智能化HGIS在數(shù)字化變電站的中的應(yīng)用分析

21ic智能電網(wǎng)：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，實(shí)時(shí)性和可靠性滿(mǎn)足保護(hù)功能要求的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，以及適應(yīng)互感器、開(kāi)關(guān)等過(guò)程層設(shè)備惡劣環(huán)境的電子技術(shù)已基本成熟，實(shí)現(xiàn)間隔層信息交換數(shù)字化、過(guò)程層設(shè)備數(shù)字化以及間隔層與過(guò)程間信息交換數(shù)字化的全數(shù)字化變電站，已經(jīng)成為變電站新技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)。

數(shù)字化變電站指信息采集、傳輸、處理、輸出過(guò)程完全數(shù)字化的變電站，基本特征為設(shè)備智能化、通信網(wǎng)絡(luò)化、運(yùn)行管理自動(dòng)化等。

智能化HGIS有以下主要特點(diǎn)：

1、一次設(shè)備智能化

采用數(shù)字輸出的電子式互感器、智能開(kāi)關(guān)(或配智能終端的傳統(tǒng)開(kāi)關(guān))等智能一次設(shè)備。一次設(shè)備和二次設(shè)備間用光纖傳輸數(shù)字編碼信息的方式交換采樣值、狀態(tài)量、控制命令等信息。

2、二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化

二次設(shè)備間用通信網(wǎng)絡(luò)交換模擬量、開(kāi)關(guān)量和控制命令等信息，取消控制電纜。

3、運(yùn)行管理系統(tǒng)自動(dòng)化

應(yīng)包括自動(dòng)故障分析系統(tǒng)、設(shè)備健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和程序化控制系統(tǒng)等自動(dòng)化系統(tǒng)，提升自動(dòng)化水平，減少運(yùn)行維護(hù)的難度和工作量。

智能化HGIS的優(yōu)勢(shì)

1、變電站的各種功能可共享統(tǒng)一的信息平臺(tái)，避免設(shè)備重復(fù)

數(shù)字化變電站的所有信息采用統(tǒng)一的信息模型，按統(tǒng)一的通信標(biāo)準(zhǔn)接入變電站通信網(wǎng)絡(luò)。變電站、VQC等系統(tǒng)均用同一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)接收電流、電壓和狀態(tài)等信息以及發(fā)出控制命令，不需為不同功能建設(shè)各自的信息采集、傳輸和執(zhí)行系統(tǒng)。

傳統(tǒng)變電站由于各種功能采用的通信標(biāo)準(zhǔn)和信息模型不盡相同，二次設(shè)備和一次設(shè)備間用電纜傳輸模擬信號(hào)和電平信號(hào)，各種功能需建設(shè)各自的信息采集、傳輸和執(zhí)行系統(tǒng)，增加了變電站的復(fù)雜性和成本。

2、便于變電站新增功能和擴(kuò)展規(guī)模

變電站的設(shè)備間信息交換均通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)完成，變電站在擴(kuò)充功能和擴(kuò)展規(guī)模時(shí)，只需在通信網(wǎng)絡(luò)上接入新增設(shè)備，無(wú)需改造或更換原有設(shè)備，保護(hù)用戶(hù)投資，減少變電站全生命周期成本。

數(shù)字化變電站的各種功能的采集、計(jì)算和執(zhí)行分布在不同設(shè)備實(shí)現(xiàn)。變電站在新增功能時(shí)，如果原來(lái)的采集和執(zhí)行設(shè)備能滿(mǎn)足已能新增功能的需求，可在原有的設(shè)備上運(yùn)行新增功能的軟件，不需要硬件投資。

3、通信網(wǎng)絡(luò)取代復(fù)雜的控制電纜

數(shù)字化變電站的一次設(shè)備和二次設(shè)備間、二次設(shè)備之間均采用計(jì)算機(jī)通信技術(shù)，一條信道可傳輸多個(gè)通道的信息。同時(shí)采用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，通信線的數(shù)量約等于設(shè)備數(shù)量。因此數(shù)字化變電站的二次接線將大幅度簡(jiǎn)化。

4、提升測(cè)量精度

數(shù)字化變電站采用輸出數(shù)字信號(hào)的電子式互感器，數(shù)字化的電流電壓信號(hào)在傳輸?shù)蕉卧O(shè)備和二次設(shè)備處理的過(guò)程中均不會(huì)產(chǎn)生附加誤差，提升了保護(hù)系統(tǒng)、測(cè)量系統(tǒng)和計(jì)量系統(tǒng)的系統(tǒng)精度。

例如采用0.2級(jí)的TA和TV，傳統(tǒng)變電站由于電纜和電表帶來(lái)的附加誤差，計(jì)量系統(tǒng)總誤差在±0.7%的水平。而數(shù)字變電站計(jì)量系統(tǒng)的誤差僅由TA和TV產(chǎn)生，可達(dá)到±0.4%的水平。

