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敞开式变电站智能组件及其控制柜方案
作者:管理员    发布于:2021-06-16 19:36   文字:【】【】【
  作者结合了现在智能变电站实施的状况,针对敞开式变电站中智能组件和操控柜的功用相对简单和涣散,提出了智能组件和操控柜的规划新计划,文中具体介绍了智能终端、监测设备以及操控柜的功用和改善计划,可为以后智能变电站一二次设备厂商供给研发或改善现有设备供给很有价值的参考作用。
  跟着数字化特别是智能化变电站试点作业的不断推动,继电保护、自动设备等二次设备的数字化和网络化得到了满意的重视和长足的开展,基于数字化、网络化二次设备的综合自动化变电站越来越多,这大大提高了电网建造的现代化水平,增强了输配电和电网调度的灵活性和可靠性。但因为各种原因,一次设备的智能化却相对滞后了。
  本文介绍了敞开式智能变电站智能组件及其操控柜较新的规划计划和规划理念,期望这种数字化变电站体系规划的新计划和新思路能为用户节约很多出资,为规划院减轻很多作业,一起也提升了变电站建造全体的智能化水平。
控制柜
  1智能终端新计划
  1.1智能终端的基本功用
  1.1.1智能终端的操控功用
  智能终端作为与一次设备联络的智能组件之一,有必要满意现在智能变电站的基本功用要求。智能终端是在传统操作箱上演化而来的,因为智能变电站网络化优势,传统操作箱的很多信号可由智能终端以数字化的方法完结,可大大简化操作回路。
  因而可将智能终端操作回路规划成能与分相或三相操作的断路器合作运用,使设备具有传统操作箱功用,并完结部分测控功用,支撑IEC61850的GOOSE方法的跳合闸指令,一起又能保留了传统的硬接点跳合闸方法,能够收集并上送开关方位、隔刀及地刀方位、开关本体信号,提高设备的运用范围。
  关于开关状况及跳闸指令选用GOOSE数据格式传输。为了满意GOOSE传输的实时性,GOOSE传输选用变位时立即发送,尔后按照必定的存续时刻进行距离发送,如此发送,最后选用固定时刻传送。如图1。
  敞开式变电站智能组件及其操控柜计划
  图1GOOSE信息发送时序图
  1.1.2智能终端的监测功用
  在AIS变电站中,智能终端需就地设备,与断路器及阻隔开关等设备距离很近,可增加智能终端的就地通讯功用,合作相应的传感设备可监测操作组织分、合闸线圈作业电流及分合闸回路状况的检测。
  线圈作业电流的波形,反映了铁芯运动状况和机械状况。依据电流波形的特征参数能够核算出铁芯发动时刻、运动时刻、线圈通电时刻,然后得到铁芯运动状况,从中发现是否有铁芯卡滞现象,以及铁芯的行程和铁芯吸力等参数的改变状况。
  设备经过收集每次操作时流过断路器跳合闸线圈的电流和时刻,并与开关出厂时已经预置的参数进行对比,最终得到该机械结构在操作时电流和时刻的改变百分比。
  依据断路器操作组织在动作时所需的电流和动作时刻的改变能够准确揣度断路器操作组织的机械磨损状况,为断路器操作组织的检修供给准确的数字依据.
