智能化HGIS在數字化變電站的中的應用分析

21ic智能電網(wǎng)：隨著(zhù)計算機技術(shù)和電子技術(shù)的持續發(fā)展，實(shí)時(shí)性和可靠性滿(mǎn)足保護功能要求的網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)，以及適應互感器、開(kāi)關(guān)等過(guò)程層設備惡劣環(huán)境的電子技術(shù)已基本成熟，實(shí)現間隔層信息交換數字化、過(guò)程層設備數字化以及間隔層與過(guò)程間信息交換數字化的全數字化變電站，已經(jīng)成為變電站新技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)。

數字化變電站指信息采集、傳輸、處理、輸出過(guò)程完全數字化的變電站，基本特征為設備智能化、通信網(wǎng)絡(luò )化、運行管理自動(dòng)化等。

智能化HGIS有以下主要特點(diǎn)：

1、一次設備智能化

采用數字輸出的電子式互感器、智能開(kāi)關(guān)(或配智能終端的傳統開(kāi)關(guān))等智能一次設備。一次設備和二次設備間用光纖傳輸數字編碼信息的方式交換采樣值、狀態(tài)量、控制命令等信息。

2、二次設備網(wǎng)絡(luò )化

二次設備間用通信網(wǎng)絡(luò )交換模擬量、開(kāi)關(guān)量和控制命令等信息，取消控制電纜。

3、運行管理系統自動(dòng)化

應包括自動(dòng)故障分析系統、設備健康狀態(tài)監測系統和程序化控制系統等自動(dòng)化系統，提升自動(dòng)化水平，減少運行維護的難度和工作量。

智能化HGIS的優(yōu)勢

1、變電站的各種功能可共享統一的信息平臺，避免設備重復

數字化變電站的所有信息采用統一的信息模型，按統一的通信標準接入變電站通信網(wǎng)絡(luò )。變電站、VQC等系統均用同一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò )接收電流、電壓和狀態(tài)等信息以及發(fā)出控制命令，不需為不同功能建設各自的信息采集、傳輸和執行系統。

傳統變電站由于各種功能采用的通信標準和信息模型不盡相同，二次設備和一次設備間用電纜傳輸模擬信號和電平信號，各種功能需建設各自的信息采集、傳輸和執行系統，增加了變電站的復雜性和成本。

2、便于變電站新增功能和擴展規模

變電站的設備間信息交換均通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò )完成，變電站在擴充功能和擴展規模時(shí)，只需在通信網(wǎng)絡(luò )上接入新增設備，無(wú)需改造或更換原有設備，保護用戶(hù)投資，減少變電站全生命周期成本。

數字化變電站的各種功能的采集、計算和執行分布在不同設備實(shí)現。變電站在新增功能時(shí)，如果原來(lái)的采集和執行設備能滿(mǎn)足已能新增功能的需求，可在原有的設備上運行新增功能的軟件，不需要硬件投資。

3、通信網(wǎng)絡(luò )取代復雜的控制電纜

數字化變電站的一次設備和二次設備間、二次設備之間均采用計算機通信技術(shù)，一條信道可傳輸多個(gè)通道的信息。同時(shí)采用網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)，通信線(xiàn)的數量約等于設備數量。因此數字化變電站的二次接線(xiàn)將大幅度簡(jiǎn)化。

4、提升測量精度

數字化變電站采用輸出數字信號的電子式互感器，數字化的電流電壓信號在傳輸到二次設備和二次設備處理的過(guò)程中均不會(huì )產(chǎn)生附加誤差，提升了保護系統、測量系統和計量系統的系統精度。

例如采用0.2級的TA和TV，傳統變電站由于電纜和電表帶來(lái)的附加誤差，計量系統總誤差在±0.7%的水平。而數字變電站計量系統的誤差僅由TA和TV產(chǎn)生，可達到±0.4%的水平。

