闫元峰

上海深源节能技术有限公司 上海 200135

引言

随着国家对智能化的大力重视，变电站作为电网建设中的重要组成部分，已逐渐由常规变电站升级为智能变电站。该智能化改造过程中主要是通过增加先进的传感器、电子、信息、通信、传感器等技术，通过对供电站设备数据进行采集和分析并做出相应的指令，从而能够高效地完成电能的输送[1]。

1 变电站智能供配电管理系统改造技术思路

高压断路器不仅可以切断或闭合高压电路中的空载电流和负荷电流，而且当系统发生故障时通过继电器保护装置的作用，切断过负荷电流和短路电流，它具有相当完善的灭弧结构和足够的断流能力。高压断路器技术的发展使得变电站在设计过程中已逐渐趋向于智能化的方向发展，为变电站智能化改造提供了新思路。

而对于变电站智能化改造中要考虑到改造成本，由于用到的技术不一样，所用的设备成本就会承受很大差异，另一方面要考虑智能化设备的使用范围和使用对象，可以选择低成本设备来完成智能化的改造。一般变电站智能化设备考虑到成本因素都会采用高压断路器设备加装在线监测系统以及智能综合组件的方式实现智能化的改造。

2 变电站智能供配电管理系统改造

2.1 改造原则

在对变电站智能化供电设备改造过程中要有一定的原则遵循，国家电网公司颁布了《变电站智能化改造技术规范》，在进行改造过程中应遵循以下原则：

2.1.1 安全可靠原则。严格按照改造作业的操作规范进行，确保改造工人在改造过程中的安全性，严格保证电网改造的质量。

2.1.2 经济实用原则。从现有设备和环境出发，发挥现有资产的使用效益和使用效率。

2.1.3 标准先行原则。按智能化电网设备改造要求统一部署和智能化改造标准相一致。

2.1.4 因地制宜原则。对相应关键设备要具有针对性的改造，从而最大限度地使用身边现有资源，提高设备的利用率。

2.2 改造内容

某变电站基本配置：35kV开关柜12面、10kV开关柜26面、主变压器两台、电容柜两套、交直流屏及保护测控屏若干等。

当前问题的如遇到停窑炉检修或异常生产状况时需要进行停送电操作时，通过监控系统虽然可以在远方控制室完成对断路器的分合闸遥控操作，但与之配套的断路器小车和接地刀却不具备遥控执行功能。导致仍然需要人员到现场完成操作，不但增加了工作强度，操作安全风险也随之增加。

故本次改造将提高一次设备的自动化程度，使针对一次设备的操作全部实现自动化。同时增设必要的在线监测装置，使针对一次设备的巡检巡视通过在线监测手段完成。补充环控及安防设备，使变电所处于全面可控状态。其次将利用智能变电站的建模技术，对供配电系统进行数字化建模，打造虚拟的数字化供配电系统，并将设备静态信息、运行信息、状态信息加载在虚拟供电系统上，形成一套对系统运行安全的评估机制，以此实现数字化运维。

2.2.1 开关设备智能化改造。变电站的主要设备有变压器、断路器、隔离开关等，要实现变电站的智能化改造，主要是对这些设备进行智能化控制和升级。

对于开关设备智能化改造主要是通过一般的保护、监测、计量以及智能化的一体化技术，实现对高压开关的保护、监测、控制以及跨时间的控制等。

开关设备的智能化升级主要是通过继电器或者相应的传感器与开关进行连接，开关设备中的传感器能够接受和反馈电路中的电流信号，当检监测系统监测到电路中出现某些信号异常，会将信号及时传给中央处理器，中央处理器根据收集到的信号进行相应的分析和判断并做出相应的指令，从而以动作指令的形式传递，使继电器动作实现电路的断开与闭合。

开关设备智能组件在集成一体化后，提高了设备的可靠性，将一次设备与智能设备结合起来，从而能够高效实施对电路进行控制。

2.2.2 低压配电室改造。在对低压配电室改造前对现场进行了勘察发现低压室设备数量多，密度大，且处于监控的盲点，并且低压配电室设备故障率高，对低压配电室的改造迫在眉睫。

