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變電站電氣一次設(shè)備智能化問(wèn)題的研究綜述

發(fā)布日期： 2014-05-11 發(fā)布：  

  2013年7期目錄       本期共收錄文章20篇

　　摘要：變電站是保證電力供應(yīng)的重要環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)高低壓轉(zhuǎn)換和功率轉(zhuǎn)換的重要設(shè)備，在智能化的改造技術(shù)中，往往集合了集成控制技術(shù)、電力電子技術(shù)、電磁干擾技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)等，文章將分析在智能化過(guò)程中面臨的問(wèn)題，從而更好地向電氣一次設(shè)備智能化發(fā)展。
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　　關(guān)鍵詞：電氣一次設(shè)備；智能化改造；傳感技術(shù)；電子電力
　　中圖分類號(hào)：TM762 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）20-0119-02
　　智能化電站是智能電網(wǎng)組建的重要環(huán)節(jié)。為了更好地實(shí)現(xiàn)變電站的智能化，往往需要保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定，其中，所面臨的因素很多，需要考慮方案的可行性、系統(tǒng)網(wǎng)架的合理性和運(yùn)行方式等之間的關(guān)系。
　　智能電網(wǎng)研究的對(duì)象是電力系統(tǒng)，它是將信息技術(shù)、控制技術(shù)和管理技術(shù)相融合的系統(tǒng)，通過(guò)各個(gè)系統(tǒng)間的智能互動(dòng)達(dá)到系統(tǒng)穩(wěn)定的控制，為了使電力行業(yè)持續(xù)發(fā)展，需要考慮電力生產(chǎn)、消耗和消費(fèi)的科學(xué)優(yōu)化，從而使電力更好地服務(wù)人群。
　　在智能變電站中，智能電網(wǎng)的建設(shè)是必不可少的環(huán)節(jié)，也是實(shí)現(xiàn)智能化變電站必須通過(guò)的，就是將一次、二次設(shè)備無(wú)縫連接，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的數(shù)字化。在電力的大力發(fā)展下，二次設(shè)備已經(jīng)全部采用了數(shù)字化技術(shù)，僅僅需要軟件升級(jí)和接口轉(zhuǎn)換就能達(dá)到智能變電站的要求。但是傳統(tǒng)的一次設(shè)備所面臨的問(wèn)題很大，實(shí)現(xiàn)設(shè)備模擬信號(hào)的數(shù)字化是很難的，解決一次設(shè)備的問(wèn)題是變電站智能的一個(gè)重要問(wèn)題。
　　在智能電網(wǎng)建立的初期，研究的對(duì)象主要是電氣一次設(shè)備智能化，它作為電網(wǎng)智能化的物理基礎(chǔ)，也是二次設(shè)備的連接設(shè)備，是電力行業(yè)關(guān)注的重要問(wèn)題。為了提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的智能化，使各個(gè)系統(tǒng)更加穩(wěn)定和可靠，需要實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備遙信、遙測(cè)和遙控等設(shè)備間的信息互動(dòng)。
　　1 一次設(shè)備智能化的現(xiàn)狀
　　在變電站中，電氣一次設(shè)備一般是通過(guò)變壓器、互感器、可控電抗器和開(kāi)關(guān)設(shè)備等組成的。為了實(shí)現(xiàn)電氣一次設(shè)備的智能化，往往可以從兩方面來(lái)實(shí)現(xiàn)，一方面是讓傳統(tǒng)的電氣設(shè)備安裝智能化終端，改造它的一些零件實(shí)現(xiàn)智能化；另一方面是增加智能化模塊，通過(guò)數(shù)據(jù)采集、在線監(jiān)測(cè)和故障判斷等來(lái)實(shí)現(xiàn)變電站智能化。
　　1.1 電力變壓器的智能化
　　在電力系統(tǒng)中，電力的可靠性是保障人們生活和用電的關(guān)鍵，而變壓器是其中一個(gè)重要的設(shè)備，它的功能應(yīng)用在法、供和用等方面，，所以，在電網(wǎng)中它的地位極其
　　關(guān)鍵。
