1、1试论智能化变电站安全与检修摘 要：智能化变电站要采用综合集成的智能化装置，数字化的变电站运用了集成的技术之后，全站范围内的数据交换可以通过网络实现，变电站与间隔层之间的现场距离大，数据的交换量大，实时性要求也高，需要与外部的互联网互动，数据的交换是点对点，首先简化单个系统的结构，然后在此基础上数字化变电站内的所有自动化系统进行集成，就可以实现智能化变电站， 关键词：智能化变电站 安全 检修 中图分类号：TM411+.4 文献标识码： A 智能化变电站作为智能电网的重要组成部分，是输电网的重要节点与数据采集源头，是智能电网的底层支撑的关键点，是实现智能电网的基础和前提。智能变电站的智能化不仅仅
2、体现在运行、维护环节，还体现在工程实施环节。本文在介绍国内智能变电站发展现状的基础上，分析了智能化变电站的系统构成和技术特点，并结合具体变电站工程，设计变电站自动化系统网络结构及各层设备配置。 1 智能化变电站的概念及架构 1.1 智能化变电站的概念 智能化变电站是数字化变电站的升级和发展，在数字化变电站的基础上，结合智能电网的需求，对变电站自动化技术进行充实以实现变电站智能化功能，是智能电网运行与控制的关键。其内涵为可靠、经济、2兼容、自主、互动、协同，并具有一次设备智能化、信息交换标准化、系统高度集成化、运行控制自动化、保护控制协同化、分析决策在线化等技术特征。 1.2 智能化变电站的架构
3、 智能化变电站按照 IEC61850 标准进行数据建模及通信，并在此平台的基础上实现相互之间的互操作性。根据 IEC61850 标准，智能化变电站的自动化系统在物理上可以分为智能化的一次设备和网络化的二次设备；在逻辑结构上可以分为：站控层、间隔层和过程层 3 层：（1）站控层。由变电站监控系统、远动系统、防误闭锁系统、保护信息管理系统、通讯监控系统、电量远传系统、安防监视系统及火灾报警系统等组成。实现面向全站设备的监视、控制、告警及信息交互功能，完成数据采集和监视控制（SCADA） 、操作闭锁以及同步相量采集、电能量采集、保护信息管理等相关功能。站控层功能宜高度集成，可在 1 台计算机或嵌入式
4、装置实现，也可分布在多台计算机或嵌入式装置中。 （2）间隔层。包括测控、保护、计量装置以及与接入其他智能设备的规约转换设备。单间隔设备有线路保护、测控装置、计量装置，跨间隔设备包括母线保护、故障录波、变压器保护等。间隔层设备按间隔对象进行配置，与各种远方输入/输出、传感器和控制器接口，实现使用 1 个间隔的数据并且作用于该间隔一次设备的功能。 （3）过程层。包括变压器、断路器、PT/CT 等一次设备及其所属的智能组件（合并器 MU +智能单元）以及独立的智能电子装置，主要完成开关量和模拟量的采集以及控制命令的发送等与一次设备相关的功能。 31.3 智能化的一次设备 智能一次设备是指由一次设备本
5、体和智能组件组成，具有测量数字化、控制网络化、状态可视化、功能一体化和信息互动化特征的高压设备。 （1）电子式互感器。根据传感原理，电子式互感器又可分为光学材料的光电式 OCT 和非光学材料的线圈式 ECT 和 EVT 2 类。在国内，电子式电流互感器主要有 2 种，一种是基于罗氏线圈原理；一种是基于法拉第磁光效应原理，这里面又分为磁光玻璃式和纯光纤式。罗氏线圈电子式电流互感器的敏感元件是空心线圈，光纤只作为传输元件，采用开环控制技术，动态范围和精度受局限。磁光玻璃电子式电流互感器的敏感元件是光学玻璃，采用光纤作为传输元件，磁光玻璃与光纤采用胶结方式连接，维护周期短。纯光纤式电流互感器的敏感元
6、件和传输元件都是光纤，采用独特的闭环控制技术，动态范围大和精度高。从电子式互感器的发展来看，罗氏线圈电子互感器发展较早，技术比较成熟，在国内有大量的运行经验；磁光玻璃和全光纤电子互感器发展较晚，国内运行业绩不多，采用时要经过专题论证。 （2）合并单元。目前，由于技术、经济的原因，在智能化变电站的设计中，相当部分的变电站采用合并单元+ 常规互感器的方式代替电子互感器，因而合并单元就非常必要。常规互感器采集卡采集的数据通过光纤传输至合并单元，合并单元处理数据后传输至光纤以太网络，合并单元可接受同步信号以便多个合并单元同步。 （3）智能单元。智能化开关是指断路器操作所需的各种信息由装在4断路器设备内
