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:智能變電站工程電氣自動化設計

發布時間:2019-05-23   |  所屬分類:自動化:論文發表  |  瀏覽:  |  加入收藏

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  這篇論文主要介紹的是智能變電站工程電氣自動化設計的內容,本文作者就是通過對智能變電站工程的相關內容做出詳細的闡述與介紹,特推薦這篇優秀的文章供相關人士參考。

智能變電站工程電氣自動化設計

  【關鍵詞】智能變電站;電氣自動化設計;應用分析

  1引言

  智能變電站是在數字化變電站技術的基礎上,對變電站信息進行了深層次的綜合分析利用,側重于一次設備狀態監測及診斷分析;利用變電站中的各種高級應用,如智能告警、智能事故輔助決策;電力三態一體化的全景數據平臺;新能源系統的接口及互動;輔助監視系統,燈光、門禁、消防、巡視系統等,實現變電站信息的智能監視、報警、事故處理、聯動操作等。

  2變電站電氣工程技術簡述

  2.1智能變電站構成

  智能變電站以全站數字化、網絡化、標準化為根本要求,能夠自動完成各類信息的測量、采集、控制、?;?、計量、監測等工作。并結合電網實際情況實現智能調節,實現在線分析決策,與其他變電站、電網調度等系統進行有效互動。智能變電站包括智能設備、二次設備、自動化系統3個部分。智能設備當中又包含了基本的一次設備、智能組件、合并單元、智能終端。二次設備實現了遠程輸入/輸出、通信、?;さ裙δ?自動化系統則實現對全站設備的測量、控制、數據采集等功能。

  2.2智能變電站的優勢

  2.2.1一次設備的智能化一次設備的智能化、信息化是智能電網構建的基礎,采用標準的信息化接口,實現融合在線檢測和測控?;ぜ際跤諞惶宓鬧悄芑淮紊璞?,能夠為智能電網提供高效、準確的信息流,其中的智能設備能夠完全代替傳統輸變電站中的一次設備及其附屬體系[1]。2.2.2設備檢修的狀態化智能變電站中的所有設備狀態能在線進行監測,智能化一次設備借助相應的傳感器和檢測方法來判斷一次設備運行狀況,在其出現異常的時候對設備進行初步分析,針對故障部位、嚴重性、發展趨勢可以進行有效判斷及展示,能夠有效識別系統中早期的故障征兆。并根據相應的診斷結果,提醒進行必要的設備檢修,而傳統輸變電站中就缺少完整的在線監測裝置。

  3智能變電站電氣自動化設計分析

  3.1設計原則

  1990年以來,智能變電站自動化系統設計的原則逐漸由原來的?;?、監控、錄波、計費、通信、遠動等功能,轉變為主變壓器、出線、母線、母聯、分段開關等。智能變電站系統在這種“間隔”的設計思想基礎上,體現信息采集和應用的“同步、全站、唯一、標準”的特征。

  3.2智能設備的特征分析

  現在實際運用中的智能設備特征,主要體現為“信息數字化、控制智能化和狀態可視化”這3個方面。這在中國電力科學研究院頒發的《高壓設備智能化技術分析報告》中可查到,其對智能設備的特征描述為:“測量數字化、控制網絡化、狀態可視化、功能一體化、信息互動化”。1)信息數字化。信息數字化是針對其通信功能而言,即高壓設備本體的所有狀態信號、控制命令均應轉換為數字信號后通過以太網通信口與其他二次設備交互信息,該功能由附加的智能組件完成。信息數字化是智能設備區別于常規高壓設備的重要特征,對于設計而言,高壓設備至控制室、繼電?;な業拇罅靠刂菩藕諾繢鹵簧倭抗飫濾〈?。2)控制智能化??刂浦悄芑翹逑稚璞鋼悄芑降囊桓鮒匾副?。對開關設備而言,主要是對執行元件的控制??剎扇∫氳繾勇嘸骷?、伺服電機等電力電子新技術,簡化傳統控制執行回路,簡化開關設備與變電站控制鍵的聯系,如實現網絡化一鍵式智能操作、選相分合閘功能。讓變電站倒閘操作安全快捷,能夠有效地規避倒閘誤操作的出現。同時,延長了開關觸頭壽命,提升了投資收益率。3)狀態可視化。狀態可視化是區別于傳統高壓設備的又一主要特征,它要求對高壓設備中的溫度、壓力、密度,還有絕緣、機械特性及工作狀態等數據信息集中采集,為實現電網設備狀態的全壽命周期監測優化管理,提供基礎數據以便支撐。

