箱式變電站智能化系統(tǒng)的發(fā)展講解教學(xué)提綱

1、箱式變電站智能化系統(tǒng)的發(fā)展蔣福全（特變電工衡陽變壓器有限公司隨著國家對(duì)城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)的投入增加和改造力度加大, 要 求高壓直接進(jìn)入負(fù)荷中心 , 逐步形成了受電、 變電 、 配電一體化格局 , 突出供配電建設(shè)向節(jié)地、 節(jié)能 、 小型化 、 無人值守的方向發(fā)展 , 箱式變電站正是具有這些典型特點(diǎn)的最佳末端變配電設(shè)備, 而結(jié)合智能化的處理技術(shù), 能更好地提升管理效能和經(jīng)濟(jì)效益。 1箱式變電站的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與布局1.1 箱式變電站的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)箱式變電站簡(jiǎn)稱箱變,GB/T17467-2008標(biāo)準(zhǔn)名詞術(shù)語為預(yù) 裝式變電站，是集高 低壓開關(guān)設(shè)備和變壓器及輔助設(shè)備為一體的功能齊全的緊湊型成套變電所。 由于箱變具有成套

2、性強(qiáng)、 體 積小 、 占地少 、 能深入負(fù)荷中心、 提高供電質(zhì)量、 減少線路損耗、 縮短送電周期、 選擇靈活、 對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、 安裝方便、 運(yùn)行安 全可靠及投資少見效快等一系列優(yōu)點(diǎn), 受到廣大電力工作者的重視 , 箱變的使用范圍也越來越廣闊1。 制造廠也加大開發(fā)力度 , 引領(lǐng)其朝高端智能化方向發(fā)展, 滿足市場(chǎng)更高要求的需求。 箱變?cè)诮Y(jié)構(gòu)上, 采用模塊方式, 每一臺(tái)箱變可由以下各種型式 組合而成 ; 按高壓開關(guān)接入電網(wǎng)型式分為環(huán)網(wǎng)型或雙電源型或終端型 ; 按設(shè)備布置方式分為“ 目字型 ” 或 “ 品字型 ” 按內(nèi)裝變;壓器種類分為油浸全密封變壓器或干式變壓器; 按箱體外殼材質(zhì)分為金屬外殼或非金

3、屬外殼; 按高壓開關(guān)選形分為產(chǎn)氣式負(fù)荷開關(guān)或壓氣式負(fù)荷開關(guān)或真空式負(fù)荷開關(guān)或SF6負(fù)荷開關(guān)2。 1.2箱變的布局箱變按照高壓、 低壓 、 變壓器三個(gè)主要組成部分, 一般分為三個(gè)獨(dú)立隔室,而智能控制系統(tǒng)則分布安裝于低壓柜內(nèi), 必要 時(shí)也可單獨(dú)制作監(jiān)控柜。 （如圖12 箱變的智能化系統(tǒng)2.1 智能化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)箱變的智能化系統(tǒng)利用現(xiàn)代高性能微處理器技術(shù)、 交流采 樣技術(shù) 、 數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼夹g(shù)等。 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的電流、 電壓和開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行采集、 計(jì)算 、 判斷 , 執(zhí)行相應(yīng)的自動(dòng)控制功能 , 同時(shí)通過適當(dāng)通信通道可與上級(jí)控制中心通信 。 系統(tǒng)采用面向?qū)ο蟮哪K化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì), 每個(gè)開關(guān)、 裝置或功

4、能對(duì)應(yīng)配置一個(gè)監(jiān)控模塊, 模塊的功能可以根據(jù)用戶的不同需求進(jìn)行靈活配置和擴(kuò)展。 通信管理單元屬于系統(tǒng)的核心處理部分, 它通過 內(nèi)部通信總線收集每個(gè)控制器/模塊采集到的電流 、 電壓 、 功率 、 電度 、 功率因素、 開關(guān)狀態(tài)信號(hào)、 保護(hù)定值及變壓器溫度 、 瓦斯 、 壓力 、 油位等各種信息, 對(duì)這些信息進(jìn)行分析處理, 將處理結(jié)果通過遠(yuǎn)動(dòng)口送給上級(jí)主站, 上級(jí)主站通過下發(fā)的遙控命令經(jīng)通信管理機(jī)處理后下發(fā)給相應(yīng)開關(guān)控制器/控制模塊, 由這些模塊控制相應(yīng)的開關(guān)動(dòng)作, 從而完成SCADA 功能 3。 圖 2為智能型箱變的組成。智能箱變采用的智能型元器件應(yīng)配置電源、 接口器件、 通 信介質(zhì) 、 控制

