广西百源供电设计有限责任公司 广西 南宁 530022
摘 要:随着网络设备和智能设备的更新换代，作为电力系统的重要组成部分，输变电工程中的变电站智能化设计势在必行。本文结合智能设备的应用，探讨变电站智能化建设的方案设计。
关键词:变电站；智能化；方案设计
1 电气设备的智能化设计方案
（1）电气设备的智能化配置方案
随着制造业的不断进步，近年来我国变电站主要的高压电气设备制造技术取得了长足的进步，为变电站实现智能化提供了坚实的基础。现通过对变电站重要的一次设备采用状态监测技术，实现高压设备的智能化配置，分述如下：
变压器：在变压器本体上安装电子式（数字式）传感器，配置带液晶显示的智能终端以及各类在线监测仪IED（包括绝缘油在线监测装置、变压器绕组在线测温装置、绕组局放在线监测装置、主变中性点接地电流在线监测装置、高压套管介质损耗在线监测装置等）；该配置方案可涵盖主变压器、站用变压器以及接地变和电抗器等线圈类电气设备。
断路器：在断路器本体装设电子式（数字式）传感器，配置带液晶显示的智能终端以及各类在线监测仪IED（包括SF6气体密度在线监测装置、分合闸线圈电流在线监测装置、断路器机械特性在线监测装置等）。
开关柜：采用开关柜就地安装保护测控智能一体化装置、开关柜温湿智能控制、开关柜操控机构实现智能电控装置等；涵盖10kV/35kV开关柜及各类低压开关柜（环网柜）等。
其他需在线监测的主要对象还包括隔离开关、避雷器以及厂用电设备等。变电站站控室配置一套在线监测系统主机和一套智能远动机，监测系统主机负责收集全站的在线监测设备状态信息，各设备分别配置状态信息釆集装置，将釆集到的信息直接或经初步分析后送入在线监测系统主机，由监测系统主机进一步处理，并通过智能远动机远传电网公司的状态维修系统，为电网调度运行提供电网运行辅助决策，实现电网设备的可观、可测。
状态监测系统釆用分层分布式结构，由釆集传感器、状态监测IED和监测后台组成。各个状态监测单元通过统一的通信标准与监测后台系统通信。监测后台具有各种监测功能的数据采集存储、故障报警、故障诊断等功能，状态监测系统各类传感器实时釆集各电气设备状态信息，点对点传输至现场状态监测lED。现场监测lED安装在变电站设备现场，通过统一的通信标准自动、实时地与后台系统的服务器通信，上传状态信息参数。设备状态信息可在状态监测后台实时显示。系统构成详见下图。
电气设备状态监测系统构成
（2）电气设备的集约化、模块化设计方案
一次设备：采用智能化高压设备，将智能高压设备及智能组件下放汇控柜，减少电缆接线，采用预制电缆连接一次设备机构，通过预制光缆即插即用连接至站内网络。
二次设备：集中布置，优化组屏，实现标准化接口，采用互感器完成电压、电流模拟量采集。优化组屏方案，设备按照保护、测控共组1面屏的方案集中组屏。二次设备接口标准化，就地智能汇控柜标准化接口，配置过程层交换机柜，预制光缆连接。使用预制光缆，利用预制光缆即插即通即用的优势，缩短施工工期，提高施工效率。
通信网络：模采网跳，冗余双网，信息共享，网络优化。变电站可沿用常规的"三层两网〃架构，站控层、间隔层、设备层按功能分层，网络实现冗余配置。
软件配置：在监控系统中配置SCD文件管控软件，通过该软件上传全站SCD文件，对提交的系统配置文件进行校核，并可以用图形的方式直观的显示SCD的内容，方便运维人员进行可视化校对。利用监控系统的源端维护高级功能，对变电站的电网结构、一次设备、二次设备及一、二次关联关系进行建模。该功能可向调度系统提供各种可自描述的配置参量，维护时仅需在变电站利用统一配置工具进行配置，生成标准配置文件，包括变电站主接线图、网络拓扑等参数及数据模型。调度系统可自动获得变电站标准配置文件，并自动导入自身系统数据库中。通过源端维护，电气二次系统可以做到变电站模型、图形、数据在变电站和各级主站间共享，同时做到一次维护、重复使用，只要保证在源端的模型、图形、数据准确，便可保证其在全网的准确使用。
2 变电站运维的智能化方案
（1）方案设计设想
1)设备状态智能监测：
利用智能一次设备的感知系统，全面获取设备状态及运行环境信息，扩展监控系统监测范围及在线监测范围；
2)智能巡视及操作：
应用智能一次设备及可见光、红外及传感器等感知终端全面釆集设备状态及运行信息;将采集到的设备状态及运行环境相关信息进行算法处理，实现自动判断结果。部署程序化操作系统完成系列化操作，综合利用图像识别及开关刀闸内置传感器，实现操作结果自动判定，完成程序化操作。
3)智能安防：
网络安全：按照“安全分区、网络专用、横向合理、纵向认证”的总体原则，幵展网络安全防护建设，增加部署安全态势感知终端及纵向加密认证装置；
作业安全：应用智能技术，支撑安全资格全局掌控、安全措施在线部署、行为模式在线监控、风险管控全局辅助。
4)二次运维：
站内部署智能录波器或智能运维管理工具，实现智能变电站二次系统状态信息的持续监测及上送。
（2）方案实施设想
1)可配置一套智能辅助系统，一次设备在线监测系统、视频及环境监测系统、变电站巡检机器人、联动系统、火灾报警系统等辅助系统通过统一的规约接入智能辅助系统。各子系统能独立完成传统辅助系统的功能，并通过数据综合分析与统一展示，实现了图像监视、安全警卫、火灾报警等系统的智能联动、远程控制，为设备状态可视化、操作可视化提供有力支撑。
2)可配置2台变电站巡检机器人，机器人具备自主导航、定位、充电、巡检功能，可智能上下楼层、可在lOkV配电室、电容器室、GIS室等不同设备房无障碍通行、巡视、监测。机器人，能精确识别变电站内各类仪表读数、设备发热情况，监测设备震动、噪声情况等，能自动生成各类报表，实时准确呈现设备运行状态，为变电站设备运行情况提供可靠的依据。
3)应用程序化操作功能，程序化控制除利用开关、刀闸的辅助位置接点作为判据外，另在刀闸处加装传感器，实时监测刀闸“分闸到位”、“分闸异常”、“合闹异常”四种状态，实时反映刀闸触头任意位置的状态信息。一键操作时，同时联动视频及环境监控系统，调度周围摄像头对操作设备进行可视化监视，操作员可通过视频画面观测到设备的当前实际状态、操作中间的变化状态、操作结果等，以便出现异常时可随时对控制过程进行干预。
3 结论
220kV智能变电站建设践行电网“主要设备智能化、一次系统模块化、二次系统集成化”的指导思想，坚持信息采集和传输的数字化、网络化，实现全站信息统一共享，实现站内统一建模。通过智能高压设备及二次系统集成化的可靠性，通过智能组件与预制光缆即插即用的便利性；通过智能运维及智能调控方案，逐步实现巡视无人化、操作自动化及运维少人化，从而推动变电站模块化建设。伴随5G通信技术的推广和网速的快速提高，智能变电站的建设将成为电力基建的常态。
论文作者:韦仕庆
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第05期
论文发表时间:2019/7/15
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