摘要：在不同地区的变电站工作中，防护工作起到了非常关键的作用，到目前为止，110kv以下的电压等级智能变电站容易受到很多因素的影响，防护工作也面临着较大的挑战。下面本文主要论述了110kv以下电压等级智能变电站系统的过电压分类和引发原因，并在此基础上提出了相应的过电压防护对策，希望能够有效提升防护工作整体质量，最终实现过电压防护智能化以及系统化发展。
关键词：智能变电站；过电压；110kv电压；防护对策
前言
随着我国社会经济的飞速发展，人们对变电站工作提出了更高的要求，变电站防护也面临着较大的挑战。所谓的过电压就是指交流电压均方根数值升高，比标准值高出10%以上，这种情况持续时间超过60秒的电压变化情况，是负荷投切的瞬间的结果，正常使用时在感性或容性负载接通或断开情况下发生。我国各地110k V 及以下电压等级智能变电站的建设工程较多，这也对防护工作提出了较高要求，针对过电压类型以及原因展开分析，并探讨防护措施，具有较为突出的现实意义。
1 针对110k V 以下电压等级智能变电站系统的过电压种类及原因分析
1.1研究分析变电站系统的过电压种类
从110kv以下电压等级智能变电站系统的角度来看，过电压种类可以分成两大类，一类是外部过电压，一类是内部过电压。外部过电压的发生率较低，也被称为大气过电压、雷电过电压，在变电站的工作中，直击雷和感应雷均有可能造成过电压，此时变电站可看做一个整体性的导体，雷电经变电站的避雷系统被导入地下[1]。外部过电压往往具有脉冲特点，持续时间较短。内部过电压也称为工频电压升高，包括空载长线电容效应、不对称短路接地、甩负荷过电压、空载线路合闸和重合闸过电压、切除空载线路过电压、线性谐振过电压、参量谐振过电压等。内部过电压发生原因复杂，且发生率较外部过电压更高。
1.2引发变电站系统过电压的主要原因
引发110kv以下电压等级智能变电站系统过电压的原因有很多，其中比较常见就是电路状态变化以及电磁状态变化两种。电磁状态的异常发生率相对较小，一般智能变电站周围的电磁场是稳定的，不会出现强大磁场影响变电站电压，但在雷电等强对流气象条件下、设备损坏的情况下，变电站周围磁场强度改变，有一定几率出现过电压问题。电路状态的异常，是电力系统过电压发生的主要因素，如系统中性点不接地系统发生单相接地故障时，可能导致接地电弧间歇重燃，进而出现过电压。在此过程中，即便较小的电弧电流，如果未能熄灭，也会导致电压的异常，较大的电容性电流，如果其强度超过 10A，会导致电磁振动，出现过电压。此外，一些随机事件也可能导致过电压，如参数设定不合理、电阻系统/防雷系统异常等，均需要给予有效防护。
2 针对110k V 及以下电压等级智能变电站系统的过电压提出防护对策
2.1 采取防护系统化对策提升防护工作水平
所谓的防护系统化，就是指在110kv以下电压等级智能变电站系统的正常运营过程中，创建综合价值较高的防护系统，将各个环节纳入统一的系统下，保证所有危险环节得到处理和应对。如外部过电压和内部过电压都面临电荷富集的影响，该影响主要破坏电磁环境，导致变电站周边电磁场的异常变化。在防护工作开展的过程中，需要建立涵盖两个方面的防护系统，建立可以独立工作的两套导电系统，一套用于外部过电压的防护，另一套应对可能出现的内过电压。当外部电荷持续聚集时，通过外部防护系统将其导入地下，消除电磁变动出现的可能。当内部存在单相接地故障时，则有内部防护系统进行处理。以统一的管理系统指导具体作业，该防护系统需要借助智能化和防护监控两条举措具体实现。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.2 采取防护智能化对策提升防护工作水平