5、設(shè)備 （上位機(jī)、 智能儀表等以滿足智能化的要求。 智能箱變?yōu)? 采用Profibus-DP 標(biāo)準(zhǔn)的 、 開放型的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)將具有通訊能力的元器件（從站 與之連接, 從而實(shí)現(xiàn)主站通過總線對(duì)開關(guān)、 電網(wǎng)的遠(yuǎn)程測(cè)量、 調(diào)節(jié) 、 控制 、 通訊 ; 或采用智能控制儀對(duì)高低壓側(cè)進(jìn)行本地或遠(yuǎn)程的測(cè)量、 調(diào)節(jié) 、 控制 、 通訊 。 2.2控制系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)總線是應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、 在微處理器測(cè)控設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)雙向串行多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信的系統(tǒng)，也被稱為開放式、數(shù)字式多點(diǎn)通信的底層網(wǎng)絡(luò)。FCS既是一個(gè)開放式通信網(wǎng)絡(luò), 又是一 種全分布式控制系統(tǒng)。 它作為智能設(shè)備的聯(lián)系紐帶, 把掛在總 線上作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的智能設(shè)備

6、連接為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng), 并進(jìn)一步構(gòu)成自動(dòng)化系統(tǒng), 實(shí)現(xiàn)基本的控制、 計(jì)算 、 參數(shù)設(shè)置、 報(bào)警 、 顯示 、 監(jiān) 控及系統(tǒng)管理等綜合自動(dòng)化功能 5。 采用 OSI 模型中的3個(gè)典 型層:物理層、 數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層, 省去了 36層 , 具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 、 執(zhí)行協(xié)作簡(jiǎn)單、 成本低等優(yōu)點(diǎn), 同時(shí)滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的 性能要求, 如圖 3 所示 。2.3監(jiān)控軟件智能化配電系統(tǒng)是一項(xiàng)集計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸、控制技術(shù)、現(xiàn)代化設(shè)備 以及管理于一身的綜合信息管理系統(tǒng)，通過各種通信網(wǎng)絡(luò)把眾多的帶有通信接口的 開關(guān)和控制設(shè)備與主計(jì)算機(jī)連接起來，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行智能化管理，實(shí)現(xiàn)集中數(shù)據(jù)處 理、摘要:著電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模越來越大，電

7、網(wǎng)末端變配電設(shè)備越來越多，箱變因其顯著 的優(yōu)點(diǎn)，已成為新時(shí)期最為需要的一種配電設(shè)備的建設(shè)主體。在傳統(tǒng)的箱式變電 站的基礎(chǔ)上，構(gòu)建智能化系統(tǒng)，發(fā)展新型智能化箱式變電站，提升技術(shù)性能，通過數(shù)據(jù) 分析和智能控制，達(dá)到管理先進(jìn)，節(jié)能降耗的目的，將具有深厚的現(xiàn)實(shí)意義。關(guān)鍵詞:發(fā)展；箱式變電站；智能化；系統(tǒng)；管理；節(jié)能ChinaAll righU reserved. Publishing House http 刃l(wèi)d .net 1994-2012,Academic Jaumal Electronic 5ChinaAll rights reserved.Publishing House hitp:/wwwx