  3.3網絡結構

  由于目前智能設備采用“一次設備+智能組件”模式,根據IEC61850系列標準。智能變電站體系分為“三層兩網”,即“過程層、間隔層和站控層”3層;“過程層網絡和站控層網絡”2網的形式。在邏輯層次上,變電站通過過程層網絡連接過程層、間隔層設備,通過站控層網絡連接間隔層和變電站層設備,如圖1所示。圖1)過程層和功能。過程層就是一次設備及二次設備的結合面,它是實現所有和一次設備接口有關的功能,也可以說是智能化電氣設備中的智能化部分。主要功能:實時運行電氣量檢測,運行設備狀態檢測及操作控制命令執行。2)間隔層和功能?;闋芨眉涓艄灘愕乃惺凳筆菪畔?實現對一次設備?;た刂乒δ?實現該間隔操作的閉鎖功能;實現操作同期和另外控制功能;針對數據采集、統計運算以及發出的控制命令都具有優先級別的控制;執行數據具有承上啟下通信傳輸功能,還能快速完成和過程層與站控層的網絡通信,上下網絡接口具有雙口全雙工方式,以便提高信息通道冗余度,保證網絡通信可靠。3)站控層和功能。站控層的主要任務是通過兩級高速網絡集合全站實時數據信息,一直刷新實時數據庫,定時登錄歷史數據庫;把相關數據信息送到電網調度或控制中心;接受電網調度相關控制命令再轉間隔層、過程層執行;實現在線可編輯全站操作閉鎖控制的功能。從發展角度來看,智能變電站只有一條數據總線。將過程層、間隔層的功能都集成在設備層中,以后的智能變電站網絡結構,會將設備層、系統層統分為2層。

  4智能變電站在工程中的應用

  1)網絡化一鍵式智能操作功能。將間隔層設備定為主題,使變電站間隔設備運行狀態的切換達到一鍵式智能操作。比之前的站控層分步操作更加簡練,變電站倒閘操作更加安全快捷,更好地規避了誤操作。比如,智能甩負荷應用,可以提供快速甩負荷功能,運行人員通過一鍵式智能操作完成甩負荷,在系統發生擾動后的200ms內即可完成,相較于傳統變電站分步操作,大大節約了操作時間,確保了系統供電質量和可靠性。2)設備狀態可視化。故障在線診斷和離線分析都以設備的狀態監測為基礎,利用診斷技術可以獲得關于已經發生或分析可能發生的潛在故障的位置、原因和程度。3)可視化網絡安全監視功能。通信網絡式智能變電站系統的命脈,通信網絡設備的工作狀態,異常信息的實時、可靠、直觀監視直接影響著系統網絡化。4)電能質量評估與仿真決策系統。把電能質量數據庫當作基礎,再結合數據集成、數據分析及專家決策,構成電能質量解決方案。5)故障信息綜合分析決策。搜集管理故障時刻的故障量、錄波數據、告警信息、定值、?;ぐ姹鏡裙亓畔?建立故障分析模型并進行智能分析,推斷故障類型和故障位置,給出故障恢復策略;全景數據分析系統可以對事故綜合展示和反演回放;事故分析輔助決策專家系統可以模擬專家的決策過程,得到分析結果[2]。6)站域?;ぜ翱刂?。主?;な潛槐;ど璞訃痰綾;ふㄖ械目燜儔;?具備天然選擇性,與其他間隔不配合。而被?;ど璞傅ピ跋嗔詰ピ蟊副;?,就需和其他單元后備?;ぷ櫓浜?。當系統結構復雜時,常規?;じ鞲齙ピ蟊副;ぶ淶吶浜顯嚼叢嚼?。隨著智能變電站的快速發展,全變電站信息乃至區域電網信息的共享,配置基于全站乃至區域電網信息的站域?;ひ簿統晌贍?。能依據實時同步的測量數據實現系統檢測、分析等高級功能。根據網絡拓撲結構和潮流變化,智能調整定值。7)經濟運行與優化控制。在智能變電站內配置電壓無功綜合控制裝置,配合自動電壓控制系統(AVC),利用智能變電站先進的通信手段采集多方數據,監視電網的無功狀態,運用先進的數學模型、信息模型,從基于電網的角度對廣域分散的電網無功裝置進行協調優化控制,實現降低網損、提高電壓合格率、改善電能質量,達到系統安全經濟運行和優化控制的目的(見圖2).

  5結語

  智能變電站工程作為電網的關鍵組成,其電氣自動化技術設計是非常重要的,需要綜合考慮其經濟性、安全性、合理性,確保智能變電站工程建設質量。相關設計人員要在滿足相應標準規范和設計要求的前提下制定科學的設計方案,全面考慮電氣自動化工程技術應用及安全防護,為后續智能變電站工程檢修、運營提供便利,充分發揮出智能變電站工程應有的作用。

  【參考文獻】

  【1】袁芳,趙宇紅,唐健,等.淺談智能變電站的優點及其優化設計[J].科技風,2017(5):191-193.

  【2】雷振.繼電?;ぶ械縉こ討悄芟低車撓τ煤透慕鳾J].通信電源技術,2018,35(12):84-85.

  作者:劉江龍 單位:中工武大設計研究有限公司


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