5、提高信號傳輸的可靠性

數字化變電站的信號傳輸均用計算機通信技術(shù)實(shí)現。通信系統在傳輸有效信息的同時(shí)傳輸信息校驗碼和通道自檢信息，一方面杜絕誤傳信號，另一方面在通信系統故障時(shí)可技術(shù)告警。

數字信號可以用光纖傳輸，從根本上解決抗干擾問(wèn)題。

傳統變電站一次設備和二次設備間直接通過(guò)電纜傳輸沒(méi)有校驗信息的信號，當信號出錯或電纜斷線(xiàn)、短路時(shí)都難以發(fā)現。而且傳輸模擬信號難以使用光纖技術(shù)，易受干擾。

6、應用電子式互感器解決傳統互感器固有問(wèn)題

數字化變電站采用電子式互感器，沒(méi)有傳統互感器固有的TA斷線(xiàn)導致高壓危險、TA飽和影響差動(dòng)飽和、CVT暫態(tài)過(guò)程影響距離保護、鐵磁諧振、絕緣油爆炸、六氟化硫泄漏等問(wèn)題。

7、避免電纜帶來(lái)的電磁兼容、傳輸過(guò)電壓和兩點(diǎn)接地等問(wèn)題

數字化變電站二次設備和一次設備之間使用絕緣的光纖連接，電磁干擾和傳輸過(guò)電壓沒(méi)有影響到二次設備的途徑，而且也沒(méi)有二次回路兩點(diǎn)接地的可能性。

傳統變電站的二次設備與一次設備之間仍然采用電纜進(jìn)行連接，電纜感應電磁干擾和一次設備傳輸過(guò)電壓可能引起的二次設備運行異常，在二次電纜比較長(cháng)的情況下由電容耦合的干擾可能造成繼電保護誤動(dòng)作。盡管電力行業(yè)的有關(guān)規定中要求繼電保護二次回路一點(diǎn)接地，但由于二次回路接地點(diǎn)的狀態(tài)無(wú)法實(shí)時(shí)檢測，二次回路兩點(diǎn)接地的情況近期仍時(shí)有發(fā)生并對繼電保護產(chǎn)生不良影響，甚至造成設備誤動(dòng)作。

8、解決設備間的互操作問(wèn)題

數字化變電站的所有智能設備均按統一的標準建立信息模型和通信接口，設備間可實(shí)現無(wú)縫連接。

數字化變電站唯一可用的通信標準為IEC61850。IEC61850的信息自解釋機制，在不同設備廠(chǎng)家使用了各自擴展的信息時(shí)也能保證互操作性。

傳統變電站的不同生產(chǎn)廠(chǎng)家二次設備之間的互操作性問(wèn)題至今仍然沒(méi)有得到很好地解決，主要原因是二次設備缺乏統一的信息模型規范和通信標準。為實(shí)現不同廠(chǎng)家設備的互連，必須設置大量的規約轉換器，增加了系統復雜度和設計、調試和維護的難度，降低了通信系統的性能。

9、進(jìn)一步提高自動(dòng)化和管理水平

數字化變電站的采用智能一次設備，所有功能均可遙控實(shí)現。通信系統傳輸的信息更完整，通信的可靠性和實(shí)時(shí)性都大幅度提高。變電站因此可實(shí)現更多、更復雜的自動(dòng)化功能，提高自動(dòng)化水平。一次設備、二次設備和通信網(wǎng)絡(luò )都可具備完善的自檢功能，可根據設備的健康狀況實(shí)現狀態(tài)檢修。

智能一次設備

1、智能柜

由于尚無(wú)國產(chǎn)智能一次設備，進(jìn)口智能一次設備相當昂貴，可通過(guò)在傳統一次設備的接線(xiàn)端子箱中安裝智能控制單元來(lái)實(shí)現過(guò)程層設備智能化。

智能柜是與HGIS高壓組合電器配套使用，是一種集微機測控和HGIS開(kāi)關(guān)運行狀態(tài)監測的綜合控制柜。

智能柜主要包括操作單元和智能單元;就地、遠控操作及開(kāi)關(guān)位置狀態(tài)、壽命等在線(xiàn)監測兩大模塊。