经过分析知低压保护装置运行环境恶劣，自身控制体积较小，因此，其使用寿命比高压短了许多，决定将低压保护进行全部更换并搭建通信网络，使其接入到SCADA系统的监控范围内，从而能够起到启动超时、不平衡保护、相序保护、漏电流保护等。

如上图1所示，采用低压回路监控系统，采用与中高压一致的综合监控的专业化SCADA系统，Linux平台开放式结构，实时多任务系统，适应各种大中型变配电系统（无限点）。 实时采集全站生产过程输入、输出信号，实时地更新数据库，为监控系统提供运行状态的数据。

2.2.3 电缆改造。对于电缆的改造，由于电缆绝缘层较厚，在使用过程中出现电缆线破坏的情况较少。经过现场勘查和实地调研发现电缆容易发生故障的位置主要出现在电缆头部，可在进线电缆头处增设无线测温点，从而反映电缆的过负荷状态和接触不良。当三相电缆头温度有明显差异，且高温相超出阈值，可判断为此相接触不良。当温度过高情况，则判断为回路过负荷。

具体采用的装置为无线测温装置，适用的范围为动触头、电缆头，采用绑带式、磁座式的安装方式，无线测温在常温时的发射时间为240秒/次，高温时为实时发送1秒/次（可调），中央处理器能够实时监测电缆温度异常情况，从而实现电缆的改造升级。

2.2.4 变压器改造。针对35Kv变压器在改造过程中主要采用温度检测手段。根据设备的现有功能，通过温度采集装置进行测温，并通过管理机接入服务器，能够将监测的数据进行实时反馈至中央处理器。由于变压器设备结构复杂，在工作过程中发热点较多，这个给温度测量提出了新的挑战，并且本体温度在进行测量过程中最好能够进行面状观察，而并非点状数据，同时针对本体之外也可以对电缆、接头等部位进行关注[2]。

综合考虑以上的情况，决定采用低分辨率的红外热成像设备（可选）加强对变压器温度的监测。成像机芯采用美国FLIR非制冷微热量型320x240像素机芯，温度识别率能够达到40米以上，主要实现监测变压器、变压器进线柱、断路器等14个预置点温度及高清画面捕捉，并能根据与环境温度的对比判断出预置点的温升值，达到参考定值时输出报警信息。高清画面捕捉与综合自动化系统联动完成对断路器设备操作。

3 智能化运维软件平台构建

为了能够对故障情况能够进行及时处理，配置智能化运维软件平台，具体可实现信息数字化、集成化、结构紧凑化、状态可视化，能够直观地看出整个系统的运行情况。

该智能化变电站系统能够实现控制、监视和继电保护三大功能，包含三大体系，过程层设备、间隔层设备、站控层设备。

过程层设备主要实现的一次设备状态信息的自动采集、测量、就地数字化（如信号调理、模数转换）及对一次设备的控制等功能。

间隔层设备实现使用一个间隔的数据并且作用于该间隔一次设备的功能，实现被监测设备相关的监测装置的数据汇集、数据加工处理、标准化数据通信、监测预警等功能。在站控层及网络失效的情况下，仍能独立完成间隔层设备的就地监控功能[3]。

站控层设备实现数据采集和监视控制、操作闭锁以及同步相量采集、电能量采集、保护信息管理、与远方监控/调度中心通信等相关功能。

智能化运维软件平台构建使得整个变电站系统更智能化、可读化、操作简便化、人性化。

4 结束语

本文以某变电站智能化系统改造项目为例，就整个系统改造技术思路展开探讨；详细介绍了开关设备智能化改造、低压配电室改造、电缆改造、变压器改造过程，具体还实现了智能化运维软件平台构建，使的针对一次设备的操作全部实现自动化、数字化运维，同时还为智能工厂的建设目标，使供配电系统符合未来发展的方向。