一次設備智能化，前景可期
http://m.sharifulalam.com 2012-06-13 17:12 來源：亮報
“十二五”期間是智能電網全面建設階段。未來幾年，國家電網公司開始建設連接我國大型能源基地和主要用電負荷中心的“三縱三橫”結構的特高壓骨干網架，這需要大量變壓器、電抗器、斷路器、GIS、電力電纜、高壓套管等智能高壓設備。 目前，我國一次設備的智能化面臨哪些問題？一次設備智能化向哪些方向發展？在智能化方面需要克服哪些阻力？記者采訪了許繼集團許繼電網保護自動化公司總經理易永輝博士。
智能電網提出新要求
“作為電網的重要組成部分，這些高壓設備的故障率相對較高，故障影響較大，具有檢測需求，且有了一定的檢測基礎和應用經驗，并具備智能化應用基本條件。”易永輝認為，這種智能化程度與智能電網的要求還有一段距離。
在易永輝看來，智能電網建設對一次設備智能化提出了許多新挑戰。他認為，對于一次系統，一次設備的技術發展依然是以提高可靠性，簡化維護，降低全生命周期成本為主。
如何發展一次設備，易永輝提出自己的觀點：首先，一次設備的可靠性需要繼續提高，從而提高設備的利用效率和提高對系統運行的支撐能力；其次，一次設備的緊湊化的目的是減少占地面積；第三，繼續完善數字化，主要是非傳統互感器的數字化，以及一次設備智能化的研發和實踐等；第四，新型環保材料和技術的研發，如可替換絕緣材料的變壓器，六氟化硫的新型環保斷路器等；第五，要實現功能整合，包括一次設備的整合，以及一次與二次設備的功能整合，如混合技術開關設備解決方案，帶有智能數據采集和處理功能的在線監視系統等；第六，一次設備應支持遠端接入和優化維護保養計劃的綜合在線監視裝置和系統。
迫切需要解決的問題
盡管制造商開始重視并使用新的傳感器技術和智能組件，但是變壓器本身的安全可靠性仍沒有得到明顯提高。因此，易永輝主張，必須提高變壓器本體安全可靠性，加強新材料、新工藝、新設計研究，優化主縱絕緣結構，適度提高變壓器絕緣裕度，保證設計值與實際值相符，做到真正節能降耗與環保。
目前，高壓斷路器結構形式主要有柱式斷路器、罐式斷路器、HGIS和GIS等，其研發也正逐漸趨向于性能可靠、功能集成、占地面積少、工程成本低的方向努力。易永輝表示，高壓斷路器正實現功能高度集成，這需要通過集成一次設備的功能實現占地少、節能環保；采用同步控制裝置，通過選擇最佳操作時間，來達到限制暫態電流或電壓的目的，減少對電力系統絕緣設備的應力，減少相應受控斷路器電氣磨損。
電子式互感器的運行狀況不盡如人意。易永輝認為 ，應加強關鍵技術研究，針對電子式互感器制造、應用中的關鍵技術以及設計和工藝問題開展專題研究；應提高檢測能力，為滿足日益增多的電子式互感器全面質量檢驗需求，并進一步完善技術標準，健全管理規范。
在智能在線綜合監控系統方面，易永輝建議加強在線綜合監控系統研究，通過運行、控制和通信互聯，實現檢修,維護的計劃性以及數據化管理，減少設備運行風險，降低運行成本。
“另外，對傳感器應用研究，需要考慮傳感器的使用壽命，要與一次本體接近，同時考慮內置傳感器對于主設備本體運行的影響，以及傳感器布點方案研究。”易永輝說。
智能化研發方向
目前智能設備的研發存在以下問題：即一、二次設備融合性越來越高，界限越來越模糊，設備研發要多方參與，協調工作量大以及需要調整研發工作思路；智能設備（包含智能組件）的檢測與試驗標準尚未建立，國內缺少智能化裝置的權威檢測機構；智能設備的可靠性、穩定性、整體技術性能還需要時間驗證。
