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1、箱式变电站智能化系统的发展 蒋福全(特变电工衡阳变压器有限公司 随着国家对城乡电网建设的投入增加和改造力度加大, 要 求高压直接进入负荷中心, 逐步形成了受电 、 变电 、 配电一体化 格局, 突出供配电建设向节地 、 节能 、 小型化 、 无人值守的方向发 展, 箱式变电站正是具有这些典型特点的最佳末端变配电设备, 而结合智能化的处理技术, 能更好地提升管理效能和经济效益 。 1箱式变电站的结构特点与布局1.1箱式变电站的结构特点箱式变电站简称箱变, GB/T17467-2008标准名词术语为预 装式变电站, 是集高低压开关设备和变压器及辅助设备为一体 的功能齐全的紧凑型成套变电所 。 由于
2、箱变具有成套性强 、 体 积小 、 占地少 、 能深入负荷中心 、 提高供电质量 、 减少线路损耗 、 缩短送电周期 、 选择灵活 、 对环境适应性强 、 安装方便 、 运行安 全可靠及投资少见效快等一系列优点, 受到广大电力工作者的 重视, 箱变的使用范围也越来越广阔 1。 制造厂也加大开发力 度, 引领其朝高端智能化方向发展, 满足市场更高要求的需求 。 箱变在结构上, 采用模块方式, 每一台箱变可由以下各种型式 组合而成; 按高压开关接入电网型式分为环网型或双电源型或 终端型; 按设备布置方式分为 “ 目字型 ” 或 “ 品字型 ” ; 按内装变 压器种类分为油浸全密封变压器或干式变压器
3、; 按箱体外壳材 质分为金属外壳或非金属外壳; 按高压开关选形分为产气式负 荷开关或压气式负荷开关或真空式负荷开关或 SF6负荷开关 2。 1.2箱变的布局箱变按照高压 、 低压 、 变压器三个主要组成部分, 一般分为 三个独立隔室, 而智能控制系统则分布安装于低压柜内, 必要 时也可单独制作监控柜 。 (如图 12箱变的智能化系统2.1智能化系统的结构箱变的智能化系统利用现代高性能微处理器技术 、 交流采 样技术 、 数字信号处理技术和网络拓扑技术等 。 对现场的电流 、 电压和开关状态进行采集 、 计算 、 判断, 执行相应的自动控制功 能, 同时通过适当通信通道可与上级控制中心通信 。
4、系统采用 面向对象的模块化结构设计, 每个开关 、 装置或功能对应配置 一个监控模块, 模块的功能可以根据用户的不同需求进行灵活 配置和扩展 。 通信管理单元属于系统的核心处理部分, 它通过 内部通信总线收集每个控制器 /模块采集到的电流 、 电压 、 功率 、 电度 、 功率因素 、 开关状态信号 、 保护定值及变压器温度 、 瓦斯 、 压力 、 油位等各种信息, 对这些信息进行分析处理, 将处理结果 通过远动口送给上级主站, 上级主站通过下发的遥控命令经通 信管理机处理后下发给相应开关控制器 /控制模块, 由这些模块 控制相应的开关动作, 从而完成 SCADA 功能 3。 图 2为智能型
5、箱变的组成 。智能箱变采用的智能型元器件应配置电源 、 接口器件 、 通 信介质 、 控制设备 (上位机 、 智能仪表等 以满足智能化的要求 。 智能箱变为:采用 Profibus-DP 标准的 、 开放型的现场总线技术 将具有通讯能力的元器件 (从站 与之连接, 从而实现主站通过 总线对开关 、 电网的远程测量 、 调节 、 控制 、 通讯; 或采用智能控 制仪对高低压侧进行本地或远程的测量 、 调节 、 控制 、 通讯 。 2.2控制系统的现场总线现场总线是应用在生产现场 、 在微处理器测控设备之间实 现双向串行多节点数字通信的系统, 也被称为开放式 、 数字式 多点通信的底层网络 。 F