　　變壓器的智能化是組成電氣一次設(shè)備智能化的關(guān)鍵，在智能電網(wǎng)之前，許多企業(yè)、學(xué)者為了適合當(dāng)前社會(huì)的發(fā)展和便捷，改造了傳統(tǒng)的變壓器，從而使產(chǎn)品更加智
　　能化。
　　1.1.1 傳統(tǒng)變壓器的智能化。為了實(shí)現(xiàn)電力變壓器智能化，需要在變壓器輸入、輸出線圈電路中分別串聯(lián)智能保險(xiǎn)絲，并在變壓器電路的輸入端并聯(lián)一組電路，并聯(lián)的電路是由電阻和發(fā)光二極管串聯(lián)成的。為了避免電路中因出現(xiàn)過(guò)流、過(guò)溫及雷電干擾等因素而引發(fā)供電系統(tǒng)和變壓器燒壞的問(wèn)題，需要在電路中安裝智能型保險(xiǎn)絲，從而起到保護(hù)電路的作用。在電路中，智能型保險(xiǎn)絲往往只是在電路出問(wèn)題時(shí)才會(huì)起保護(hù)作用，當(dāng)電路正常工作的時(shí)候，智能型保險(xiǎn)絲能夠通過(guò)智能的控制從故障電路自動(dòng)復(fù)原，連接電路。
　　在智能型變壓器的基礎(chǔ)上，可以通過(guò)遠(yuǎn)程來(lái)控制電路。通過(guò)設(shè)置智能控制箱、配置有鎖控開(kāi)關(guān)、設(shè)置電流互感器、交流接觸器、顯示器等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)接口與電子式電能表對(duì)接，可通過(guò)遙控的方式是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊和控制。
　　為了應(yīng)付更加惡劣的環(huán)境，往往在變壓器中安裝了避雷器、熔斷器、斷路器等一些保護(hù)電路的設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)可以增強(qiáng)保護(hù)電路和設(shè)備的能力。智能型變壓器是由油浸入變壓器配置斷路器、智能化終端控制器組成，這種智能變壓器有檢測(cè)和調(diào)度的功能；這種變壓器的智能化終端能夠?qū)﹄娐愤M(jìn)行安全檢測(cè)和安全控制，使電網(wǎng)的安全性和穩(wěn)定性更高。
　　1.1.2 電力電子變壓器。隨著社會(huì)的發(fā)展，電力行業(yè)中設(shè)備的不斷革新，電力電子變壓器作為一種新型電力變壓器，隨著大功率電子元件及控制技術(shù)而得到了大力的發(fā)展。它是將電力電子技術(shù)和高頻電能轉(zhuǎn)換技術(shù)相融的電子設(shè)備，從電壓、頻率、幅值、相位等轉(zhuǎn)換為適合它電能特征的電子設(shè)備。
　　在應(yīng)用電力電子變壓器后，可將AC/AC、AC/AD/AC之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，能夠使用直流電壓，實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換和控制；根據(jù)它的功能，可以進(jìn)行自我監(jiān)控、自我保護(hù)、無(wú)功補(bǔ)償?shù)�，不必添加額外的設(shè)備。由于電力電子器件的體積小、質(zhì)量輕等特點(diǎn)，在航天、航空等領(lǐng)域應(yīng)用相當(dāng)廣泛；而且在智能電網(wǎng)中，分布式電源系統(tǒng)不斷的增加，使電力電子器件能夠靈活地分布在這個(gè)系統(tǒng)中。因此，作為新型的變壓器，電力電子將得到更大的發(fā)展。
　　1.2 互感器的智能化
　　作為變電站中一個(gè)重要的部分，互感器的功能體現(xiàn)在以下3個(gè)方面：安全、準(zhǔn)確測(cè)量和自我診斷。根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)制定的標(biāo)準(zhǔn)，電子式互感器由所有的光電式互感器和其他使用電子設(shè)備的互感器組成。
　　電力系統(tǒng)光學(xué)電流互感器使用的是零和式光學(xué)電流傳感技術(shù)，它的功能具有精度高、保護(hù)輸出優(yōu)質(zhì)、絕緣性強(qiáng)和電磁兼容性高的特點(diǎn)，由于能夠入網(wǎng)使用，所以可以進(jìn)一步大量地應(yīng)用在電網(wǎng)系統(tǒng)中。激光供電型110kV光電電流互感器采用了信號(hào)轉(zhuǎn)化技術(shù)，運(yùn)用光纖傳輸，所以，它具有絕緣性高、受電磁干擾小、測(cè)量頻帶寬、范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，在電力系統(tǒng)智能化建設(shè)中很有大的發(fā)展?jié)摿�和�?shí)用
　　價(jià)值。