針對這些問題，易永輝給出如下建議。
在研發方向上，應研究一次設備智能化的結構體系與分工，研究功能集成型、長壽命的智能組件，制定智能設備交互規范和各功能模塊接口規范，研制結構布局合理緊湊、可靠性高、模塊化程度高、融合性好的智能變壓器和智能開關等智能設備產品。
在研發途徑上，應通過以下三個方面展開工作，第一，技術調研：研究智能設備的應用范圍及經濟性分析，同時對新興的智能變壓器、電抗器和斷路器進行前瞻性研究，如電力電子變壓器、新型可控電抗器、新型限流電抗器等。第二，研發和試驗驗證相結合。第三，技術方案與現場應用密切結合：采用產學研相結合的研制模式，借力電力企業運營商和電力設備制造商，合作智能設備開發過程中的測試和驗證。
建言
對用戶的一點建議
對于用戶來說，首先要明確智能變電站及傳統變電站在一次設備上的區別。
一次主設備采用在線監測設備實時監測設備狀態,實現設備狀態可視化；在線監測裝置及保護裝置采取智能組件方式，就地安裝，以減少信號及控制電纜長度；狀態監測參量集成在集控室一體化監控系統中等。
智能變電站一次設備智能化是基于在線監測基礎上建設，需要準確選擇在線監測參量。
根據國家電網公司制定的有關規范，一次設備監測參量有：主變——油中溶解氣體；220千伏GIS——六氟化硫氣體密度、微水；110千伏GIS——六氟化硫氣體密度、微水；避雷器——泄漏電流、動作次數；220千伏 GIS局放應綜合考慮安全可靠、經濟合理、運行維護方便等要求。通過技術經濟比較后確定。
在線監測智能終端采用就近安裝，即室外運行，智能單元從本質上仍是電子元件，因此其長時運行的測量精確性及使用壽命有待檢驗和研究。
另外，用戶應根據已投入的在線監測設備運行經驗，在線監測裝置易發生誤報警等問題，在主變、開關設計之初考慮融入智能傳感器、控制設備等，使主設備結構更加緊湊、設計更加合理、絕緣更加可靠、監測參量更加精確。
鏈接
一次設備智能化現狀
一次設備智能化在狀態監測功能方面已經有了一定突破，實現了將各自獨立的監控系統集成為一個系統，可以實現對一次設備所有主要部件進行監控。但一次設備的核心——專家診斷系統，還需要積累大量運行數據，挖掘設備運行特性，研究診斷方法開發分析系統，從而實現設備狀態診斷的智能化。另外，在傳感器的使用壽命，尤其內置傳感器對于主設備本體運行的影響，監測量的選擇以及傳感器布點方面仍有待研究。
1.變壓器智能化
主變壓器智能化實現了對變壓器油溶解氣體、油中微水、局部放電、變壓器鐵芯和夾件電流、套管絕緣介損、電容值、泄漏電流值、溫度負荷趨勢、油溫、油位、風扇狀態、油泵狀態等的在線監測功能。
2.開關設備智能化
斷路器智能化實現了斷路器的六氟化硫氣體密度、微水；分合閘線圈電流的波形狀態、斷路器的特征分合閘速度、儲能電機電流波形、儲能狀態等參量的在線監測功能。
3.避雷器設備智能化
避雷器在線監測系統實現了避雷器的全電流、泄漏電流值以及計數器動作次數的在線監測功能。
4.電容性設備智能化
主要實現介質損耗因數、電容量以及三相不平衡電流監測，掌握了其絕緣特性。
5.電纜
主要監測電力電纜局部放電、介質損耗因數、直流分量等參量，掌握了其絕緣特性。
6.電子式互感器
目前電子式電流互感器包括羅氏線圈型、磁光玻璃型和全光纖型，雖然電子式互感器的產品成熟度欠缺，但其技術先進性毋庸置疑。
編輯精選