6、CS 既是一个开放式通信网络, 又是一 种全分布式控制系统 。 它作为智能设备的联系纽带, 把挂在总 线上作为网络节点的智能设备连接为网络系统, 并进一步构成 自动化系统, 实现基本的控制 、 计算 、 参数设置 、 报警 、 显示 、 监 控及系统管理等综合自动化功能 5。 采用 OSI 模型中的 3个典 型层:物理层 、 数据链路层和应用层, 省去了 36层, 具有结构 简单 、 执行协作简单 、 成本低等优点, 同时满足工业现场应用的 性能要求, 如图 3所示 。2.3监控软件智能化配电系统是一项集计算机技术 、 数据传输 、 控制技 术 、 现代化设备以及管理于一身的综合信息管理系统,
7、 通过各 种通信网络把众多的带有通信接口的开关和控制设备与主计 算机连接起来, 由计算机进行智能化管理, 实现集中数据处理 、摘 要:着电网建设规模越来越大, 电网末端变配电设备越来越多, 箱变因其显著的优点, 已成为新时期最为需要的一种配电设备的建 设主体 。 在传统的箱式变电站的基础上, 构建智能化系统, 发展新型智能化箱式变电站, 提升技术性能, 通过数据分析和智能控制, 达到 管理先进, 节能降耗的目的, 将具有深厚的现实意义 。关键词:发展; 箱式变电站; 智能化; 系统; 管理; 节能 电力建设82广东科技 2012.6. 第 11期广东科技 2012.6. 第 11期!员应戴洁净
8、手套, 不准对着电缆端 、 接头讲话, 防止周围潮气 、 灰尘的影响, 多用脱脂干布擦拭表面的灰尘 、 微粒等, 施工间断 时应立即用塑料薄膜进行包裹防护 。5交联聚乙烯绝缘电力电缆的试验直流电压下, 交联聚乙烯绝缘电缆的电场分布取决于材料 的体积电阻率, 而交流电压下的电场分布取决于各介质的介电 常数, 特别是在电缆终端头 、 接头盒等电缆附件中的直流电场 强度的分布和交流电场强度的分布完全不同, 而且直流电压下 绝缘老化的机理和交流电压下的老化机理不相同 。交联聚乙烯 (XLPE 电缆在直流电压下会产生 “ 累积 ” 效应, 存储积累单极性残余电荷 。 一旦有了由于直流耐压试验引起的 “
9、记忆性 ” , 需要很长时间才能将这种直流偏压释放 。 电缆如果 在直流残余电荷未完全释放之前投入运行, 直流偏压便会叠加 在工频电压峰值上,使得电缆上的电压值远远超过其额定电 压, 从而有可能导致电缆绝缘击穿 。另外, 直流耐压试验不能代表交联聚乙烯 (XLPE 电缆的实 际运行工况, 往往会出现:在交流情况下存在缺陷的地方, 直流 耐压却不会击穿; 在交流情况下不会发生问题的地方, 直流耐 压却会击穿 。 可见, 对高压交联电缆一般不应再进行直流电压试验 。传统的工频耐压试验装置对电缆进行交流耐压试验, 由于电缆电压高 、容量大, 传统的工频耐压试验装置体积和重量也 会很大 、 很重, 将
10、其带到现场进行试验会非常困难, 所需的人 力 、 物力也是非常不经济的 。 目前, 国内一些单位已开始采用变 频 (20300Hz 电压法或振荡电压法进行试验, 由于此类试验装 置的重量和体积不到同电压 、 同容量工频耐试验装置的五分之 一, 现场试验且能有效解决直流耐压试验引生的 “ 累积效应 ” 问 题, 值得进一步予以推广应用 。6结束语在高压电力电缆绝缘良好 、 制造质量可靠且电缆头施工工 艺正确的前提下,电缆故障的主要原因是外力破坏与进水受 潮, 进行电缆施工时, 一定要严格遵循工艺导则, 提高电缆端 、 接头的施工质量, 加强外力破坏与护层损伤的控防 。 电缆在竣 工投运后, 要按
