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摘要:当代科技的不断发展,促进了微电子技术及信息技术在电力系统中的应用与发展。同时,数字化技术的引入也使得变电站的运行发生了变化。变电站引入数字化技术使变电站的二次设备逐渐向一次设备进行延伸。传统变电站的数字化过程使得变电站运行更加自动化,管理更加科学化,因此研究数字化变电站的技术基础及特征有着非常重大的意义。
关键词:数字化变电站;常规变电站;不同;自身不足
1存在于传统常规变电站自动化系统中的缺点
1)传统变电站自动化系统的结构相对复杂,其可靠性较低。在传统的变电站中,其二次设备、自动和远动装置等,大多数都采取了小规模的集成电路或者是电磁模式,自检功能缺乏,结构复杂,而且其可靠性极低。
2)配置采取固定的模式,灵活性低。在传统的变电站中,其二次设备多半是依赖足够多的电缆,再加以空触点的利用,以模拟信号为载体进行信息的交换,这样就造成信息量小,灵活性能较差的缺点,同时也无法实现其可靠安全性能。另外,改变接线较难,只稍稍的进行部分改动设计,需要更改的接线就非常之多。
3)配置相对来说较多,且占地面积大。传统的变电站,其较大的占地面积和大量电缆的使用,加重传统变电站的电压和电流互感器的负担,存在较多多余的冗繁二次配置。
4)远程控制力低。在传统变电站的远程监视能力方面,存在着严重的不足。其对总控制中心所提供的信息少,而且精度非常差,再加上变电站内部的自动调节以及控制的手段还不够全面,协调配合能力较低,不能实现电网实时监测,不能满足电网控制要求。
5)维护工作难度高,工作量大。电磁型,或者是小规模的集成电路,其调试和维护难度大,工作量大。其自动化不能够满足定值的远方修改,无法实现工作状态的检查。还有一些设备,极其容易受到周围环境的影响。
6)处理信息的速度和准确性能较差。传统的变电站,其监控系统依靠人实现,人作为监控系统核心,由于个人能力的局限性,难以保护之呢过信息的处理正确性及可靠性。
7)仪表和仪器等,存在着较大的误差。传统变电站监控系统所使用的仪表模拟式较多,这种将被测大小以改变指针机械位置来展现的模式,考虑到指针的位置与被测之间的对应关系误差的存在,加之人在观察中难以避免的误差,都降低了信息的准确性。
8)传统变电站的灯光和音响等,难以提供全面信息。传统变电站的事件发生,多半是由音响和灯光来展现的,但对经验的要求较高,需要通过经验才能去判断具体事件的信息。不利于事故的正确处理,不能全面去考核继电保护,以及自动装置动作。
9)不利于节约资源。传统变电站的监控系统的表计采用,其信号牌、指示灯等在运行中将耗费大量能量,其体积大也决定了其较大的控制面积。
2数字化变电站应用中存在的问题
由于光电/电子式互感器本身的结构特点和工作方式,导致互感器的角差、比差现场试验难以进行,甚至极性试验也无法开展,只能等到设备投运带电后,才能检验接线的准确性。另外,光电/电子式互感器的局放试验、伏安特性试验的试验方法和标准也与常规设备有很大的区别,这都需要设备厂家和运行主管单位专门制定。数字化变电站保护校验相对复杂,在变电站运行的条件下对部分间隔保护校验的难度很大,目前的常规继电保护校验装置无法提供数字化保护所需的电流量和电压量,因为电流量和电压量必须经过合并器才能进入保护装置,而要完成试验必须自带合并器提供模拟试验中的电流量和电压量,要完成母差保护这类需要大量电流电压量的保护校验便显得尤为困难。
