500kV变电站智能化改造的关键技术

【摘要】笔者立足于社会发展的需要、技术发展的前瞻性以及设备改造过程中运营成本和风险的最小化对500kV变电站智能化改造的关键技术、过程管理、解决方案等进行深入的分析和探讨，使500kV变电站智能化改造项目具有一定的可行性，为该类工程项目的实施提供了实践思路，具有一定的现实意义。

【关键词】变电站；智能化；关键技术

1、前言

智能变电站作为坚强智能电网的基础和保障是至关重要的建设内容，坚强智能电网能够实现从发电到用户用电各环节的双向信息交流。目前，数据采集、自动化控制等技术已趋于成熟并已进行实际应用，变电站智能化建设的应用逐步扩大，这为未来电网的智能化建设提供了技术支持和保障。为了不断适应社会发展的需要，将变电站进行智能化升级改造势在必行，改造后的变电站能够实现提升运行效率、优化资源配置、降低运维成本的目的。

我国电网公司已于2010年明确提出在智能电网技术改造的基础上，加大对500KV变电站的智能化改造技术方案的研究力度，不断加强对改造过程中的关键技术进行模拟讨论，争取在未来五年内实现2003年以前投运的500KV变电站设备进行智能化改造并以此为基础广泛投入应用。本文正是以我国电网公司的相关原则和技术规范为理论基础对500KV变电站智能化建设的关键技术进行探索和诠释，并在此基础上形成了具有实用价值的变电站智能化建设技术方案体系，具有一定的理论和现实意义。

2、500KV变电站现状分析

我国500KV变电站基本上是具有枢纽作用的变电站，这些变电站大部分采用PLC监控系统，它的继电保护装置是通过微机来实现的，存在重复采集资源、程序调试复杂、设备兼容性差、规范化、标准化有待提高等问题，这些问题的存在严重影响了变电站的生产运行效率，安全性指标有待进一步提高。

随着社会的不断发展，计算机通信网络技术、新型传感器等技术也有了日新月异的发展，500KV变电站的自动化系统在应用上也得到了进一步升级，衍生的新技术和新功能应用于变电站的越来越多。但是，这些新的技术和应用多是依据各自的需求产生的，系统间的兼容性很差，信息共享度差。此外，由于用户对厂家的私有协议依赖性较大给变电站系统的后期维护带来了巨大的挑战。所以，变电站在智能化建设方面必须要充分发挥国际标准的优势，灵活、便捷的适应社会新标准、新技术的发展需要，有效融合异构信息，高效实现系统的兼容。

3、变电站智能化改造的基本原则

依据国家电网公司的《变电站智能化技术原则》和智能电网项目建设意见，全面贯彻变电站全寿命周期的管理理念对现有变电站进行设备更新的改建工程，避免出现为智能化改造而造成的破坏性改造。为了节约整体改造项目的投资，技术人员必须要坚持向典型设计靠拢的原则，不断优化主接线和设备的配置，遵循科技进步和社会发展的需要，改造技术一定要具有前瞻性，能够适应设备长期运行的需要，要充分考虑技术设备的长期兼容性，不能仅停留在简单的配件更换上。

要全面贯彻国家电网公司提出设备全寿命周期管理理念，在此基础上提高技术改造工程的效益。运用全寿命周期成本管理方法进行技术经济的综合分析评价，全面考虑系统的规划、设计、制造、配置、安装、运行、维护、改进、更新、报废的全过程，综合追求效益最大化，供电质量最优化，全寿命周期费用最小化。本着系统可靠性、先进性、经济性的原则考虑现阶段厂家的制造能力进行设备选型。

4、500KV变电站智能化改造关键技术及方案

4.1变压器智能组件技术

一次设备智能化改造的重要特征是智能组件作为变电站设备层的关键设备，主要有变压器冷却系统汇控柜、有载调压开关控制器、短路控制箱等。智能组件就是可以实现集成、分散、内置、外置等任意组合的灵活设备。

变压器进行设备状态信息的采集和处理，主要是采用主、子智能电子设备（LED）方式。主LED的主要任务是对一次设备进行综合故障的诊断和状态评估，根据各智能检测组件的检测数据和结果来判断，主LED的功能相当于前置服务器，被安置在智能汇控柜中。变压器智能组件关键技术如下：

1）同步监测技术：可以实现多种状态量实时同步监测，如微水监测、铁芯电流监测、油温监测、有载开关监测、工况信息等。2）过载能力评判：主LED结合环境温度、油温、负荷等情况完成对变压器过载能力的估算，建立变压器负荷动态智能监测系统。3）设备余寿评估：主要是通过对顶层油温、环境温度、负荷等情况进行设备的绝缘老化与剩余寿命评估。通过智能组件对热点温度的监测计算绝缘老化率，绝缘老化率主要取决于绕组热点温度和油中的水分以及超负荷情况。

4.2开关设备智能组件技术

开关设备智能组件可以实现开关设备的间隔内保护、监控、传输等功能，它是采用保护、测控、状态监测、计量、合并单元、智能终端一体化技术。智能组件通过专用光、电缆与开关设备二次机构或传感器连接，被安装在开关设备附近或本体机构箱内。当下，计量和状态监测还难以有效结合集成于一体，智能组件未来应高度集成化，高效兼容化，使其具有更高的可靠性，进而与一次设备融为一体，使之真正成为智能变电站的重要设备。

4.3自动化系统改造方案

基于500KV变电站的重要性，自动化系统改造需要两套系统并存交替运行的形式，改造过程中需要考虑新、旧系统间有清晰的分界线，尽可能减少停电的范围和次数。系统改造前期要严格按照新监控系统配置要求布置，在系统调试时要尽可能完成全站系统的试运行和性能测试。改造过程中，要保持新老系统的联闭锁完整再进行跨间隔设备的改造，待全站改造完成后，旧系统需要推出运行后再拆除相关电缆，改造期间新、旧监控系统可以实现平滑过渡。

4.4远动系统改造方案

远动系统在改造过程中不能中断，该系统承担着向远方调度传送实时信号、接受远方控制命令的功能。在改造过程中可以采用以下几种远动系统过渡。

1）在组织改造过程中，新远动与原远动通信保持独立，互不通信，已改造过的设备通过新远动系统上传数据，未改造过的设备还是由原远动上传数据，随着改造的进行，最终所有信息都是通过新的远动系统上传数据至调度端。2）将改造后的设备信息都汇集到新的远动系统，将新远动数据经接口转换装置接入原远动系统，再向调度传送信息。随着改造的进行，逐渐由新的远动通信装置向远方调度传送信息。3）先建立新的远动系统，将原远动系统中的数据接入到新远动系统通信系统通信装置中，随着改造的进行，整合转发参数，新系统直接采集数据，原远动数据逐渐减少。

5、结束语

变电站的智能化建设是国家电网的基础和重要组成，传统变电站通过智能化改建能够提升其运行效率，优化资源配置，降低运营成本。建设坚强的智能化电网是一个循序渐进的过程，当下，需要我们有步骤、有计划的深入探索系统的兼容性、稳定性及可靠性的技术改造方案，从而实现电网智能化的稳步推进。相信在不久的将来，研究总结出一套符合社会发展需要的、资源利用效率高、改造成本低的技术改造方案必将在500KV变电站智能化改造项目中得到广泛的应用。

参考文献

[1]陈树勇，宋书芳，李兰欣等.智能电网技术综述[J].电网技术，2009，33（8）：1—7.

[2]韩天祥，李莉华，余颖辉等.用LCC进行500kV变电站改造经济性评价.中国设备工程，2008（3）：14—16.