[1]楊亮.智能變電站二