智能变电站一次设备智能化技术的现状与展望.docx

《智能变电站一次设备智能化技术的现状与展望.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《智能变电站一次设备智能化技术的现状与展望.docx（8页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、智能变电站一次设备智能化技术的现状与展望彭发东，姚森敬，喇元（广东电网公司电力科学研究院，广州510080）摘要，智能变电站是智能电网建设的市要环节。智能变电站与数字化变电站及传统变电站在一次设备上的要紧区别是一次设备智能化。文章介绍了智能变电站的定义、结构及特征，并总结了一次设备智能化的要紧技术与进展方向，并提出了智能变电站中一次设备智能化的有关建议。Abstract：Inte11igentsubstationisanimportantpartofsmartgrid.Themaindifferencebetweeninte11igentsubstationandtraditiona1subs

2、tationisaninte11igentPrimaryEquipment.Thisartic1eintroducesthedefinition,structureandcharacteristicsofinte11igentsubstation,andintroducesthemaintechno1ogyanddeve1opmentofinte11igentprimaryequipment,thengivesrecommendationsforinte11igentprimaryequipment.关键词，智能变电站，一次设备智能化，状态检修，资产全寿命周期管理Keyword：inte11i

3、gentsubstation;inte11igentprimaryequipment;condition-basedmaintenance;1CM中图分类号：3,文献标识码：A0引言智能变电站是智能电网的重要建设环节。保证电网安全稳固是一个系统工程，取决于诸多因素，不是单靠提高变电站的智能化就能够实现的。变电站的安全稳固运行是与变电站接入方案是否可靠、系统网架是否合理、运行方式是否合适分不开的。务必明确“智能化”是确保电网安全、可靠、经济运行的手段，而不是目的。智能化不能牺牲电网原有的安全性、可靠性与经济性。智能变电站与数字变电站的区别如下：（1）一次设备状态监测与一次设备智能化；（2）一体化

4、信息平台与智能高级应用；（3）辅助系统智能化。1智能变电站的定义智能变电站的如下定义：由先进、可靠、节能、环保、集成的设备组合而成。以高速网络通信平台为信息传输基础，自动完成信息采集、测量、操纵、保护、计量与监测等基本功能。并可根据需要支持电网实时自动操纵、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级应用功能的变电站。2智能变电站的特征智能变电站的特征：一次设备智能化、信息交换标准化、系统高度集成化、运行操纵自动化、保护操纵协同化、分析决策在线化。智能变电站是智能电网的重要构成部分。高可靠性的设备是变电站坚强的基础，综合分析、自动协同操纵是变电站智能的关键，设备信息数字化、功能集成化、结构紧凑化是进

5、展方向。3智能变电站的结构智能变电站设备分为过程层、间隔层、站控层。(1)过程层：指智能化电气设备的智能化部分。过程层的要紧功能分3类：电力运行实时的电气量检测；运行设备的状态参数检测；操作操纵执行与驱动。(2)间隔层：其设备的要紧功能是汇总本间隔过程层实时数据信息；实施对一次设备保护操纵功能；实施本间隔操作闭锁功能；实施操作同期及其他操纵功能；对数据采集、统计运算及操纵命令的发出具有优先级别的操纵；承上启下的通信功能，即同时高速完成与过程层及站控层的网络通信功能。必要时，上下网络接口具备双口全双工方式，以提高信息通道的冗余度，保证网络通信的可靠性。(3)站控层：其要紧任务是通过2级高速网络汇

6、总全站的实时数据信息，不断刷新实时数据库，按时登录历史数据库；按既定规约将有关数据信息送向调度或者操纵中心；接收调度域操纵中心有关操纵命令并转间隔层、过程层执行；具有在线可编程的全站操作闭锁操纵功能；具有(或者备有)站内当地监控，人机联系功能；具有对问隔层、过程层诸设备的在线保护、在线组态、在线修改参数的功能；具有(或者备有)变电站故障自动分析与操作培训功能(IO过程层设备是联系一次设备与二次系统的桥梁，为间隔层设备提供一次设备的数据，执行间隔层与站控层对一次设备的操纵、调节等功能。间隔层设备完成对一次设备的测量、操纵、保护、计量、检测等功能。智能组件以测量数字化、操纵网络化、状态可视化、功能

