智能变电站自动化系统

由上海聚仁电力提供解决方案，该系统是由智能化一次设备（电子式互感器、智能化开关等）和网络化二次设备分层（过程层、间隔层、站控层）构建，建立在IEC61850标准和通信规范基础上，能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互 *** 作的现代化变电站。在此基础上实现变电站运行 *** 作自动化、变电站信息共享化、变电站分区统一管理、利用计算机仿真技术实现智能化电网调度和控制的基础单元。
智能变电站自动化系统优势
采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。

智能变电站自动化系统主要功能特点
系统包含多专业的综合性技术，它以微机为基础来实现对变电站传统的继电保护、控制方式、测量手段、通信和管理模式的全面技术改造，实现对电网运行管理的变革。变电站从一次设备、二次设备、继电保护、自动装置、载波通讯等与现代的计算机硬、软件系统和微波通信以及GIS组合电器等相结合，使变电站走向综合自动化和小型化。变电站综合自动化系统的基本功能主要体现在以下六个方面：
■监控子系统功能：数据采集、事件顺序记录、故障测距和录波、控制功能、安全监视和人机联系功能。
■微机保护子系统功能：通讯与测控方面的故障应不影响保护正常工作。微机保护还要求保护的CPU及电源均保持独立。
■自动控制子系统功能：备用电源自动投入装置、故障录波装置等与微机保护子系统应具备各自的独立性。
■远动和通信功能：变电站与各间隔之间的通信功能；综合自动化系统与上级调度之间的通信功能，即监控系统与调度之间通信，故障录波与测距的远方传输功能。
■变电站系统综合功能：通过信息共享实现变电站VQC（电压无功控制）功能、小电流接地选线功能、自动减载功能、主变压器经济运行控制功能。
■在线自诊断功能：具有自诊断到各设备的插件级和通信网络的功能。

系统结构
在变电站自动化领域中,智能化电气的发展,特别是智能开关、光电式互感器机电一体化设备的出现,变电站自动化技术进入了数字化的新阶段。在高压和超高压变电站中,保护装置、测控装置、故障录波及其他自动装置的I/O单元,如A/D变换、光隔离器件、控制回路等将割列出来作为智能化一次设备的一部分。反言之,智能化一次设备的数字化传感器、数字化控制回路代替了常规继电保护装置、测控等装置的I/O部分;而在中低压变电站则将保护、监控装置小型化、紧凑化,完整地安装在开关柜上,实现了变电站机电一体化设计。
智能化变电站自动化系统的结构在物理上可分为两类,即智能化的一次设备和网络化的二次设备;在逻辑结构上可分为三个层次,根据IEC61850通信协议定义,这三个层次分别称为"过程层"、"间隔层"、"站控层"。所谓“过程层”就是由数字化变电站技术引进的合并单元和智能终端组成。

配置方法：

1、系统的硬件装置、数据处理均集中配置，采用由前置机和后台机构成的集控式结构。

2、由前置机完成数据输入输出、保护、控制及监测等功能，后台机完成数据处理、显示、打印及远方通讯等功能。

智能变电站是采用先进、可靠、集成和环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和检测等基本功能，同时，具备支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策和协同互动等高级功能的变电站。

智能变电站主要包括智能高压设备和变电站统一信息平台两部分。智能高压设备主要包括智能变压器、智能高压开关设备、电子式互感器等。智能变压器与控制系统依靠通信光纤相连，可及时掌握变压器状态参数和运行数据。

当运行方式发生改变时，设备根据系统的电压、功率情况，决定是否调节分接头；当设备出现问题时，会发出预警并提供状态参数等，在一定程度上降低运行管理成本，减少隐患，提高变压器运行可靠性。

智能高压开关设备是具有较高性能的开关设备和控制设备，配有电子设备、传感器和执行器，具有监测和诊断功能。电子式互感器是指纯光纤互感器、磁光玻璃互感器等，可有效克服传统电磁式互感器的缺点。

变电站统一信息平台功能有两个，一是系统横向信息共享，主要表现为管理系统中各种上层应用对信息获得的统一化；二是系统纵向信息的标准化，主要表现为各层对其上层应用支撑的透明化。

智能变电站网络交换机用于变电站自动化系统的信息传输。智能变电站对网络交换机的主要性能要求有：当交换机用于传输SV或GOOSE等可靠性要求较高的信息时应采用光接口;当交换机用于传输制造报文规范(MMS)等信息时宜采用电接口。传输各种帧长的数据时交换机固有延时应小于10μs。智能变电站对网络交换机的主要功能要求有数据帧转发、数据帧过滤、网络风暴抑制、组播、镜像、多链路聚合功能;星型、环型、双星型、双环型方式之一的组网功能;具备网络管理和通信安全控制能力等。