  智能终端经过传感器收集电机运转电流,并由此得到电机的运转时刻,与正常电机作业的电流和时刻进行对比,然后判别是否存在电机空转和卡转等状况,并经过监控上送给运转人员。典型的电机分合闸线圈的运转电流曲线如图2所示:
  敞开式变电站智能组件及其操控柜计划
  图2电机分合闸线圈的运转电流曲线
  分合闸回路是否无缺,是分合闸线圈顺利动作的基本保证。对此监测可防备断路器由操控回路断线毛病而拒动。这样能够削减“拒动”现象发生的几率,有益于断路器安稳运转。如出现异常就能报警。
  另外,关于断路器、阻隔接地组合开关触头方位状况的监测以及断路器和阻隔接地开关的操作组织的监测,能够作为触头方位的状况指示及相关特性剖析的一个判别依据和触头方位的状况指示及相关特性剖析的一个判别依据。
  1.2智能终端的高档功用
  AIS智能变电站中运用的电子式或者光学互感器的暂稳态特性和精度都高于传统电磁式互感器,因而可经过收集断路器在电网中开断不同大小的毛病电流,来完结断路器电寿数的折算。
  影响开关电寿数的随机因素太多,如不同产品结构相异,对相同的开断电流却表现出不同的电磨损:同一产品在不同实验站也有不同的实验成果,甚至同一产品在同一实验站做两个系列的电寿数实验也可能得到不同的成果。可是,诸如燃弧时刻、触头及喷嘴的结构与资料等随机因素对灭弧室烧蚀的影响,从累计的视点考虑,都可加以简化,然后能够得到一个比较可行的近似折算公式。
  断路器可装备一组独立的电子式CT线圈,智能终端经过收集器收集每次开关时摆开毛病电流和开断时刻进行累计,依据1.1.2中监测到的相开关的毛病切除时的电流,核算每相断路器的累加值,并依据此累加值对开关寿数进行科学评价,显现剩余寿数。
  为了延长开关设备寿数,可经过收集器收集本距离的电压,开关跳闸时按电压波形操控合闸角,按最佳灭弧时刻操控跳闸,以削减操作过电压。
  开关寿数的折算需求了解各类型断路器的特性,并需求有很多的实验数据供剖析运用,现在智能终端主要由二次厂家研发,智能终端该部分功用还未能实践运用。
  需求一二次设备厂家彼此交流合作,依据断路器厂家供给开断电流的实验数据,一起还要结合国内电网的毛病率进行剖析,因为现在没有可靠国内电网的毛病率统计数据,要完结完结断路器寿数的折算还需求进行很多的作业,可是可依据国外的数据参考,然后进行旁边面估测。
  2设备的状况检测
  2.1断路器动作特征监测
  作为智能操控柜,柜内可集成设备断路器动作特征监测IED,完结储能电机电流的监测,获得储能电机的作业信息;监测合(分)闸回路的状况,估测是否有接触不良、断线等状况发生,反映电磁自身和所操控的锁闩或阀门,以及连锁触头在操作进程中的作业状况;动触头行程和速度的监测。
  2.2SF6断路器的微水密度监测
  SF6微水及密度监测IED中的传感器单元经过高精度压力、湿度及温度变送器,经过A/D转化成数字量,再经过微处理器进行补偿运算及处理,经过电缆接口将收集数据发送到SF6微水及密度监测IED;SF6微水及密度监测IED经过显现器直接显现被测高压设备中SF6气体的温度、压力、密度、体积比和露点。
  2.3电流电压互感器的监测
  监测电流互感器、电压互感器电气设备的绝缘状况,包含介损、走漏电流、电容量、电容量改变率、相对介损等各项重要目标。
  传感器的信号取样选用穿芯结构的有源零磁通规划技术,选用开始导磁率较高、损耗较小的坡莫合金作铁芯,选用共同的深度负反馈补偿技术,能够对铁芯的激磁磁势进行全自动补偿,坚持铁芯作业在接近抱负的零磁通状况,使其基本不受环境温度及电磁搅扰的影响,从根本上解决了末屏电流信号的准确取样问题。
  高精度的有源零磁通传感器将泄露电流经A/D转化成数字量,再经过微处理器进行DFT运算及处理,经过485接口将收集到的数据发送到容性设备监测IED。
  现在运用的状况监测IED仍是按类型设置不同IED,构成了操控柜内设备较多,监测体系组网也相对复杂,因为监测传感器供给的是RS485接口或者是小模仿量信号,因而可将上述类型的监测设备集成为一台针对本距离的会集监测的IED,IED选用IEC61850协议,与状况监测体系通讯,特别是现在智能变电站运用一体化监控平台,监测IED可将监测数据文件在呼唤时以文件服务方法传送至站控层网络,简化体系组网结构。