7、一体化、信息互动化为特征，集成了过程层与间隔层的部分功能，具备测量、操纵、保护、计量、检测中的全部或者部分功能。高压一次设备与有关智能组件的有机结合构成了智能化一次设备，这种有机结合能够是独立运行的高压设备加外置的智能组建，也能够是高压设备内嵌部分智能组建再加外置智能组件，还能够是高压设备内嵌有关智能组件。智能组件是一次设备实现智能化的要紧途径。变电站设备要紧包含变压器、断路器、互感器、母线等一次设备与变电站自动化系统、辅助系统、智能组件等二次设备。一次设备智能化是智能变电站的重要标志之一。使用标准的信息借口，实现融状态监测、测控保护、信息通信等技术于一体的智能化一次设备，可满足整个智能电网电

8、力流、信息流、业务流一体化的需求。智能化一次设备通过先进的状态监测手段与可靠的自评价体系，能够科学地推断一次设备的运行状态，识别故障的早期征兆，并根据分析诊断结果为设备运维管理部门合理安排检修与调度部门调整运行方式提供辅助决策根据，在发生故障时能对设备进行故障分析，对故障的部位、严重程度进行评估。大规模间隙发电与分布式发电接入，要求电网具有很高的灵活性，而一次设备智能化是满足这种要求的重要基础。把一次设备智能化的信息传输至信息一体化平台，建设变电站状态监测系统，智能变电站通过状态监测单元实现要紧一次设备重要参数的在线监测，为电网设备管理提供基础数据支撑。实时状态信息通过专家系统分析处理后可作出

9、初步决策，实现站内智能设备自诊断功能。智能组件是一次设备智能化的核心部分，对智能组件应有如下要求：a智能组件的投入与使用不应改变与影响一次设备的正常运行；b智能组件应能自动连续地进行监测、数据处理与存储；c智能组件应具有自检与报警功能；d智能组件应具有较好的抗干扰能力与合理的监测灵敏度；e监测结果应具有较好的可靠性、重复性与合理的准确度；f应具有状态标定其监测灵敏度的功能。（1）主变压器智能化要紧包含油中溶解气体在线监测、油中微水在线监测、套管绝缘在线监测（含环境温湿度监测）、局部放电在线监测、温度负荷在线监测等单元，实现对变压器油溶解气体，油中微水，局部放电，变压器铁芯与夹件电流，套管绝缘介

10、损、电容值、泄漏电流值、温度负荷趋势、油温、油位、风扇状态、油泵状态等的在线监测功能。油色谱能够区分放电类型与过热类型、油过热与油-绝缘纸过热等。微水检测能够反映油的受潮程度。局部放电监测能够反映电晕、油中气体放电等多种缺陷。图1主变油色谱、局放在线监测传感器图2主变在线监测智能组件总体而言，变压器状态监测功能方面已经一定突破，实现了将各自独立的监控系统集成为一个系统，能够实现对变压器所有要紧部件进行监控：但变压器智能化的核心一一专家诊断系统，还需要积存大量运行数据，挖掘设备运行特性，研究诊断方法开发分析系统，从而实现设备状态诊断智能化。另外，考虑到传感器的使用寿命，特别内置传感器，关于主设备

11、本体运行的影响，监测量的选择与传感器布点方面仍有待研究。（2）开关设备智能化GIS密度微水在线监测系统实现了SF6气体的密度、微水监测功能；G1S局放在线监测系统实现了G1S局放的在线监测功能；GIS设备光纤测温在线监测，利用温度传感器采集GIS内部温度数据，能够直观地反映G1S内部温度变化。目前GIS绝缘在线监测最有效地方法是局部放电监测，能够发现GIS设备制造与安装及维修时引入的导电微粒及其他杂物，电极表面产生的毛刺、刮伤等损伤，导电或者接地接触不良，支持绝缘内部的气隙等缺陷，多点监测能够实现故障定位。断路器在线监测系统实现了断路器的SF6气体密度、微水；分合闸线圈电流的波形状态、断路器的

