常規(guī)變電站智能化改造實施方案研究

摘要：常規(guī)變電站的智能化改造已開始成為一種常態(tài)工作。智能化改造作為一種新興的技術(shù)，在實際工程中面臨智能化調(diào)試復雜、變電站負荷重不能長時間停電、站內(nèi)空間狹小設(shè)備安裝沖突等問題，影響整個智能化改造的進程。本文重點對常規(guī)變電站智能化改造進行研究。

關(guān)鍵詞：常規(guī)變電站；智能變電站；改造

2011－2015年，是智能電網(wǎng)的全面建設(shè)階段。開展變電站智能化改造是智能電網(wǎng)變電環(huán)節(jié)的重點工作之一。目前，變電站的智能化改造已開始成為一種常態(tài)工作。2011年8月，國網(wǎng)公司發(fā)布新的企業(yè)標準

Q/GDW

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2011《變電站智能化改造技術(shù)規(guī)范》（以下簡稱技術(shù)規(guī)范），用來指導常規(guī)變電站的智能化改造。技術(shù)規(guī)范體現(xiàn)了智能化改造二次系統(tǒng)優(yōu)先的原則，同時對改造后的基本特征提出要求。可以看出智能化改造不只是技術(shù)與設(shè)備更新的問題，更多的是現(xiàn)場確定的智能化改造方案能否在工程中順利實施，能不能在規(guī)定的停電時間內(nèi)安全可靠地完成智能化改造任務。

1常規(guī)變電站體系結(jié)構(gòu)

目前，隨著計算機技術(shù)及微電子的發(fā)展，常規(guī)變電站的設(shè)備具備了微機化、低功耗等特點。這些設(shè)備被安裝在兩個不同的功能層，即站控層和間隔層。站控層設(shè)備由遠方通信接口、操作員工作站和帶數(shù)據(jù)庫的計算機等組成；間隔層主要由變電站的繼電保護、測控、計量等二次設(shè)備組成。目前傳統(tǒng)變電站信息采集來源于常規(guī)的電磁型電壓互感器（TV）和電流互感器（TA）。TV的額定輸出電壓為100

V或100/31/2V，TA的額定輸出電流為1

A或5

A。因此，變電站設(shè)備必須通過電纜將這些采樣值傳送至繼電保護、測控、計量等系統(tǒng)，同時經(jīng)過各自系統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換將TV和TA的二次值變換為適用于電子電路的信號。常規(guī)變電站網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1

常規(guī)變電站網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖

2智能變電站的體系結(jié)構(gòu)

一次設(shè)備智能化、信息交互標準化、運行控制智能化以及功能應用互動化，是智能變電站最主要的技術(shù)特征。其體系結(jié)構(gòu)在物理上可分為兩類，即智能化的一次設(shè)備和網(wǎng)絡化的二次設(shè)備；在邏輯結(jié)構(gòu)上可分為三個層次，即過程層、間隔層、站控層。各層次內(nèi)部以及層次之間采用高速網(wǎng)絡通信。智能變電站體系結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2

智能變電站體系結(jié)構(gòu)圖

3現(xiàn)場施工方案研究

3.1網(wǎng)絡先行

（1）網(wǎng)絡硬件搭建

網(wǎng)絡通信線的敷設(shè)連接、光纜的敷設(shè)熔接應與二次電纜的敷設(shè)同期進行。目的有兩個：①統(tǒng)一線纜敷設(shè)計劃，使施工工藝得到保障；②保證網(wǎng)絡先行，使智能化改造的后續(xù)工作能順利進行。如果有過程層網(wǎng)絡，按技術(shù)規(guī)范，應采用星形結(jié)構(gòu)，避免環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)交換機處理不當引起網(wǎng)絡風暴。要保證網(wǎng)絡順利搭建，除了線纜敷設(shè)清冊外，最好有按照站控層、間陋層、過程層分層展示的網(wǎng)絡通信圖、VLAN

配置圖、網(wǎng)絡拓撲圖，結(jié)合VLAN

設(shè)計提供IP

地址分配方案，提供物理設(shè)備編號及設(shè)備端口編號、虛端子接線圖。目前，智能化作為新興技術(shù)和觀念，剛起步不久，在相當長一段時間內(nèi)，上述資料可能不是很規(guī)范，需要

