高低压预装式变电站智能化技术

发表时间：2017-12-31T10:36:04.473Z 来源：《电力设备》2017年第24期 作者： 严小永

[导读] 摘要：社会经济全面发展下，人们生活水平较以往得到明显改善，传统的生活模式已经不能再满足人们的需求，电力企业逐渐受到人们重视。

（上海欧通电气有限公司 上海 201114）

摘要：社会经济全面发展下，人们生活水平较以往得到明显改善，传统的生活模式已经不能再满足人们的需求，电力企业逐渐受到人们重视。高低压预装式变电站智能化是电力企业发展的重要推动力，也是电力企业生存至关重要的影响因素。文章就高低压预装式变电站智能化技术做简要分析。

关键词：高低压；预装式；变电站；电弧；智能化

在市场经济体系逐渐完善下，国民经济迅速发展，人们对自己的生活质量提出了更高的要求。电力企业作为国民经济的重要组成，与人们日常生活息息相关。尤其是在城市电网建设与改造进程逐渐加快的今天，预装式变电站受到人们青睐，成为电力企业发展的重要推动力。笔者就高低压预装式变电站智能化技术发表自己的观点，希望对解决相关问题能起到积极推动作用。 一、高低压预装式变电站简析

预装式变电站的智能化就是指对预装式变电站的所有功能单元提供足够的监控手段，保证预装式变电站安全可靠运行，为用户提供更优质服务，改善供电质量。如今，居民小区和商服系统的变电所，已逐步采用预装式变电站的方案。因此，预装式变电站智能化程度的高低，直接反映了配电自动化的水平。预装式变电站智能化技术主要体现在以下几个方面：第一，数字化。对预装式变电站内部所有的高压设备、变压器、低压设备和环境参数实现广度和深度的监控。广度是指采集尽可能多的参量（遥测、遥信）和控制尽可能多的开关设备（遥控、遥调）。深度是指记录尽可能多的参量历史数据和事件顺序记录，从而保证预装式变电站安全可靠运行，并使预装式变电站成为一个完全可监控的全自动设备。同时，对高低压设备进行智能化改造，有利于配变监控的实行。第二，网络化。预装式变电站具有通信接口，能使预装式变电站与中压监控单元及后台之间进行通信，具有抗无线干扰能力，安全可靠通信。第三，信息化。为满足配电网信息管理的要求，能够在预装式变电站和中压监控单元之间上传和下达各种信息，实现网络规划;管理配电设备;了解配电变压器运行情况，用电可靠性统计、故障报警及诊断，快速隔离故障线路及恢复非故障线路供电。因此，智能型预装式变电站的主要功能包括：配网远动终端功能，配电变压器监测功能，电压无功综合优化控制功能，预装式变电站环境调节控制功能，低压出线负荷管理监控功能，通信功能和电能质量监测功能。

二、高低压预装式变电站的主要特点

在制造厂完成设计、制造及总装（包括内部电气接线），有机地将高压开关柜、低压开关柜、配电变压器组装在一起，装入一个或几个组合的箱体中。欧式箱变是将高压开关柜、低压开关柜、配电变压器按“目字型”或“品字型”组装在一起的。由于“目字型”接线方便，所以大多数箱变采用“目字型”布置。美式箱变是将配电变压器、高压负荷开关、熔断器及高低压连线等置于一个封闭的油箱内，充入变压器油作绝缘介质。由于采用了全绝缘的高压进出线端子电缆附件，在高压间隔内没有裸露的带电部件，因此运行安全可靠。美式箱变的结构形式有：变压器、高压负荷开关、熔断器共用一个油箱的共箱式结构；变压器、高压负荷开关、熔断器分别装在两个上、下不同（或左、右不同）的油箱内的分箱式结构。箱变常用的高压接线方案有如下几种：终端接线、双电源接线及环网接线方式。 三、高低压预装式变电站内部故障电弧及限制 3.1 内部故障电弧的产生

高低压预装式变电站中，内部故障电弧虽然很少发生，但不能完全排除。引起内部故障电弧原因如下：固体或液体绝缘损坏；负荷开关及接地开关操作有误；金属工具遗忘在母排上；错误的连接；污秽、潮气、灰尘和小动物的进入。 3.2 内部故障电弧的限制