IEC61850通信协议本身并未对变电站网络系统的安全性做任何规定,同时协议本身的开放性和标准性给变电站的网络安全带来重大隐患。要做到二次系统信息的保密性、完整性、可用性和确定性,符合二次系统安全防护的要求,是自动化厂家仍需考虑和完善的技术环节。虽然目前已投运的变电站采取了防火墙、分层分区隔离等手段进行防护,但防护的效果仍有待时间的考验。
3相对于传统变电站来说,数字化变电站的优势
1)便利性
在数字化变电站中,被检测的一次设备的信号回路,以及操作驱动回路的被控制全面采用光电技术和微处理器。以光来代替电,加强电磁的兼容特性。光电数字与光纤的采用,替换了传统强电模拟信号以及常规控制电缆。数字化变电站设备之间,采用了高速网络通信模式,其运行管理系统的高度自动化也得以实现,为运行管理提供了便利。
2)存在于数字化变电站的数字优势
①由于数字化变电站的功能能够实现统一信息平台的共享,从而较大程度上避免了重复设备投入。在传统的变电站中,其装置和系统都是功能单一的、独立的,如监视、保护、控制和测量等,硬件的重复配置,信息不共享等,造成资金的浪费,成本的上涨。数字化变电站由于采用了统一传输,不同规约间的转换采取了巧妙的避免。原本二次系统装置较分散,这样一来就具备了信息集成,以及对功能的合理优化和整合。
②数字化的变电站有效地将设备的退出时间和次数进行了减少,将设备的可用性大大地提高了。
③数字化变电站将自动化设备的数量有效地减少了,实现了二次接线的简化,也实现了信息的自检,提高了可靠性。
④数字化变电站,其采用光纤,放弃了电缆的使用,具备了较强的电磁兼容性能,保证了信号的安全可靠。少量的光纤能够代替大量的电缆,将变电站内电缆的数量减少了,从而避免了电缆的电磁兼容、交直流的无碰撞以及两点的接地等等一些列问题。这样就大大提高了系统的安全可靠,将模拟信号转为数字信号,增加了在传输中的带宽以及信息量。
⑤设备间的互操作性,利于维护和更新设备,是投运时间减少,有效地提高了工作的效率。而常规变电站,一次和二次设备电缆的连接与调试,一般完成在现场后,进行调试的周期也比较长。在数字化变电站,一、二次设备在现场后,相关调试工作量极小,缩短了投运周期。
⑥有效地减少了中间的步骤和环节,将测量精度明显提升。数字化变电站电流以及电压的采集环节,数字化电气测量系统的采用,实现了无饱和,实现了无CT二次开路,最明显的例子是电式互感器。有效隔离了一、二次系统电气,提高了电气量测量精度,增大了测量范围。
3)存在于数字化变电站的经济优势
①数字化变电站,实现了运行系统与其他系统间的信息资源共享,最大程度的减少了建设的重复现象,以及资金的投入量。
②缩小了必要的占地面积,减少了基建的一部分投资;降低了变电站在寿命周期内所需要的总体成本,这里包括初期建设和后期维护的成本。另外,简单易行的二次节点,使安装和维护的成本也得以节约。
③与传统变电站来说,数字变电站的造价是在一个档次内的。数字化设备和传输的采用,在电磁的干扰史上划了句号,从而也有效地预防了漏油和渗油,将安全和可靠性能提高了。所以说,其具有节约能源、保护环境以及节约成本的优势。
结语
当代科技的不断发展与进步,促进了微电子技术及信息技术在电力系统中的应用与发展。而实施IEC61850标准施、应用非常规互感器将逐步推进我国数字化变电站的建设进程。数字技术的发展及应用是数字化变电站建设的技术支撑,通过对数字化变电站的技术基础及特征的研究推动传统变电站的数字化进程,使我国数字化变电站的运行更加自动化,管理更加科学化。
参考文献
[1]王付伟.浅谈当前数字化变电站的技术基础与特征[J].湖南电力,2015,29(4):60-62.
[2]沈明浩.数字化变电站解读[J].科技传播,2011,10(4):23-27.