1、智能变电站中分布式电源的引用
智能变电站将分布式电源引入进来，能够增强智能电网的安全灵活性，在运行效率上也有显著的提升，此外，在配电系统中也改变了单项潮流网络的存在，使其从单向电源辐射的网络转变成为一个多源型的网络。原来的变电站内的保护措施和保护行为的出现都是针对单项潮流网络的，现在单项潮流网络转变为多元型网络将会使以前的保护行为和保护措施变得不再安全可靠。根据这种转变，接入分布式电源后对智能变电站继电保护的作用提出更大的挑战。
2、 智能变电站中硬件的集成技术
随着智能电网的不断发展和进步，电网硬件系统中开始有了描述语言的硬件，描述语言的硬件的出现使智能变电站在设计应用上有了集成、自动以及模型化的特点。以上特点使得硬件系统中出现了功能全面的模块化的规划，能够将一些不同的逻辑问题固化到智能变电站内部的设备上，由软件的控制到达硬件的应用。从而确保了设计应用的准确、可靠，同时也解决了信息传送中的关键问题。
3、智能变电站中软件的构件技术
智能变电中的软件技术和硬件技术相辅相成，两者形成完美的协作。软件系统是保证智能变电站正常运行的灵魂和钥匙，其不但能够实现信息控制和监控功能，还可以将相量测量单元(PMU)、录波等功能进行集成 ，这就完成了变电站内部的区域疾控、在线状态监督、远程 *** 作等高级功能。对于保证日益庞大和复杂的电力系统安全稳定运行，提高自动化程度具有深远意义。