8、nki .net 1994-2012Academic Journa.1 Electronic電力建設(shè)82廣東科技2012.6. 第11 期廣東科技2012.6. 第11 期!員應(yīng)戴潔凈手套, 不準(zhǔn)對(duì)著電纜端、 接頭講話 , 防止周圍潮氣、 灰塵的影響,多用脫脂干布擦拭表面的灰塵、 微粒等 , 施工間斷時(shí)應(yīng)立即用塑料薄膜進(jìn)行包裹防護(hù) 。5 交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜的試驗(yàn)直流電壓下, 交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜的電場(chǎng)分布取決于材料的體積電阻率, 而交流電壓下的電場(chǎng)分布取決于各介質(zhì)的介電常數(shù) , 特別是在電纜終端頭、 接頭盒等電纜附件中的直流電場(chǎng)強(qiáng)度的分布和交流電場(chǎng)強(qiáng)度的分布完全不同, 而且直流電壓下 絕緣老

9、化的機(jī)理和交流電壓下的老化機(jī)理不相同。交聯(lián)聚乙烯(XLPE 電纜在直流電壓下會(huì)產(chǎn)生“累積 ”效應(yīng) , 存儲(chǔ)積累單極性殘余電荷 。 一旦有了由于直流耐壓試驗(yàn)引起的“ 記憶性 ” 需要很長(zhǎng)時(shí)間才能將這種,直流偏壓釋放。 電纜如果在直流殘余電荷未完全釋放之前投入運(yùn)行, 直流偏壓便會(huì)疊加 在工頻電壓峰值上,使得電纜上的電壓值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其額定電壓 , 從而有可能導(dǎo)致電纜絕緣擊穿。另外 , 直流耐壓試驗(yàn)不能代表交聯(lián)聚乙烯(XLPE 電纜的實(shí)際運(yùn)行工況, 往往會(huì)出現(xiàn):在交流情況下存在缺陷的地方, 直流 耐壓卻不會(huì)擊穿; 在交流情況下不會(huì)發(fā)生問題的地方, 直流耐 壓卻會(huì)擊穿。 可見 , 對(duì)高壓交聯(lián)電纜一般不應(yīng)再

10、進(jìn)行直流電壓試驗(yàn) 。傳統(tǒng)的工頻耐壓試驗(yàn)裝置對(duì)電纜進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn), 由于容量大 , 傳統(tǒng)的工頻耐壓試驗(yàn)裝置體積和重量也會(huì)很大 、 很重 , 將其帶到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)會(huì)非常困難, 所需的人力 、 物力也是非常不經(jīng)濟(jì)的。 目前 , 國內(nèi)一些單位已開始采用變 頻(20300Hz電壓法或振蕩電壓法進(jìn)行試驗(yàn)，由于此類試驗(yàn)裝 置的重量和體積不到同電壓、 同容量工頻耐試驗(yàn)裝置的五分之一 , 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)且能有效解決直流耐壓試驗(yàn)引生的“ 累積效應(yīng)” 問 題 , 值得進(jìn)一步予以推廣應(yīng)用。6 結(jié)束語在高壓電力電纜絕緣良好、 制造質(zhì)量可靠且電纜頭施工工藝正確的前提下,電纜故障的主要原因是外力破壞與進(jìn)水受潮 , 進(jìn)行電纜施工

11、時(shí), 一定要嚴(yán)格遵循工藝導(dǎo)則 , 提高電纜端、 接頭的施工質(zhì)量, 加強(qiáng)外力破壞與護(hù)層損傷的控防。 電纜在竣工投運(yùn)后, 要按時(shí)監(jiān)視負(fù)荷量、 檢測(cè)線芯溫度和檢查接點(diǎn)是否發(fā)熱 , 確保電力電纜安全穩(wěn)定運(yùn)行。 參考文獻(xiàn):1段發(fā)強(qiáng).淺析電力電纜施工的質(zhì)量控制J.科學(xué)論壇,2009(4 .2江日洪 . 交聯(lián)聚乙烯電力電纜線路M. 北京:中國電力出版社, 1997.集中監(jiān)控、 集中分析和集中調(diào)度。智能化配電系統(tǒng)與傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)相比,具有穩(wěn)定性好, 可靠性高, 利于集中控制 , 能實(shí)現(xiàn)無人值守, 組網(wǎng)后能降低大量費(fèi)用等優(yōu)點(diǎn)。 目前 , 國外多家著名電器制造商都推出了智能變配電系統(tǒng)綜合性解決方案。 例如施耐德的

