3C绿色技术在变电站建设中的应用

摘要：以计算机技术、通信技术和控制技术为应用基础的自动化系统的建设成为了变电站发展的趋势。文章通过对3C绿色自动化变电站基本内涵的理解，分析了自动化系统建设的主要技术特征，探讨了绿色建设的相关问题，并结合云浮220kV都杨变电站的应用实例进行了进一步的分析。

关键词：3C技术；绿色技术；变电站；主变在线监测系统；系统信息交互

中图分类号：TM631 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）10-0099-02

1 概述

由于电力发展和电网改造的推进，对变电站运行的安全可靠性与经济性要求越来越高，为提高电网的安全、减少电网运行成本，实现变电站的自动化成为了电网运营单位的首要选择。而以太网通信技术的普及，以数字信号处理、光电子技术为应用基础的互感器技术的发展的逐渐成熟以及智能断路器技术的发展，使3C绿色变电站建设成为了可能。笔者结合多年的工作经验及相关的领域知识，对3C绿色变电站自动化系统建设的相关问题进行了探讨。

2 3C绿色变电站的基本内涵及其优越性

3C绿色变电站是指通过运用先进的计算机技术、通信技术以及控制技术（简称3C技术），将其与传统的电力电网系统进行有效的结合，来实现一个覆盖城乡的操作智能高效、运行安全可靠的变电站。其中3C技术的使用主要体现在以下三个方面：

（1）电网运行状况相关信息的数字化输出。

（2）智能电子设备之间以网络通信方式实现信息交互。

（3）设备运行的操作及控制过程都通过网络以报文传输的方式实现。

“绿色”是指在完成变电站的基础建设的前提下，合理有效地实施节地、节能、节水、节材、站内外环境质量的保护以及施工管理等方面的措施。在技术标准以及示范工程的约束下，将智能、绿色等现代化理念融入到电网的建设中，实现变电站的智能化和绿色化。

3C绿色变电站的优越性主要体现在以下三个方面：

（1）自控装置和监视功能等提高了故障的诊断率，从而提高了变电站安全、可靠运行的水平。

（2）由计算机执行测量、抄表、记录等工作，能够提高各种数据测量的精度，同时有利于对变电站的管理。

（3）变电站的各类系统与设备的综合，缩小了其占地面积，减少了总投资。

3 3C变电站主要技术特征

3.1 数据采集环节的数字化应用

在传统变电站工作的人员，工作繁重而琐碎，其中一项就包括对电流以及电压状况的信息采集，而智能化的变电站主要标志之一就是采用电子式互感器来进行数据的采集，在减少工作量的同时，更提高了测量的精确度，其特点主要包括：

（1）可以实现一次设备与二次设备系统电气之间的有效隔离。

（2）电气量动态测量范围大，测量精度高，为实现常规变电站装置冗余向信息冗余的转变，实现信息集成化应用提供了前提。

（3）对于低驱动功率的变电站二次系统设备可以直接实现数字化接口应用。

在220kV都杨变电站中，主变和出线回路采用电子式电流电压互感器，220kV母联回路采用电子式电流互感器。母线电压互感器采用电子式电压互感器，设2个保护级、1个0.5级和1个0.2级；线路电压互感器采用线路型电容式电压互感器，设1个保护级和1个0.5级。

设置一次设备和主变在线监测系统系统各1套，并具有评估功能。主要对重要的一次设备的运行状态进行在线监测及评估，实现设备多状态的综合在线监测、诊断、分析和评估，并可将信息上送当地监测主站。考虑到电子式互感器比常规互感器在绝缘、抗电磁干扰、抗饱和、易于数字信号传输、测量带宽和精度高、结构紧凑方面具有优势，本工程220kV、110kV和主变变低进线间隔的互感器采用电子式互感器选型进行设计，配套合并单元。