摘 要变电站是电网系统的基础组织单位，在运行中发生异常现象或者事故会代来其大的危害，本文就变电站GIS组合电器设备的各种异常现象及故障进行分析并提出了相应的处理方法。
关键词变电站；GIS；异常及故障处理
变电站是电力系统的基础组织单位,在运行中会发生各种异常现象或事故，而这些异常现象或事故很可能给电力系统以及工农业生产等带来巨大的危害，此时，能够正确及时处理各种异常运行或事故，是变电站运行值班人员一项重要的基本职责[1]。六氟化硫封闭式组合电器，国际上称为“气体绝缘开关设备”（Gas Insulated Switchgear)简称GIS[2]，它将一座变电站中除变压器以外的一次设备，包括断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线、电缆终端、进出线套管等，经优化设计有机地组合成一个整体。本文就变电站GIS组合电器设备的一些异常运行及故障进行分析并提出了相应的处理方法。
一、产生故障的原因
1、制造厂家方面：制造车间清洁度差造成金属微粒、粉尘和其他杂物残留在GIS内部；装配的误差大造成元件摩擦产生金属粉末遗留在零件隐蔽部位；不遵守工艺规程造成零件错装、漏装现象；材料质量不合格。
2、安装方面：安装现场清洁度差，导致绝缘件受潮、被腐蚀，外部的尘埃、杂物侵入GIS内部；不遵守工艺规程造成零件错装、漏装现象；与其他工程交叉作业造成异物进入GIS内部。
二、GIS组合电器设备的异常及故障处理方法
1、GIS断路器故障处理方法
（1）GIS断路器拒绝合闸处理：
1）若是断路器 *** 作电源断电，运行人员应检查断路器 *** 作电源是否空开或熔丝，如果发现是 *** 作电源空开或熔丝熔断，运行人员应试合空开或更换熔丝，还应检查汇控柜内的开关“远方-就地”选择开关是否在远方位置；
2）若是控制回路问题，应重点检查控制回路易出现故障的位置，如同期回路、控制开关、合闸线圈、分相 *** 作箱内继电器等，对于二次回路问题，一般应通知专业人员进行处理；
3）若汇控柜内“远方－就地”控制把手置于就地位置或接点接触不良，则可将“远方－就地”控制把手置远方位置或将把手重复 *** 作两次，若接点回路仍不通，应通知专业人员进行处理；
4）如果是d簧机构未储能，应检查其电源是否完好，若属于机构问题应通知专业人员处理；
5）若是断路器SF6压力降低而闭锁开关，运行人员应断开断路器 *** 作电源空开，申请停用重合闸，通知专业人员处理；
6）如若是故障造成断路器不能投运时，运行人员应汇报调度将断路器隔离（断开断路器两侧隔离开关）待专业人员处理。
（2）GIS断路器拒绝分闸处理：
1）若是分闸电源断电，运行人员应检查断路器 *** 作电源是否空开或熔丝，如果发现是 *** 作电源空开或熔丝熔断，运行人员应试合空开或更换熔丝，还应检查汇控柜内的开关“远方-就地”选择开关确在远方位置；
2）若是控制回路存在故障，应重点检查分闸线圈、分相 *** 作箱继电器、断路器控制把手，在确定故障后应通知专业人员进行处理；
3）若是断路器辅助接点转换不良，应通知专业人员进行处理；
4）若是汇控柜内“远方－就地”把手位置在就地位置，应将把手放在对应的位置，若是把手辅助接点接触不良，应通知专业人员进行处理；
5）如果是d簧机构未储能，应检查其电源是否完好，若属于机构问题应通知专业人员处理；
6）若是断路器SF6压力降低闭锁开关，运行人员应断开断路器 *** 作电源空开，申请停用重合闸，汇报调度，通知专业人员处理；
7）当故障造成断路器不能分闸时，运行人员应立即汇报调度，经调度同意用母联串代故障断路器，即将非故障出线断路器倒换至另一母线，用母联断路器切除故障断路器；并将故障断路器接的那段母线转检修，通知专业人员处理。
2、GIS断路器 *** 作机构异常处理方法
（1）GIS断路器液压 *** 作机构异常处理：
发生液压机构无油位或漏油严重导致断路器分合闸闭锁时，运行人员应切断其电机电源，立即汇报调度，经调度同意用母联开关串代故障断路器，即将非故障出线断路器倒换至另一母线，用母联断路器切除故障断路器；将故障断路器接的那段母线转检修，通知专业人员处理。
（2）GIS设备隔离开关 *** 作机构异常处理：
1）正常 *** 作GIS设备隔离开关时，如遇无法电动 *** 作，运行人员应检查控制回路电压或电机电压查看是否过低或失压，如属于过低或失压时应立即恢复，并检查热继电器是否动作，如果热继电器动作应按动热继电器复位按钮。无法电动 *** 作时应进行手动 *** 作， *** 作前应先断开 *** 作电源。
2）若连手动也无法 *** 作时，当母线侧隔离开关无法 *** 作时应马上汇报调度，经调度同意，立即将非故障出线断路器倒换至另一母线，将其故障隔离开关所接母线转检修，并将其开关也转检修，然后通知检修人员进行处理；线路侧隔离开关无法 *** 作时马上汇报调度，经调度同意，在保证开关确已断开的情况下，断开母线侧隔离开关，将本侧停电并转检修（对侧应将线路转检修），然后通知检修人员进行处理。
3、GIS组合电器设备遇到SF6气压降低故障时的处理方法：
1）当运行人员发现GIS组合电器设备SF6气体降低至报警值时应上报运行检修部，由检修人员对其补气；
2）当运行人员发现GIS组合电器设备SF6气体降低至闭锁值时应立即应将 *** 作电源拉开，并锁定 *** 动机构，在手动 *** 作把手上挂禁止 *** 作的标示牌，立即报告调度，根据命令，采取措施将故障开关隔离；汇报部门通知运行检修部门进行处理。
4、GIS组合电器设备如遇SF6发生严重漏气故障时的处理方法：
1）应立即断开该开关的 *** 作电源，在手动 *** 作把手上挂“禁止 *** 作”的标示牌；
2）汇报调度，根据调度命令，采取措施将故障开关隔离；
3）在接近设备时要谨慎，尽量选择从“上风”接近设备，必要时要戴防毒面具、穿防护服。
5、GIS组合电器设备发生意外爆炸处理：
SF6设备发生意外爆炸事故，事故处理人员接近设备要谨慎，对户外设备，尽量选择从上风接近设备。当处理SF6气体大量外泄时，进行紧急处理时的注意事项：
1）人员进入户外设备10m内，必须穿防护服、戴防护手套及防毒面具；
2）在室外应站在上风处进行工作。
参考文献
[1]贾烨变电站故障处理培训指导系统的研究[J]电网技术,200610:292-294
[2]孟宇分析GIS组合电器在应用的优缺点、安全防护及应急处理[J]内蒙古石油化工200810:58
1宋杰，196912，男，安徽蚌埠人，工程师，现任淮南供电公司变电工区副主任。
2陈冠彪，197211，男，安徽淮南人，助理工程师，高级技师，现任淮南供电公司220KV安成集控中心班长。

智能变电站智能变电站系统分为3层具体如下：
1、过程层包含由一次设备和智能组件构成的智能设备、合并单元和智能终端，完成变电站电能分配、变换、传输及其测量、控制、保护、计量、
2、间隔层设备一般指继电保护装置、测控装置、故障录波等二次设备，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，即与各种远方输入/输出、智能传感器和控制器通信。
3、控层包含自动化系统、站域控制系统、通信系统、对时系统等子系统，实现面向全站设备的测量和控制功能，完成数据采集和监视控制(SCA—DA)、 *** 作闭锁以及同步相量采集、电能量采集、保护信息管理等相关功能。

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