7、的数字化控制装置直接处理，使断路器装置能独立地执行其当地功能，而不依赖于站控层的控制系统。其主要特点是由电力电子技术、数字化控制装置组成执行单元，代替常规机械结构的辅助开关和辅助继电器。智能断路器与常规断路器的根本区别在于其跳闸方式发生了根本性的变化，从以往电缆传输跳合闸电流操作方式变为通讯报文操作方式，技术和观念上的变化都是巨大的。 1.4 网络化的二次设备 网络化的二次设备具有数字化接口，能满足电子式互感器和智能开关的要求，以及 IEC61850 的要求。通过 GOOSE 网络交换开关信号，二次设备不再出现功能装置重复的 I/O 现场接口，二次电缆也由大量控制电缆改为少量光缆，通过网络真正
8、实现数据共享、资源共享，常规的功能装置变成了逻辑的功能模块。因为网络化二次设备的出现，也使得二次保护、监控控制等设备与一次设备可以实现就地安装。 2. 智能化变电站定期检修模式 随着电力设备的增多，预防性检修的重要性也日益显现。预防性检修是一种相对主动的检修方法。最早期的预防性检修按照检修计划来执行检修任务，叫做定期检修。它的特点是设定了固定的工作内容与周期，即维修间隔。主要是根据操作经验和统计的数据资料来确定得出，具备了一定的科学性和实践性能够确保电力设备的完好率始终保持在一个好的水平。但是，电力设备故障发生具有很大的偶然性，这是固定间隔时间的检修方式不能应对的。 5我国的电力系统定期检修模
9、式的起源要源于是 20 世纪中期，至今，它依然是一种最常用的检修方式。定期检修就是在检修计划的制定中设定固定的检修间隔时间，并且在规定的计划时间完成，并在实际检修的过程中已经形成常态化的模式，一般对电力设备的运行状态及程度和以前故障情况根本不加以考虑。正因如此，这种检修就会不可避免造成良好设备的“维修过剩” ，既会损失电力设备的使用时间，还造成了人、财、物的浪费。因检修过程对设备造成的肢解与重装还存在引发维修故障的风险。 近年来，伴随着电力技术的发展和变电设备质量的显著提高，装置设备从设计、优化到制造，在工艺流程上较几十年前发生了极大的改进，全过程主要环节全部应用机械化、自动化以及智能化的管理
10、，设备的可靠性也显著提高。这些发展变化都有效地推动了现场安装工艺的规范化，这样，也就减少了修试部门定期检查设备隐患的工作量。因此，最近有许多电力企业已完成或准备从定期检修向状态检修转变。 二、智能化变电站状态检修模式 1、状态检修概述 状态检修的概念就是针对电力设备状态的一种检修方法。它是在对设备状态监测以及设备评估的基础之上，详细考虑设备目前状态和以前发生的故障情况，在综合分析诊断结果后，制定出合理的检修时间和项目安排，主动实施检修的一种方式。状态检修是美国的杜邦公司在 1970年最先提出并倡议的。它作为目前为止耗费最低、技术最先进、设备最完备、总体效益最大的一种维修方式。状态检修的最大优势
11、就在于它能6够为电力设备提供一个安全稳定、工作周期长、多方面全性能、以优质运行为标准的技术和管理保障体系，进而解决了多年来一直存在的预防性检修中检修过剩和不足的问题。 随着计算机的网络技术、传感技术不断发展，电力系统的改革不断深入，电力设备状态监测和状态检修也一定会得到长足发展，因此也一定会出现更多有效的管理软件系统。尽管在我国，电力设备状态检修研究起步比较晚，但是发展势头却是异常迅猛，并且不断有许多成果和经验，已经建立了很多可执行监测和诊断的方法，其中所涉及状态检修的标准也在不断进行建立和完善。伴随着智能状态监测系统的研发与使用，一些在使用中常规数据处理的难题也得到了解决，这必将给状态检修技
12、术的发展和完善起到至关重要的的推动作用。 2、状态检修的效果 能够提高设备可用率及供电可靠性。状态检修能够做到“要修才修、快修快好” ，进而保证了设备工况稳定，提高了供电的可靠性。 降低了企业综合成本，各方面取得显著效益。状态检修实施的前提条件是对状态的监测和有效诊断接着才是决定能否检修。监测过程当中所需要的核心技术和诊断所需要的计算机软件和硬件系统都需要花费很多的投资。但是与企业检修成本相比，这些成本的投入，就具有很高的回报，不仅还能够给企业在维修费用和形象资源方面降低大量成本，还能取得显著的经济效益和社会效益。 总结： 在变电设备的检修管理之中，供电企业要不断改进和完善，明确的7检修范围，组建专业的团队，科学地划分具体的检修管理职责与职能，进而不断提高变电设备检修技术水平和管理水平确保变电设备的运行安全及电力系统的供电稳定，实现社会效益、经济利益双丰收的良好局面。