11、时监视负荷量 、 检测线芯温度和检查接点是否 发热, 确保电力电缆安全稳定运行 。 参考文献:1段发强 . 浅析电力电缆施工的质量控制 J.科学论坛, 2009(4 .2江日洪 . 交联聚乙烯电力电缆线路 M.北京:中国电力出版社, 1997.集中监控 、 集中分析和集中调度 。智能化配电系统与传统的配电系统相比,具有稳定性好, 可靠性高, 利于集中控制, 能实现无人值守, 组网后能降低大量 费用等优点 。 目前, 国外多家著名电器制造商都推出了智能变 配电系统综合性解决方案 。 例如施耐德的透明工厂 、 ABB 公司 的 ESD3000系 列 等 4。 国 内 电 器 制 造 商 如 常 熟
12、 开 关 厂 的PowerNet ,电力仪表及保护装置厂家如南瑞的 OPEN3200、 许继 TOSCAN-D3000C 、等, 组态软件如深圳中电 pecStar 、 北京亚控 组态王 、 北京三维力控 、 西门子 Wincc 等, 经二次开发都可作为 后台监控软件 。3智能化系统管理的整体效应及作用分析3.1面向对象的实时操作性智能化配电系统由开关设备具有通信功能的智能化元件经 数字通信与计算机系统网络连接,实现变电站开关设备运行管 理的自动化 、 智能化 。 系统可实现数据的实时采集 、 数字通信 、 远 程操作与程序控制 、 保护定值管理 、 事件记录与告警 、 故障分析 、 各类报表
13、及设备维护信息管理等功能 。 针对低压电气系统直接面向控制终端, 设备多 、分布广, 而且现场条件复杂, 智能化监控 系统能实现面向对象的操作模式, 具有强抗干扰能力 5。 主要控 制功能由设备层智能化元件完成,形成网络集成式全分布控制 系统, 以满足系统运行的实时 、 快速及可靠性的要求 。3.2通过实时数据及历史数据分析,采取节能措施, 提高经济效益充分利用智能化系统作为管理手段, 通过软件记录的实时数据及历史数据的分析, 采取措施, 提升节能效果 。 例如一,对 具备双变压器箱变中的两台变压器或邻近箱变中的变压器实 行自动联络控制, 根据负载率决定最佳运行方式, 使两台变压 器分列 、
14、并联或退出一台运行, 提高变压器的运行效率 。 对于昼 夜差别 、 休息日或季节性影响负荷变化很大的箱变, 节能效果 显著 。 例如二, 通过对每个配出回路功率因素的统计分析, 对于 经常处于低功率因素的负荷回路采取负荷侧就地自动无功补 偿的措施, 提高功率因素, 减少配出线路的线损 。 有了数据分 析, 围绕节能主题, 必定还有更多的节能措施, 如电压的调整, 有条件的还可对变压器容量重新调配等 。4结束语尽管当前在发展中的箱式变电站和智能化系统管理中取 得了一定的进展和成绩, 但是, 在一般的情况下, 由于受到气候 以及地理条件等一些综合因素的影响, 一些绝缘开关设备的应 用还不是很广泛,
15、 尤其是环网供电单元中, 存在有封闭式的电 缆插接件问题, 在技术提升上还有待进一步的加强, 更好地推广高压环网及双电源供电的自动化 、低压网自动投切 、 网络优 化等先进技术, 并逐步向自动化控制技术靠拢, 提升箱式变电 站的智能化系统功能, 更好的服务经济社会的发展 。 参考文献:1廖顺明, 刘启富 . 智能化箱式变电站的应用探讨 . 四川电力技术, 2006年 12期 .2龚进 . 发展中的箱式变电站和智能化系统 . 河北工业大学学报(社会科 学版 , 2003年第 01期 .3广东省梅州供电局先达电业股份有限公司勘查设计分公司 . 智能化 箱式变电站测控装置; 供电企业管理, 2005年 5期 .4沈闰龙,陈平, 潘振克 . 智能化配电综合解决方案 . 电气时代, 2008年 01期 .5张东 . 智能化低压配电系统组成原理及典型应用 . 电器工业,2010年 第 09期 .(上接第 81页 83
