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智能变 电站一次设备新技术
发布时间:2016/5/10 15:40:09

智能电 网是构建全球互联、高度智能、清洁环保、高效利用、友好互 动的全球能源互联网的重要支撑,是承载 和推动新一轮能源革命的基础平台。发展智 能电网有利于清洁可再生能源的开发利用、资源的最优配置、雾霾的 治理以及电动汽车等新型高科技产业的快速发展,发展智 能电网已成为我国能源发展的战略目标。

未来的 智能电网将采用先进的材料技术、可再生能源发电技术、传感技术、通信技术、超导技术、储能技术、先进控制理论,使得能源开发更清洁,利用更高效,配置更优化,碳排放量更低。未来的 智能电网将实现微电网与特高压骨干电网协同发展,电网与用户友好互动,从而更 好的服务于国民经济的发展。

“绿色供电、智慧用电”是智能 电网内涵的深刻体现。智能变 电站是坚强智能电网的基石和重要支撑,而一次 设备的智能化是智能变电站建设的关键环节。

新一代 智能变电站为集自我保护、控制和 管理功能于一体的高度智能体,具备智能化、协同互动、即插即 用和集成化等技术特征。新一代 智能变电站建设的目标:采用先 进的技术手段将站内的高压一次设备高度集成、二次设备高度集成、设备与 建筑物高度集成,高度集成设备的设计、制造、调试均 在工厂内一体化完成,设备技术先进可靠;新一代 智能变电站功能齐全、智能化程度高、调试及维护灵活方便、运行稳定可靠;装配式建设、标准化设计、工厂化 加工是新一代智能变电站设备模块化的主要体现;新一代 智能变电站内部之间及其与站外的通信准确可靠,结构布局合理,尽可能地节约土地、能源、水、材料等资源,有效减 少环境污染和生态破坏;新一代 智能变电站具有效率最大化、维护量最小化、资源节约化、环境友好化、信息资 源最优化的优势;新一代 智能变电站支持与多级调控中心的信息传输。

总之,新一代 智能变电站一次与二次设备高度集成,业务一体化,布局合理紧凑,低能耗且高环保,支撑调控一体化。截止到目前,隔离开 关的检修周期已低于断路器的检修周期,且隔离 开关的故障率已高于断路器的故障率,随着断 路器技术的快速发展及可靠性的不断提高,通过隔 离开关来隔离高压电的传统停电检修模式已不适应电网快速发展的需要,加快发 展隔离开关新技术已成为迫切需要。集成式 隔离断路器的成功研制是新一代智能变电站技术的重大突破,其触头 部位集成于隔离断路器的SF6灭弧室内,运行可靠性高。隔离开 关的隔离功能是通过隔离断路器动、静触头 的高绝缘水平来实现的,同时要 求隔离断路器能够承受雷电冲击电压、系统失 步工频电压和操作冲击电压。

集成式 隔离断路器具备断路器和隔离开关的功能,随着光 电互感器等新的电子互感器技术的出现,实现了 隔离断路器与电流互感器高度集成,且布局简单紧凑,节省了 大量的占地面积。隔离断 路器将成功应用于110kV武汉未来城变电站,ABB已研制出72.5~550kV隔离断路器;国内西开集团、高平集团已研制出SF6集成式隔离断路器。

集成式 智能隔离断路器是在隔离断路器的基础上,再集成智能组件、接地刀闸、电子式电流互感器、电子式 电压互感器等部件形成的,能够实现在线检测、就地控 制与智能操作等功能,系统维护量少。 集成式 智能隔离断路器将测量、检测、保护、控制等 功能统一集成到间隔智能组件柜中,其智能 化与一体化水平较高。

智能变 电站将串联电抗与电容器集成于一体,形成了 集成式电容器设备,布局紧凑,可节省45%左右的占地面积,系统运 行的稳定性与可靠性得到了提高,维护量少,使用寿命长,整体型式美观。

将电容 器组装在充有变压器油的油箱内,变压器 油起散热和绝缘作用,便形成 了集合式电容器,可节约大量土地,且安装维护方便、抗外界干扰能力强。智能变 电站自动调谐消弧线圈的一次设备主要有接地变压器、消弧线圈、有载分接开关、阻尼电阻箱、电子式 电压互感器和电子式电流互感器,其二次 设备承担控制任务。

二次设 备实时对消弧线圈的电压和电流进行测量,并能自 动计算系统的电容电流,通过控 制消弧线圈的电感值来实现对系统无功的补偿。一次设 备和二次设备布局紧凑,集成化程度高,即集中布置就地控制,且控制简单、灵活、可靠。目前自 动消弧线圈的一次设备和二次设备基本都由同一个厂家生产,未来基 于全站数字化技术和IEC61850标准,可以实 现不同厂家的一次设备与二次设备的互联。