　　1.3 可控電抗器
　　可控電抗器電網(wǎng)系統(tǒng)中關(guān)鍵的電氣一次設(shè)備，它能夠承受超高壓以及以上電壓的傳輸，在一些功能上有不可代替的作用，比如電網(wǎng)輸電能力、電壓質(zhì)量、無(wú)功缺額補(bǔ)償、系統(tǒng)穩(wěn)定等。因?yàn)樗�融合了現(xiàn)代電力電子技術(shù)和控制技術(shù)，可對(duì)電抗器參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。
　　1.4 開(kāi)關(guān)設(shè)備智能化
　　1.4.1 智能斷路器。高壓斷路器是電氣設(shè)備智能化的基礎(chǔ)設(shè)備，其功能是控制電力系統(tǒng)安全運(yùn)行和保護(hù)設(shè)備。斷路器智能化需要結(jié)合最近的傳感技術(shù)、微電子技術(shù)和信息技術(shù)，才能讓系統(tǒng)的可控操動(dòng)達(dá)到最好的效果。和傳統(tǒng)的斷路器相比，智能斷路器集合了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和傳感裝置，在功能上能夠進(jìn)行智能化控制、狀態(tài)監(jiān)測(cè)和診斷功 　　能等。
　　隨著真空技術(shù)、新工藝、新材料和新操動(dòng)技術(shù)的發(fā)展，使得真空斷路器的容量越來(lái)越大，電壓也相對(duì)較低，體積也較小，智能化程度也越來(lái)越大。
　　1.4.2 智能開(kāi)關(guān)組合設(shè)備。智能組合開(kāi)關(guān)是智能控制中的關(guān)鍵設(shè)備，它綜合了斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、地接開(kāi)關(guān)、互感器、避雷器、母線和出線終端等，將新型傳感技術(shù)、微電子技術(shù)和電力電子技術(shù)等技術(shù)相結(jié)合，從而達(dá)到智能化控制。為了更好地在電網(wǎng)中應(yīng)用智能化，需要對(duì)智能組合開(kāi)關(guān)提供數(shù)字化的平臺(tái)，從而能夠自我參數(shù)檢測(cè)、就地綜合評(píng)估和實(shí)時(shí)狀態(tài)報(bào)告等。
　　在國(guó)內(nèi)，組合開(kāi)關(guān)在二次回路中的集成化程度不是很高，智能化終端和開(kāi)關(guān)的應(yīng)用上不夠完善，所以新型的開(kāi)關(guān)將取代原有的設(shè)備，例如河南公司開(kāi)發(fā)的智能型高壓開(kāi)關(guān)，能夠把多種設(shè)備整合為一體，更好地控制電網(wǎng)電路
　　系統(tǒng)。
　　2 一次設(shè)備智能化問(wèn)題
　　2.1 技術(shù)的制約
　　在電氣設(shè)備智能化發(fā)展過(guò)程中，往往關(guān)鍵的技術(shù)沒(méi)有得到解決，導(dǎo)致了智能化的程度達(dá)不到理想狀態(tài)。例如傳感技術(shù)、微機(jī)技術(shù)、設(shè)備診斷技術(shù)等，大量的技術(shù)問(wèn)題一直阻礙了電氣智能化的發(fā)展。
　　2.2 不等壽命問(wèn)題
　　由于電氣一次設(shè)備智能化中高壓電氣設(shè)備的壽命高于電子設(shè)備的壽命，使得一次設(shè)備的價(jià)格較高，使用的年限不長(zhǎng)，需要從材料和技術(shù)上得到改變，才能提高和大力推廣智能化電氣一次設(shè)備。
　　2.3 智能化系統(tǒng)自身問(wèn)題
　　在電力工程中，電氣一次設(shè)備智能化系統(tǒng)也是有一定問(wèn)題的，例如斷路器的跳閘方式、高壓側(cè)電源供電等，都是需要時(shí)間來(lái)驗(yàn)證的，所以，在一些外界環(huán)境的影響下，需要采用一些可抗干擾的設(shè)備。
　　3 電氣一次設(shè)備智能化發(fā)展方向
　　隨著社會(huì)的快速發(fā)展，變電站一次設(shè)備智能化是必然的結(jié)果，在智能化進(jìn)展的同時(shí)，需要解決一些技術(shù)上的問(wèn)題，也要考慮其材料的壽命、使用價(jià)值、工作性能的方面，從而更好地提高一次設(shè)備的智能化。
　　參考文獻(xiàn)
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　　作者簡(jiǎn)介：李潤(rùn)瑩（1983―），湖南資興人，郴州電業(yè)局電力工程技術(shù)中級(jí)工程師，研究方向：變電站設(shè)計(jì)。

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