上文中已经提到，采取防护系统化对策能够有效提升防护工作水平，防护智能化是实现防护系统化的关键步骤，我们可以模拟降维训练模式进一步落实机器训练工作，将训练结果代入到智能设备中，用于防护系统的感知和危险处理。思路上看，智能设备可根据系统默认程序判别变电站系统的异常，如内部过电压，并在过电压发生后给予记录和处理，降低地破坏作用，整个工程是自动化、无人化的。要求在实际工作中，收集 2000 个以上的变电站工作样本，每个样本都涵盖脉冲、电压值、电流值、电阻值等不同维度。应用 K 近邻算法进行大规模高效率机器训练，每一个维度设置一个训练定义域，该定义域涵盖变电站工作的一个单独维度，以该维度的最大值/最小值作为训练边界。在正常工作状态下，变电站输出电流始终处于一个范围内，在额定值上下波动，以A 表达电流值（标准值），则变电站输出电流将呈现为一个数列：A=[……A-3；A-2；A-1；A；A+1；A+2；A+3……]该数列内的最大值/最小值，即为定义域的边界值。每一个标准值，都作为一个 K 点，投入样本作单一维度的机器训练。与电流的变化相同，电阻的变化也必然呈现为一个数列形式，以 Ω 表达电阻，该数列为：Ω=[……Ω-3；Ω-2；Ω-1；Ω；Ω+1；Ω+2；Ω+3……]以相同的方式完成电阻定义域内的机器训练，逐一完成变电站所有项目的降维训练。在智能设备工作的过程中，任一维度数值超过最大值/最小值，系统均可判定其异常，进行警报和处理，这需要借助监控和应急措施实现。
2.3 针对变电站的日常工作进行防护监控与应急处理
把防护监控模式运用到变电站防护工作中能够有效提升防护工作质量，防护监控可以选择科学的监测及管理模式，还需要采用智能化的应急处理模式。分布监测是指在智能变电站工作的各个关键区域，均设置 1 个智能工作设备，了解该区域的工作情况，并以 5s（或其他时间间隔）为间隔，通过传感器感知该区域工作信息，传输给单片机进行信息读取和对应维度的匹配识别。如变压器位置的电压波动，以传感器感知后，立即传输给单片机，如果变压器电压稳定，不予处理；如果变压器电压异常，且超过定义域内的极值（最大值/最小值），单片机通过匹配分析发现该问题，可通过有线通信方式将其传输至管理人员处。如果变压器过电压问题严重，则由智能设备启动应急方案，进行断电处理，保证变电站不会因为严重的过电压出现事故。
2.4 模拟实验
随机选择某地区的110kv智能变电站作为研究对象，及时采集变电站的相关数据创建计算机模型，借助参数调整方法完成各项实验，然后查看系统能否准确识别过电压问题、识别时间以及处理时间。实验进行120 次，调整电压参数进行模拟，从实验结果来看，当以常规电压进行实验时，系统可以识别其状态为“正常”，不发生其他动作；当出现过电压问题时，各处智能设备能够精准识别问题，识别时间平均为 2.7s，重大问题的处理时间为 2.2s，这表明，上述方案可以有效保证智能变电站系统免受过电压影响。
3 结束语
总的来说，110kv以下电压等级智能变电站系统容易受到过电压的影响，从而出现工作异常或者变电站的安全问题，因此防护工作非常关键。目前来看，相关智能变电站系统过电压包括外部过电压和内部过电压两大类，原因包括电路状态、电磁状态的突然变化以及随机因素的影响。防护方面，强调系统化、智能化，同时还应做好监控与应急处理，模拟实验证明了理论价值，可以作为参考，应用于后续具体工作中。
参考文献：
[1[徐胜，刘浔，时维经.基于 EMTP 的 500k V 变电站典型过电压辨识研究[J].水电能源科学，2018，36（04）：199-203.
[2]曾文龙，李乾坤，齐向东.变电站一次设备过电压对其二次回路影响及其防范措施研究[J].电子测试，2018（Z1）：81-82+42.
[3]刘芳，李盛伟，徐兵，等.XLPE 电缆参数对天津某 220k V GIS 变电站雷电过电压的影响研究[J].电气应用，2017，36（12）：26-29.
论文作者:程巧
论文发表刊物:《电力设备》2019年第4期
论文发表时间:2019/7/5
标签：过电压论文; 变电站论文; 防护论文; 电压论文; 系统论文; 工作论文; 智能论文; 《电力设备》2019年第4期论文;