智能化 的一次设备基本都是由独立的智能电子设备构成,设备投 资及互联成本较高,故障率也偏高。新一代 整合型变压器综合监测控制智能组件提高了变电站一次设备的智能化程度,其整合 了有载分接开关控制智能电子设备、测量智能电子设备、风冷控 制智能电子设备、非电量 保护智能电子设备。

整合型 变压器综合监测控制智能组件具有智能控制、有载分接开关控制、风冷控制、智能非电量保护、运行状 态监视和综合判断等功能,提高了 系统运行的稳定性和可靠性。该技术 已在北京某智能变电站成功应用。随着大 功率控制技术及电力电子技术的快速发展,电力电 子变压器作为新型电力变压器正日益受到关注并快速发展。电力电 子变压器不仅能够进行能量的转换与电压的变换,且无需 任何辅助设备和附加控制就可实现改善电能质量、控制系统潮流、自我检测与诊断、自保护、无功补偿等功能,分布式 可再生能源具有随机性、间隙性、波动性、分散性、交直流兼有的特点,而电力 电子变压器能够灵活稳定地将分布式可再生能源并入电网。电力电 子变压器技术的不断发展和完善是智能变压器发展的一个新的方向。

新一代 智能变电站进行模块化建设,采用最 大化工厂加工的预制结构的建、构筑物 及舱式二次组合设备,安装快速便捷。采用预 制的光缆和电缆,一次设 备与二次设备进行标准化连接和标准化通信,实现二次接线“即插即用”。模块化 建设技术也正向着智能化方向发展,一次设 备向着兼有采集、测控、保护、检测等功能方向发展。新一代 智能变电站的一次设备、传感器、智能组 件在工厂内进行一体化生产,集成联调,安装调 试方便且提高了施工工艺水平。智能变 电站在线检测智能电子设备的性能关系到全站一体化监控系统的稳定运行,因此对 其功能测试至关重要,提出的 基于功能测试用例和测试脚本的自动化测试系统,代替人工测试,测试效率高。

基于移 动机器人的设备巡检系统对智能变电站一次设备进行巡检将是未来智能变电站巡检的一种重要的方式。

智能变电站IED在线评 估与动态重构功能缺失将对电网稳定运行及运行维护构成极大的威胁,提出了 一种在线评估与动态重构冗余备用的技术方案,有效提 高了系统运行的稳定性与可靠性。智能一 次设备技术的快速发展对实现一次设备的信息化、自动化、互动化,提高电 气设备的制造水平和智能化程度,实现整 个智能变电站结构的最优设计都具有十分重要的作用。

随着真空技术、灭弧技术、新材料 及新操动技术的快速发展,真空断 路器的应用越来越广泛。目前已 经实现的监测功能有电容量监测、末屏泄露电流监测、介质损耗因数监测、环境温 度及湿度监测等。   智能组 件对运行设备进行监测,当数据超过临界值时,智能设 备将故障数据发送到信息一体化平台或监测主机,故障点、故障类型、故障数 据能够在信息一体化平台上显示,为工作 人员定位故障和安排合理的检修计划提供了依据。 智能氧 化锌避雷器能够实时对自身的绝缘状态进行监测,并将监 测结果发送至信息一体化平台或监测主机,供数据 中心与调控中心调用和分析,有利于提高智能MOA的运行 的稳定性和可靠性。智能MOA实现了 对泄露电流的监测以及阻性电流的计算,其信息 一体化平台对采集到的数据进行分析与处理,进而管 理系统数据接口、数据转发。

智能化 一次设备依托于传感技术、监测技术、诊断技术、控制技 术和微机技术的快速发展,但如何 将这些新技术应用于一次设备中仍需要进一步研究。应用于 一次设备的新技术需要承受外界环境干扰,其可靠 性仍需要时间来验证。 新一代 智能变电站在设计理念、工程建设技术、设备制 造及检测技术方面取得了重大突破,一次设 备智能化实现了信息流、电力流的合二为一,并为各 种智能新技术在变电站的应用提供了开放的平台。

一次设 备智能化提高了信息检测的准确性及评价体系的科学性,通过分 析评估采集到的数据可提前对可能出现的问题或安全隐患进行处理,具备自诊断功能,提高了 设备及系统运行的可靠性,同时智 能化建设也为安全维修带来了便利。   一次设 备智能化技术的不断开拓,将极大 地推动智能电网的快速发展。一次设 备高度集成二次功能,具有统 一的通信平台和标准的接口,结构紧凑,运行稳定,这也正 是智能变电站发展的方向。

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