12、特征分合闸速度、储能电机电流波形、储能状态、储能时间、频率等参量的在线监测功能；（3）避雷器设备智能化避雷器在线监测系统实现了避雷器的全电流、泄漏电流值与计数器动作次数的在线监测功能。要紧实现介质损耗因数、电容量与三相不平衡电流的监测，掌握其绝缘特性。（5）电缆要紧监测电力电缆的局部放电、介质损耗因数、直流分量等参量，掌握其绝缘特性。（6）电子式互感器电子式互感器是实现变电站运行实时信息数字化的要紧设备之一，在电网动态观测、提高继电保护可靠性等方面具有重要作用。准确的电流、电压动态测量，为提高电力系统运行操纵的整体水平奠定测量基础。电子式互感器利用电磁感应等原理感应被测信号，关于电子式电流互感

13、器，使用罗氏线圈；关于电子式电压互感器，则使用电阻、电容或者电感分压等方式。罗氏线圈为缠绕在环状非铁磁性骨架上的空心线圈，不可能出现磁饱与及磁滞等问题。电子式互感器的高压平台传感头部分具有需用电源供电的电子电路，在一次平台上完成模拟量的数值采样，使用光纤传输将数字信号传送到二次的保护、测控与计量系统。电子式互感器的关键技术包含电源供电技术、远端电子模块的可靠性与采集单元的可保护性等。光学电子式电流互感器使用法拉第磁光效应感应被测信号，传感头部分又分为块状玻璃与全光纤两种方式。目前的光学电子式电压互感器大多利用Poke1s电光效应感应被测信号。光学电子式互感器传感头部分不需要复杂的供电装置，整个

14、系统的线性度比较好。光学电子式互感器的关键技术包含光学传感材料的稳固性、传感头的组装技术、微弱信号调制解调器、温度对精度的影响、振动对精度的影响、长期运行的稳固性等。与传统电磁感应式电流互感器相比，电子式互感器具有下列优点：（1）高、低压完全隔离，具有优良的绝缘性能；（2）不含铁芯，消除了磁饱与及铁磁谐振等问题；（3）动态范围大，频率范围宽，测量精度高；（4）抗电磁干扰性能好，低压侧无开路与短路危险：（5）互感器无油能够避免火灾与爆炸等危险，体积小，重量轻；（6）经济性好，电压等级越高效益越明显。表1一次设备在线监测参量一次设备监测参量主变油中溶解气体、油中微水、套管绝缘、局部放电在线监测、温

15、度负荷开关G1S气体密度、微水、光纤测温、局部放电；断路器机械特性、温度特性避雷器全电流（容性电流与阻性电流）、计数器动作次数容性设备介质损耗因数、电容量与三相不平衡电流电缆局部放电、介质损耗因数、直流分量5状态检修技术目前电力系统中电力设备大多使用的计划检修体制存在着严重缺陷，如临时性维修频繁、维修不足或者维修过剩、盲目维修等，这使每年在设备维修方面耗资巨大。随着传感技术、微电子、计算机软硬件与数字信号处理技术、人工神经网络、专家系统、模糊理论等综合智能系统在状态监测及故障诊断中的应用，使基于设备状态监测与先进诊断技术的状态检修研究得到进展与应用。状态检修,即根据状态监测所提示的检修需求进行

16、检修,也就是说对设备状态进行监测，按设备的健康状态来安排检修,这种检修方式解决了多年来在预防性检修中存在检修过剩或者检修不足的问题，能够节约大量的维修费用与资源，并提高设备运行的可靠性。一次设备智能化的目的是为了及时掌握设备的运行状态,在此基础上为设备的状态检修提供根据，继而达到预测设备剩余寿命的目的。通过智能变电站一次设备智能化的研发及设备智能化改造，建设设备状态监测服务器，具备数据管理及分析功能，实现全站设备状态监测数据的传输、汇总与诊断分析；建设设备状态自诊断系统，实现自动监测包含变压器油温测量数据等检测仪表读数，并通过在传统检测仪器仪表基础上增设实时监测与数据采集装置,提取设备自身故障模式的典型特征参量并进行智能化处理、分析，给出设备的运行状态、可靠性水平、典型故障风险水平、寿命曲线等信