浅析数字化变电站建设中的新技术应用

目前在国内, 数字化变电站技术经过多年的发展已逐渐走向成熟, 数字化变电站简单来说就是变电站内的一次、二次电子装置都实现数字化, 并具有统一的数据建模、数据通信平台, 在此平台上提高了智能设备间的互操作性。随着智能化开关、一次运行设备在线状态检测、光电式电流电压互感器、变电站运行操作仿真技术的日益成熟, 以及实时系统中计算机高速网络的开发技术的应用, 这些都为数字化的变电站的发展成熟奠定了坚实的基础。

具体来说, 数字化变电站就是利用数字信息技术使变电站在信息采集、传输、处理、输出方面均实现数字化, 其基本特征是通信网络化、模型、设备智能化、通信协议统一化、运行管理自动化。

1 网络化的信息通信技术

数字化变电站就是采用现代通信技术, 大量地使用先进的通信媒介来替换传统的通信电缆, 分层组网技术得以使层次结构得到大大简化, 减少了二次系统的复杂性程度。变电站内的二次设备均是由通过基于标准化、模块化的微处理机设计制造, 设备之间的互联则采用高速的通信网络, 通过局域网真正地实现数据、资源共享, 现场不再出现常规功能装置的接口, 逻辑上的功能模块取代了常规的功能装置。通过利用网络通信技术, 数字化变电站可实现跨变电站、自动协调控制、跨区域的保护功能。

2 自动化的运行管理技术

数字化变电站自动化运行管理包括电力生产运行数据、状态记录统计无纸化、数据信息分层、分流交换自动化、变电站运行发生故障时能及时提供故障分析报告、提出故障处理意见, 并且指出故障原因, 智能化设备能直接处理设备信息, 同时单独地执行本地功能, 不依赖于其他的控制系统, 同时系统还具有自检功能, 能及时发现缺陷时系统并且及时报警, 自动发出数字化变电站需检修设备报告, 就是将常规变电站的定期设备检修改变为状态设备检修。自动化技术在数字化变电站建设中的广泛应用提高了我国电网建设的现代化、信息化水平, 增强了我国电网调度、输配电力的能力, 降低地区变电站建设的成本, 这些已成了不争的事实。

3 电子式互感器在数字化变电站中的应用

随着我国变电站建设不断向大容量、超高压和特高压方向发展, 对于变电站的电力设备越来越要求小型化、智能化以及高可靠性。目前我国电力系统中仍大量应用的是常规电磁式电压、电容式电压互感器和电流互感器, 由于电力系统电压增高, 从而使常规互感器体积增加、内部绝缘结构复杂化程度增高, 同时造价成本也不断升高, 而且电磁式互感器还有铁磁谐振、动态范围小、磁饱和等固有缺点, 很难达到现代电力系统的发展要求, 而新型电子式互感器结构紧凑、抗电磁干扰、体积小、不饱和、易于数字信号传输, 可适应现代电力系统的发展要求, 特别是随着特高压变电站的建设, 电子式互感器在现代电力系统上的应用已显得尤为重要。

按其原理不同, 可把电子式互感器分为电原理型和光学型, 光学型是利用光线在磁场或电场中的偏转现象, 根据偏转角度折算出磁场或电场的强度, 据此计算出系统电流、电压值, 因此光学型互感器具有灵敏度高、绝缘性能优异的特点, 但也有检测信号微弱、易受周围环境影响、光学传感材料的长期稳定性差以及封装技术等问题的限制, 尽管在检测方法上, 相关研究人员采取了一些改进措施, 但在短期内光学型互感器很难实现工程上的应用。因此目前, 国际上实现商业化运行的互感器大部分采用电原理型, 其稳定性好, 性能简单可靠, 国外的发展情况基本与国内的相同, 我国对于光学型互感器的研究成分比较多, 而电原理型的互感器的已大量地投入了商业运行。

近年以来, 随着我国变电站电压等级的不断升高, 这就更加突出了电子式互感器的各种优势, 尤其是对于特高压、超高压的电力系统, 电子式互感器绝缘性能优良, 暂态特性优异, 能适应强电磁环境, 可承受较高水平的动热稳定, 相对于常规互感器, 这是不可比拟的优点。德国在特高压试验场就大量使用了电子式互感器, 而国内也已有数十个数字化变电站实现了成功运行, 它们均采用了电子式互感器, 可以预测, 这将成为我国数字化变电站的自动化管理、运行的一场彻底的技术变革, 这一技术具有重大的技术、经济含义。在技术上, 应用电子式互感器可提高设备的可靠性、安全性, 提高保护、测量和计量系统的精准度, 避免了从信号传输、处理工作方面带来的附加误差, 减少自动化设备数量, 简化二次接线, 提高变电站系统的可靠性, 同时由于数字化变电站设备具有互操作性, 可以实现前台运行系统、其他后台支持系统之间的内部数据共享, 而在经济上则可降低通道重复建设和投资, 缩短整个工程周期, 方便各类变电站的扩建、改建, 减少设备投运时间, 电力设备的退出次数、退出时间, 方便了设备的更新和维护, 大大提高电力设备的工作效率, 减少了变电站整个工作周期内的总体投资成本。数字化变电站的建设必将是个长期的过程, 在最大程度上满足信息共享、系统集成的要求, 建设以智能变压器、电子式互感器等数字化电力设备及其他智能电子技术设备为基础的数字化变电站, 达到数字化变电站站内部各层间的无缝通信要求, 则是我国数字化变电站未来的发展方向。

摘要：随着数字化变电站技术的不断发展, 数字化变电站的建设已从理论研究进入了实践阶段。本文对电子式互感器、变电站信息通信技术以及自动化系统进行了分析, 阐述了现阶段数字化变电站建设中所运用的新技术, 剖析了数字化变电站新技术较常规变电站技术的优越性, 重点论述了数字化变电站的可靠性、安全性以及社会效益、经济效益, 最后指出了数字化变电站是未来变电站建设的必然趋势。

关键词：电力系统,数字化变电站,自动化

参考文献

[1] 国家质量监督检验检疫总局.GB20840.8—2007互感器第八部分:电子式电流互感器[S].北京:中国标准化出版社, 2009.

[2] SAWAT, KUROSAWAK, KAMINISHIT, et a1.Development of optical in-strument transformers[J].IEEE Transon PowerDelivery, 2008, 5 (2) .

[3] 高翔, 张沛超.数字化变电站的主要特征和关键技术[J].电网技术, 2009, 30 (23) .