500kV变电站智能化改造方案研究-北极星自动化网

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智能变电站采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备,以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求, 自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能,并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。智能变电站是坚强智能电网[1]的重要基础和支撑。通过变电站智能化升级改造,可以实现变电站运维成本的降低、优化资源配置、提升运行指标。

本文通过对某局的多个变电站当前设备运行情况、设备型式及在电网中的作用进行综合分析的基础上, 对智能化改造的基本原则、技术要求、改造方案、方案优越性等进行了分析和论述。

1 现状分析

某局下辖500kV变电站7座,既有运行接近30年的老变电站,也有投运不足两年的新站。老站全部是敞开式设备,设备型号杂,老旧设备多,设备制造质量不良,设备运行时间长各部件老化严重、接线方式复杂;新投运变电站500kV系统采用HGIS设备,220kV系统采用GIS设备[2],66kV系统为敞开式设备,自动化水平较高,信号采集较全面,有些信号合并上传。但新投运站也因设计原因和制造质量等因素,造成模块烧损、转换接点接触不良等问题。设备型式多、保护装置多样、综合自动化管理软件版本不一致、自动化水平参差不齐,这些为智能化改造增加了难度。

各变电站普遍采用二次电缆连接一次设备与保护、录波、测控、计量等二次设备。二次电缆回路众多,布线复杂。保护动作信号通过电缆传输到测控、录波装置。测控装置直接连接站内局域网,保护、计量等装置一般通过协议转换装置集中联网,保护、录波器连接到故障信息子站。远动、子站、电量采集分别通过专用通道与各自管理部门直连。各站均完成了综合自动化的改造,实现了集中监视控制的自动化系统, 但由于保护设备、测控设备、计量设备等产品是多个厂家生产,通信标准不统一,接口多样,影响设备直接的通信和数据的一致性。综合自动化软件版本不一致,管理功能差异,高级分析功能欠缺。

2智能化改造

2.1改造方案

各变电站都采用二次电缆连接一次设备与保护、录波、测控、计量等二次设备。即一二次设备采用电缆连接,未形成通信网络,间隔层与站控层实现光纤网络连接。

考虑现场实际情况,如要对传统变电站完全按智能化变电站标准进行改造,必将对原有的通信网络、电缆线路、综合自动化设备进行颠覆性改造,存在资金投入大、改造周期长、停电范围广等诸多问题,尤其是对一些刚进行完设备更换及综合自动化改造的变电站,新设备还没有产生经济效益就更换,势必造成资金的严重浪费。因此,如何有效地利用现有设备、最大限度地减少投资和工程量,充分发挥智能化变电站的优点,是变电站智能化改造必须优先考虑的现实问题。

从目前智能化变电站的技术现状来看,可通过过程层智能化、间隔层智能化、变电站层智能化三个部分来分解改造。前两个部分,结合现场实际情况,根据被改造变电站现有一次、二次设备现状,将现有7个变电站划分为两种改造方式:将投运时间短、设备新、自动化水平较高的三个变电站采用统一的改造方案,增加辅助设备来实现智能化并先行改造;由于其它四个变电站投运时间长,设备老化,运行可靠性降低,且均为敞开式设备,因此划分为另一种改造模式,利用设备到期更换,采用智能化变电站标准来按间隔实现智能化改造,逐步完成全站的改造工作。变电站层智能化各站统一应用一种模式。

2.2新站过程层、间隔层改造

采用数据采集精度、频率满足要求,自动实现模拟量的数字化转换,并具备网络方式送出等功能的智能组件作为辅助设备实现新站一次设备智能化的改造,即智能终端。智能终端同时具备与常规一次设备的电缆连接接口和光纤以太网接口功能。因一次设备的信号、遥控、设备状态信息、表计压力等信息采集通过电缆连接到汇控柜内,一次智能终端安装在汇控柜内或邻接的单独柜内。通过回路电缆或直连光缆直接采样、直接跳闸、直接测量、直接控制等方式的不予改造。

2.3老站过程层、间隔层改造

对于投运时间长的老变电站,当一次设备达到使用寿命进行更换时,可采用智能化一次设备或常规一次设备加智能终端模式来实现一次设备的智能化。智能一次设备是将断路器、隔离开关、接地开关、电子式互感器或纯光学互感器[3]、避雷器等组合成一个整体的封闭单元,执行测量及开关功能的同时,监测设备运行状况,输出信号以数字形式经光纤传输,实现智能化变电站的通信接口功能。间隔层的保护、测控、计量等二次设备一并采用符合IEC61850标准的智能化设备, 使过程层和间隔层的智能化改造同步完成,并符合未来发展的需要。如断路器、隔离开关、接地开关等设备采用常规一次设备,加装智能终端来完成状态监测及控制等功能, 只将互感器采用电子式互感器或纯光学互感器, 而两种互感器均可提供数字接口和模拟接口, 更换后可使用互感器的模拟接口与厂站二次设备连接,无需更换原有的二次设备。

3 结语

智能变电站系统应用了现代计算机技术、通信技术和光电技术,自动化水平大大提高,电缆大幅度减少,运行维护工作量减少,可靠性大大提高,是技术发展的趋势。本文根据目前智能化变电站的发展情况结合生产实际从技术、经济、运行管理等几个方面考虑,提出了传统变电站分阶段实施智能化改造方案。该方案对传统变电站向智能化改造具有很好的借鉴意义。但智能化的发展也面临智能组件的可靠性应用、通讯规约标准化、国外智能一次设备造价太高, 国内替代产品太少等问题需要尽快解决。

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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