5、提高信號(hào)傳輸?shù)目煽啃?/strong>

數(shù)字化變電站的信號(hào)傳輸均用計(jì)算機(jī)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)。通信系統(tǒng)在傳輸有效信息的同時(shí)傳輸信息校驗(yàn)碼和通道自檢信息，一方面杜絕誤傳信號(hào)，另一方面在通信系統(tǒng)故障時(shí)可技術(shù)告警。

數(shù)字信號(hào)可以用光纖傳輸，從根本上解決抗干擾問(wèn)題。

傳統(tǒng)變電站一次設(shè)備和二次設(shè)備間直接通過(guò)電纜傳輸沒(méi)有校驗(yàn)信息的信號(hào)，當(dāng)信號(hào)出錯(cuò)或電纜斷線、短路時(shí)都難以發(fā)現(xiàn)。而且傳輸模擬信號(hào)難以使用光纖技術(shù)，易受干擾。

6、應(yīng)用電子式互感器解決傳統(tǒng)互感器固有問(wèn)題

數(shù)字化變電站采用電子式互感器，沒(méi)有傳統(tǒng)互感器固有的TA斷線導(dǎo)致高壓危險(xiǎn)、TA飽和影響差動(dòng)飽和、CVT暫態(tài)過(guò)程影響距離保護(hù)、鐵磁諧振、絕緣油爆炸、六氟化硫泄漏等問(wèn)題。

7、避免電纜帶來(lái)的電磁兼容、傳輸過(guò)電壓和兩點(diǎn)接地等問(wèn)題

數(shù)字化變電站二次設(shè)備和一次設(shè)備之間使用絕緣的光纖連接，電磁干擾和傳輸過(guò)電壓沒(méi)有影響到二次設(shè)備的途徑，而且也沒(méi)有二次回路兩點(diǎn)接地的可能性。

傳統(tǒng)變電站的二次設(shè)備與一次設(shè)備之間仍然采用電纜進(jìn)行連接，電纜感應(yīng)電磁干擾和一次設(shè)備傳輸過(guò)電壓可能引起的二次設(shè)備運(yùn)行異常，在二次電纜比較長(zhǎng)的情況下由電容耦合的干擾可能造成繼電保護(hù)誤動(dòng)作。盡管電力行業(yè)的有關(guān)規(guī)定中要求繼電保護(hù)二次回路一點(diǎn)接地，但由于二次回路接地點(diǎn)的狀態(tài)無(wú)法實(shí)時(shí)檢測(cè)，二次回路兩點(diǎn)接地的情況近期仍時(shí)有發(fā)生并對(duì)繼電保護(hù)產(chǎn)生不良影響，甚至造成設(shè)備誤動(dòng)作。

8、解決設(shè)備間的互操作問(wèn)題

數(shù)字化變電站的所有智能設(shè)備均按統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)建立信息模型和通信接口，設(shè)備間可實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接。

數(shù)字化變電站唯一可用的通信標(biāo)準(zhǔn)為IEC61850。IEC61850的信息自解釋機(jī)制，在不同設(shè)備廠家使用了各自擴(kuò)展的信息時(shí)也能保證互操作性。

傳統(tǒng)變電站的不同生產(chǎn)廠家二次設(shè)備之間的互操作性問(wèn)題至今仍然沒(méi)有得到很好地解決，主要原因是二次設(shè)備缺乏統(tǒng)一的信息模型規(guī)范和通信標(biāo)準(zhǔn)。為實(shí)現(xiàn)不同廠家設(shè)備的互連，必須設(shè)置大量的規(guī)約轉(zhuǎn)換器，增加了系統(tǒng)復(fù)雜度和設(shè)計(jì)、調(diào)試和維護(hù)的難度，降低了通信系統(tǒng)的性能。

9、進(jìn)一步提高自動(dòng)化和管理水平

數(shù)字化變電站的采用智能一次設(shè)備，所有功能均可遙控實(shí)現(xiàn)。通信系統(tǒng)傳輸?shù)男畔⒏暾?，通信的可靠性和?shí)時(shí)性都大幅度提高。變電站因此可實(shí)現(xiàn)更多、更復(fù)雜的自動(dòng)化功能，提高自動(dòng)化水平。一次設(shè)備、二次設(shè)備和通信網(wǎng)絡(luò)都可具備完善的自檢功能，可根據(jù)設(shè)備的健康狀況實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修。

智能一次設(shè)備

1、智能柜

由于尚無(wú)國(guó)產(chǎn)智能一次設(shè)備，進(jìn)口智能一次設(shè)備相當(dāng)昂貴，可通過(guò)在傳統(tǒng)一次設(shè)備的接線端子箱中安裝智能控制單元來(lái)實(shí)現(xiàn)過(guò)程層設(shè)備智能化。

智能柜是與HGIS高壓組合電器配套使用，是一種集微機(jī)測(cè)控和HGIS開(kāi)關(guān)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)的綜合控制柜。

智能柜主要包括操作單元和智能單元;就地、遠(yuǎn)控操作及開(kāi)關(guān)位置狀態(tài)、壽命等在線監(jiān)測(cè)兩大模塊。