限制内部故障电弧的措施主要有两个方面：一个是安装限制内部故障电弧效应的装置，从根本上限制内部电弧，这是一种主动保护装置，它含有机电/电子装置。另一个是改善预装式变电站内高低压设备的机械结构，使之能够承受故障电弧，这是一种被动保护。 主动保护有如下两种常见的、可行的方法： 通过压力传感器进行监测 通过弧光传感器进行监测

第一种方法（采用压力传感器作为电弧光探测单元）

压力波是装置内出现故障电弧事故的效应之一，它在电弧出现后的10~15ms后出现，可以安装合适的压力传感器用于探测压力峰值。当内部的压力达到设定值时，电弧监测装置发出动作指令，控制开关电器动作。 第二种方法（采用光纤传感器作为电弧光探测单元）

弧光监测器的操作逻辑如下：电弧现象会产生强烈的光辐射，因此开关设备内出现的弧光可以被弧光传感器探测到。当弧光监测系统探测到故障，会发出动作信号给开关电器。这种方法的探测反应时间仅为1ms。 四、高低压预装式变电站智能化技术配置方案 4.1 基于模糊逻辑的温湿度保护技术

预装式变电站一般用于户外，因此，高压室、低压室需要进行防凝露保护，防止发生闪络放电事故。变压器要进行绕组温度或油温保护，防止变压器因温度过高发生故障。以往高压室、低压室温湿度控制以及变压器温度控制均采用简单逻辑控制，其缺陷是不能满足一些因温湿度保护逻辑关系较复杂出现的错误判断。本装置在设计中，从复杂的温湿度逻辑关系中找到一定的规则，用一种专家控制策略（即模糊算法）去解决问题。温湿度保护采用了模糊逻辑，对复杂对象进行模糊度量、模糊识别、模糊推理和模糊决策。运用了基于规则自调整模糊算法。它较好地仿效和描述人的思维方式、总结和反映人的经验，将人脑思维方法体现出来，做出正确的判断。 4.2高低压侧统一配置智能系统

高低压侧统一配置智能系统即对预装式变电站各功能模块配置一个智能配电终端，完成预装式变电站各种电参数和非电参数的采集工作，并根据测量数据实现测控保护功能。智能配电终端主要功能如下：（1）配电变压器监测：电压、电流、电压合格率、谐波、闪变、瞬

间过电等。（2）配电变压器保护：欠压、过压、过负荷保护。（3）用户用电信息监测：用户电表数据。（4）配变计量总表监测：预装式变电站电表数据及运行状况。（5）高低压单元监测：开关状态、开关电流。（6）状态监测：进出线开关、电容器投切开关、配变终端运行状态。（7）负荷管理：功率定制闭环控制，电量定值控制，远方控制。（8）电能质量管理：无功动态补偿、三相不平衡治理。（9）视频监视：非法开门，则拍照后上传图片。（10）安全防护：防盗，异常信息报警，或者语音报警。（11）分布式电源监控：分布式电源（光伏电站）监控及报警。经过上面的分析比较，本文采用第二种实现方式。同时，为了方便预装式变电站主站对预装式变电站的集中管理，需提高预装式变电站内部各智能模块之间的通信能力。此外，结合前面论述的智能预装式变电站的基本功能，还可以在配变监测的基础上实现低压无功功率的快速分相补偿和对低压用户的无线抄表功能，从而完善预装式变电站的智能化设计。智能配电终端是预装式变电站中的数据传输装置，也是预装式变电站内重要的配网远动终端。 结语

高低压预装式变电站是一种新型的中压变、配电设备。介绍了高低压预装式变电站的智能化技术：具有实时高低压电参数的测量、计算、分析及存储技术；实时监测熔断器和负荷开关组合电器的运行状态技术；实时测量变压器室与变压器绕组内的温度，可及时启动或停止排风扇，使其降温，防止变压器故障或损坏等功能。分析了变电站内部电弧产生原因，给出了限制内部故障电弧的措施。该箱式变电站具有成套性强、可伸入负荷中心、体积小等优点，可广泛用于各类场所。 参考文献

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[4]郭思维.110kV智能移动式变电站设计[D].广西大学,2015.