3.2 系统信息交互的网络化

逻辑结构上的变电站系统的三个层次内部及层次之间的信息交互量很大，需要传输和处理的数据流主要有：

（1）变电站层要将其他层汇总的实时信息送往电网的调度或控制中心，变电站层主要与间隔层进行通信。

（2）间隔层主要执行数据的承上启下的中间通信功能，实施闭锁功能、对一次设备的保护控制功能等。

（3）过程层是一次设备的智能化的部分，既要对电气量进行实时的检测，又要进行设备的状态检测，过程层主要与间隔层进行信息交互。

在本工程中，过程层主要设备包括智能一次设备（含电子式互感器）、合并单元、智能终端等，主要完成实时电气量的采集、设备运行状态的监测、控制命令的执行等功能。间隔层主要包括各种保护装置、测控装置、故障录波装置、安全自动装置、计量装置等，间隔层设备主要负责各个间隔过程层实时数据信息的汇总，完成各种保护、自动控制、逻辑控制功能的运算、判断、发令；完成同期和闭锁功能的判别，完成过程层与站控层数据的网络通信及执行数据的承上启下传输功能。

3.3 设备操作的智能化

在计算机技术、电子式互感器以及微电子技术上建立起来的断路器二次系统，首先能够根据电压的波形来控制跳合闸的角度，精确掌控跳闸和合闸的时机；其次能够采集断路器的运行数据，有效判断断路器的工作情况；同时，监控的智能化与连续化为设备的自动化故障检测与报警提供了可能。

4 绿色技术指标

绿色变电站就是要在变电站从设计、建立到运营、拆除的全寿命周期内，从节地、节水、节能、保护周边环境的角度出发，最大限度地节约资源。根据《南方电网3C绿色变电站示范工程评价指标体系》的标准，要求在节地与土地利用方面，要合理规划地利用土地，尽量利用荒地劣地，不占用良地，结合当地的交通资源进行设计；在节能与能量利用方面，在现有技术的基础上，采用节能设备，减少污染物的排放等；在节材与材料选择方面，首先要设计路线短、交叉少的铺设路径，尽量采用可循环利用、耐用、抗腐蚀的材料；在保护站内外环境方面，要减少降阻剂的使用，降低主变压器的噪声等。在本项目中，绿色要求主要表现在以下四个方面：

4.1 变电站采用智能照明系统

利用太阳能光伏发电补充站用电，光伏电源接入两段站用电母线。工作照明由站用电交流屏供电，事故照明正常情况由交流屏供电，交流电源出现故障时，由站内直流经逆变后供电，事故照明由事故处理人员到达现场后人工开启。

4.2 生活污水处理

目前站址附近未有现成的市政排污管网。根据可研阶段的环评报告，考虑到变电站内污废水量较少，要求变电站生活污水经化粪池处理后排至站内设置污水处理设备，使生活污水经处理后可用于绿化的浇灌，对周围水环境没有影响。

4.3 站内雨水处理

建筑物屋面雨水采用雨水斗收集，通过雨水立管引至地面，直接排放至雨水口或雨水检查井；室外地面雨水采用雨水口收集，通过雨水检查井和室外埋地雨水管道排至雨水收集储存利用系统。站区雨水先排至截流井，经截流井截留的初期雨水排出站外，后中期雨水排至站区雨水收集储存利用系统。站区雨水经过收集、储存、净化处理等一套工艺流程后，达到生活杂用水标准，可供变电站冲厕、洒地、绿化使用，这样可以使雨水资源加以利用，以缓解水资源匮乏的问题，达到绿色电站之目的。

4.4 噪声治理

设备选型时采用低噪声的设备，高噪声设备布置在站址的中央地区，并对产生高噪音的设备采用隔离措施；除此之外，通过绿化、美化环境等措施，有效地降低噪声，并符合关于噪声规定的标准。

5 结语

3C绿色自动化变电站的各种支撑技术对于实现变电站的信息实时传输、检测遥控、自动化故障检测等起着决定性的作用。这种由技术特征所带来的变化，有利于变电站各个系统成为一个有机的整体，提高了信息的整合程度、精确度、传送的速度，为电网的健康正常运行奠定了基础。在技术革命的同时，将绿色理念注入到变电站的建设中，注重节地、节水、节能是电网建设发展的必然趋势。

参考文献

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作者简介：尹作劲，广东罗定人，广东电网公司云浮供电局工程师，研究方向：电网工程项目管理。