12、透明工廠、 ABB公司的ESD3000系列等4。國內(nèi)電器制造商如常熟開關(guān)廠的PowerNet ,電力儀表及保護(hù)裝置廠家如南瑞的OPEN3200、 許繼 TOSCAN-D3000C 、等 , 組態(tài)軟件如深圳中電pecStar、 北京亞控組態(tài)王 、 北京三維力控、 西門子 Wincc 等 , 經(jīng)二次開發(fā)都可作為后臺(tái)監(jiān)控軟件。3 智能化系統(tǒng)管理的整體效應(yīng)及作用分析3.1 面向?qū)ο蟮膶?shí)時(shí)操作性智能化配電系統(tǒng)由開關(guān)設(shè)備具有通信功能的智能化元件經(jīng)數(shù)字通信與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接,實(shí)現(xiàn)變電站開關(guān)設(shè)備運(yùn)行管理的自動(dòng)化、 智能化 。 系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、 數(shù)字通信、 遠(yuǎn) 程操作與程序控制、 保護(hù)定值管理、 事

13、件記錄與告警 、 故障分析、 各類報(bào)表及設(shè)備維護(hù)信息管理等功能。 針對(duì)低壓電氣系統(tǒng)直接面向控制終端, 設(shè)備多 、分布廣 , 而且現(xiàn)場(chǎng)條件復(fù)雜, 智能化監(jiān)控系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο蟮牟僮髂Ｊ? 具有強(qiáng)抗干擾能力5。 主要控 制功能由設(shè)備層智能化元件完成,形成網(wǎng)絡(luò)集成式全分布控制 系統(tǒng) , 以滿足系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)、 快速及可靠性的要求。3.2 通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)分析,采取節(jié)能措施, 提高經(jīng)濟(jì)效益充分利用智能化系統(tǒng)作為管理手段, 通過軟件記錄的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)的分析, 采取措施 , 提升節(jié)能效果。 例如一 ,對(duì) 具備雙變壓器箱變中的兩臺(tái)變壓器或鄰近箱變中的變壓器實(shí)行自動(dòng)聯(lián)絡(luò)控制 , 根據(jù)負(fù)載率決定最佳

14、運(yùn)行方式, 使兩臺(tái)變壓器分列 、 并聯(lián)或退出一臺(tái)運(yùn)行, 提高變壓器的運(yùn)行效率。 對(duì)于晝 夜差別 、 休息日或季節(jié)性影響負(fù)荷變化很大的箱變 , 節(jié)能效果顯著 。 例如二 , 通過對(duì)每個(gè)配出回路功率因素的統(tǒng)計(jì)分析, 對(duì)于 經(jīng)常處于低功率因素的負(fù)荷回路采取負(fù)荷側(cè)就地自動(dòng)無功補(bǔ)償?shù)拇胧?, 提高功率因素,減少配出線路的線損。 有了數(shù)據(jù)分析 , 圍繞節(jié)能主題, 必定還有更多的節(jié)能措施,如電壓的調(diào)整, 有條件的還可對(duì)變壓器容量重新調(diào)配等。4 結(jié)束語盡管當(dāng)前在發(fā)展中的箱式變電站和智能化系統(tǒng)管理中取得了一定的進(jìn)展和成績(jī) , 但是 , 在一般的情況下, 由于受到氣候以及地理?xiàng)l件等一些綜合因素的影響, 一些絕緣開關(guān)設(shè)備的應(yīng)用還不是很廣泛, 尤其是環(huán)網(wǎng)供電單元中, 存在有封閉式的電纜插接件問題, 在技術(shù)提升上還有待進(jìn)一步的加強(qiáng), 更好地推廣高壓環(huán)網(wǎng)及雙電源供電的自動(dòng)化、低壓網(wǎng)自動(dòng)投切、 網(wǎng)絡(luò)優(yōu) 化等先進(jìn)技術(shù), 并逐步向自動(dòng)化控制技術(shù)靠攏, 提升箱式變電站的智能化系統(tǒng)功能, 更好的服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展。 參考文獻(xiàn) :1廖順明, 劉啟富 . 智能化箱式變電站的應(yīng)用探討. 四川電力技術(shù), 2006年 1