IED

設(shè)備廠家、系統(tǒng)集成商和設(shè)計部門共同努力，逐步完善。

（2）理想的網(wǎng)絡配置方法

最理想的情況是，現(xiàn)場施工前，在系統(tǒng)集成商處，完成系統(tǒng)與各

IED

設(shè)備廠家的配置及部分聯(lián)調(diào)工作。但限于設(shè)備生產(chǎn)運輸、施工工期等因素影響，有較大難度。這樣，就造成許多本該在設(shè)備出廠前要解決的問題帶到現(xiàn)場處理。因此，在現(xiàn)場施工過程中，要盡量提前預想，避免不斷改錯、重復配置等造成的工期延長、安全風險和調(diào)試工作量增加。網(wǎng)絡的搭建和配置是基礎(chǔ)，有了這樣的整體概念，其他的順控、狀態(tài)監(jiān)測、智能告警及故障綜合分析、輔助系統(tǒng)等才能循序漸進地進行。

3.2巧妙避開設(shè)備位置沖突

老舊站改造過程中經(jīng)常面臨新舊一次設(shè)備的基礎(chǔ)沖突問題。要先拆除舊一次設(shè)備、基礎(chǔ)后制作新基礎(chǔ)，安裝新設(shè)備。老舊站一般負荷較重，為保證供電可靠性，要最大限度減少停電時間。所以一次設(shè)備安裝后，不會給二次設(shè)備留出充足的調(diào)試時間。對常規(guī)站，可以按部就班地等一次設(shè)備安裝完畢再進行相應的二次試驗。但對于帶智能終端的一次設(shè)備，因調(diào)試工作的不確定性，需要采取相應的解決辦法，以盡早發(fā)現(xiàn)問題改正錯誤。以智能斷路器為例，一次設(shè)備不能安裝，可以考慮提前安裝智能匯控柜。如匯控柜也不能安裝，可考慮易地調(diào)試。因為智能匯控柜與過程層通過光纜連接，電纜接線少，只接入裝置電源即可，所以智能匯控柜可以直接進行易地聯(lián)調(diào)。匯控柜智能終端與斷路器的連接是通過電纜，所以可接入模擬斷路器代替，這樣就可以提前進行保護、智能終端等的配置、傳動試驗，提前進行差動、備自投、網(wǎng)絡跳閘等復雜邏輯的檢驗。等一次設(shè)備安裝完成后，再進行實際的信號檢驗、順控操作等。這樣，會為改造工程爭取相當多的時間。

3.3電子式互感器預調(diào)試

智能化可能用到電子式互感器，也會出現(xiàn)常規(guī)互感器與電子式互感器共存的情況。對不同類型的互感器組合而成的保護等，要考慮電子式互感器經(jīng)合并單元采集的延時，需要廠家提供電子式互感器、遠端模塊和合并單元通道延時。對電子式互感器，特別全光纖電流互感器，現(xiàn)場安裝、調(diào)試工作量較大，且有可能需要研究院等單位協(xié)助測試，為保證工期，可提前進行電子式互感器采樣的預調(diào)試。從電子式互感器到合并單元、GOOSE

網(wǎng)絡、各相關(guān)保護、測控、計量等裝置需要連接、熔接大量的光纜（纖），可能出現(xiàn)光纜熔（連）接不良、連接錯誤、相別錯誤等情況。測試光纜熔接質(zhì)量后進行采樣預調(diào)試，從一次設(shè)備加入相對低的電流（壓），可檢驗全回路光纜熔（連）接、相別、極性等的正確性。在此基礎(chǔ)上再進行電子式互感器精度的校驗，會起到事半功倍的效果。

結(jié)語

對于常規(guī)變電站智能化改造工作是一個復雜的繁瑣的工程，變電站智能化改造要符合易集成、易擴展、易升級、易改造、易維護的應用要求。在變電站智能化改造過程中要首先保證設(shè)備運行的穩(wěn)定性，改造的安全性，以及電網(wǎng)的安全運行盡量不受影響，在此基礎(chǔ)上，才可能考慮經(jīng)濟性等因素。在以智能電網(wǎng)為建設(shè)目標的電網(wǎng)建設(shè)中，大量的常規(guī)變電站的智能化改造必不可少，這將是一項具有廣泛需求的工作，面對不同電壓等級、不同的設(shè)備制造廠家、甚至不同地域的常規(guī)變電站進行智能化改造，將面臨各種難以預計的問題，這就需要更多的人才發(fā)揮自己的聰明才智，我們才能將建設(shè)強大智能電網(wǎng)這項工作做好。