  3智能操控柜
  3.1智能操控柜的结构优化
  野外AIS变电站,因为一次设备没有组合电气那样集成,就地除了需求有设备智能终端和状况监测设备的柜体外,还有供给动力电源的电源端子箱以及断路器自身的信号端子箱,为了便利调查运转方法还需求在操控柜上集成模仿主接线,占用了很多的操控柜空间,施工也较费事,集成度不高。因而可将各端子箱的功用集成,由一面智能操控柜满意以上功用的要求。如图3。
  敞开式变电站智能组件及其操控柜计划
  图3一体化操控柜实物图
  本计划除了设备各智能组件外,还集成了交流端子箱及断路器的信号箱,各设备间的联络可在柜内完结,对外经过光纤与进程层网络通讯,完结一次设备的操控和信息收集,并且智能终端面板可集本钱距离的模仿主接线,如图4。
  敞开式变电站智能组件及其操控柜计划
  图4智能终端面板的模仿接线
  智能操控柜的结构优化节约了电缆等设备出资以及相应的施工出资,基于一二次整合的AIS智能操控柜能够有效地取消和简化冗余回路,提高了整个二次回路的可靠性,大大简化了规划和现场施工的作业量,一起使得变电站的全体也愈加简练。
  假如和固定的一次设备厂家合作,还能将断路器等一次设备与操控柜的接口改成航空插头连接,使AIS变电站操控柜也能和GIS或者PASS组合电气相同高度集成化。
  集成化的智能操控柜在河南鄢陵220kV智能变电站中已经运用,柜内设备了智能终端、合并单元、断路器监测IED和断路器的信号端子箱以及组织的电源端子箱,选用了温湿度操控器合作加热器和电扇完结温湿度操控。
  本来变电站一次开关与二次智能终端之间的连线都已在出厂前完结。依据现场了解的状况,该智能柜的计划大大缩短了规划和施工的作业量,简化了保护作业,一起也使得变电站全体作用很简练。
  3.2智能操控柜的温湿度操控
  AIS操控柜都在野外设备,且靠近高压设备,因而抗电磁搅扰的IP等级很高,一般都选用双层不锈钢结构,一起还有二次设备在内部设备,因而
  智能操控柜内的温湿度无法经过自然通风方法完结,需求经过其他辅佐设备来完结,可利用以下方法完结:
  1)温湿度传感器合作加热器和电扇,因为柜内温度由上至下梯度递减,因而需将温湿度传感器设备在柜内上部,电扇设备于柜顶,高温时发动通风,低温高湿度时发动加热器。需依据柜内设备的设备和空间选用合适的电扇及加热器。该计划在现在智能变电站中已运用较多,本钱较低。
  2)选用热交换器内嵌在柜门上,完结柜表里的热交换,热交换由高导热资料做成,经过表里电扇完结导热,可使柜表里温差操控在5~8℃,可是在夏天高温时,因为外部温度较高,热交换器操控的柜内温度相对不是很抱负。并且相关于加热器和电扇本钱较高。
  选用工业空调,和热交换器相同内嵌于柜门上,可快速的完结柜内的温度操控,因为工业空调功率较高,因而会构成空调频繁发动,加大了变电站的负荷,也对空调的运用寿数带来不良影响,一起空调制冷时对设备吹冷风,简单在设备外表构成凝露,不利于电子设备的运转,并且空调还需经常保护空气滤网,日常保护较费事。现在野外智能柜运用空调的不多,还需求依据实践需求,进行选择性运用。
  3)在柜内运用相变资料操控温度,相变保温资料是指随温度改变而改变形态并能供给潜热的物质,相变资料由固态变为液态或由液态变为固态的进程称为相变进程,这时相变资料将吸收或释放很多的潜热。
  4)因为不需求外接电源,而是经过物理状况的改变完结温度调理,因而可节约很多电能。可是相变资料在调理温度时会出现液态的状况,因而在操控柜内设备相变资料的容器有必要彻底密封,否则会构成走漏,影响设备的安全运转。相变资料在已投运的智能站中还未运用,有厂家已在进行相关的实验。
  为了实时监控操控柜体及柜内的温湿度状况,可在柜内装备相应的传感器,将柜体门的状况、柜内的温湿度状况、电扇的运转状况等经过智能终端进行收集,上送至监控体系,便利运转人员监测操控的状况。
  4结论
  智能变电站中智能组件和操控柜虽已广泛运用,因为一次设备厂家的技术约束,其智能化程度仍是相对较低,跟着技术的开展和智能站的不断实践,上述智能操控柜的计划将会大大提高智能站中设备的智能化程度,并能简化规划和施作业业,很好的体现了智能变电站的优势。