智慧变电站建设原则、技术方案、关键技术

什么是智慧变电站?电网智囊团建设思路建设思路智慧变电站建设背景智慧变电站建设背景1.智慧变电站建设背景智能站在系统高度集成、结构布局合理、装备先进适用、经济节能环保等方面作仍大量采用人工操作巡视、手动抄录表化水平偏低，新技术手段应用相对不足，制约运检效率和设备智能化水平提升。近年来大数据、移动互联、人工智能等一系列技术日新月异，“互联网+””工业4.0”等概念相继提出并实践，为提高变电站智能化水平、提升运检效率提供了技术保证。2019年，设备部全面总结智 惠网智囊团智慧变电站坚持“三化”发展方向和“四个有利于”总体原则进行建设。智慧变电站建设采集数 接口标 准化分析智智慧变电站建设背景智慧变电站建设背景2.智慧站建设原则“四个有利于”是指有利于电网更安全、有利于设备更可靠、有利于运检更高效、有利于全寿命成本更优。电网更安全备状态感知等方面进行提升，保障大电网设备更可靠,落实反事故措施，提升本质安全水平；运检更高效,把有限的运检人员从繁杂、低效、重复全寿命成本更优应用标准化设备、推广免(少)维护产品、改善二次设备运行环境、提高运维检修便利性，做到合理增加一次性建设成本，大幅降低后期运检成本，使全寿CC距网智囊团调度自动化系统集控站国网云变电站调度自动化系统集控站国网云变电站事件化告国家电网智排班营理0团国家电网智慧变电站一次设备按照“数字表计、智能感知、免(少)维护、防火免(少)维护、防火耐爆、本质安全电网智囊团智慧变电站技术方案2.智慧站建设主要技术方案-一次设备【1】数字表计电网智囊团电网智囊团智慧变电站技术方案2.智慧站建设主要技术方案-一次设备【2】智能感知电网智囊团变压器套管一体化内部状态监测电网智囊团智慧变电站技术方案2.智慧站建设主要技术方案-一次设备【2】智能感知应用开关柜触头无线测温技术，开关设备局放监测，断路器弹簧机构压力监测、机械特性监测，隔离开关力矩监测等先进传感技术，提升设备状态管控能力。开关柜触头测温开关柜温度监测 唐网智囊团开关柜温度监测智慧变电站技术方案智慧变电站技术方案【3】免(少)维护电网智囊团智慧变电站技术方案智慧变电站技术方案应用新型免维护呼吸器，根据呼吸状态和吸湿情况启动自动加热功能，且工作状态可视，降低后期运维成本，减轻运维工作量。应用蓄电池自动核容等技术，替代人工开展蓄电池核对性放电、内阻电网智囊团12.智慧站建设主要技术方案-一次设备【4】防火耐爆选用变压器胶浸纸干式套管，套管内绝缘采用环氧树脂胶浸纸材质，外绝缘采用硅橡胶复合外套2.智慧站建设主要技术方案-一次设备【4】防火耐爆弧光快速保护弧光快速保护自粘性换位导线开关柜套管绝缘优化设计 2.智慧站建设主要技术方案-一次设备户外HGIS设备电磁式互感器电网智囊团气体绝缘开关柜智慧变电站技术方案智慧变电站技术方案电网智囊团环境优化智能测控智能计量环境优化智能测控智能计量方便一线电网智囊团智慧变电站技术方案智慧变电站技术方案2.智慧站建设主要技术方案-二次系统【1】环境优化口应用就地设备舱，厂内预制，防潮、防尘、防高(低)温，室外就地设备舱电网智囊团就地设备舱智慧变电站技术方案2.智慧站建设主要技术方案-二次系统【2】智能测控口采用集群或冗余测控装置创新配置模式，实现测控的全时备用与自动切换，解决测控配置单一无冗余备用问题，实现测控功能自愈。集群测控电网智囊团集群测控智慧变电站技术方案智慧变电站技术方案2.智慧站建设主要技术方案-二次系统【3】智能计量口采用数字化网络架构，零二次远程校准表计，测试简单便捷，提电网智囊团集中计量装置电网智囊团智慧变电站技术方案智慧变电站技术方案2.智慧站建设主要技术方案-二次系统【4】方便一线口应用就地化装置，替代过程层设备，大幅减少装置数量和运维工作量；标准化装置接口，装置更换方便；提高二次设备自检测、自诊断和智能化水平，实现运行状态可视，为二次设备状态检修提供全面、可靠的数据支撑。压板状态磁感应监测系统透揖图网智囊团智慧变电站技术方案智慧变电站技术方案2.智慧站建设主要技术方案-辅助设备智慧变电站辅助设备按“统一系统架构设计，精简系统层级，完善功能设数字光纤传输、标准接口协议”等要求进行设计，实现数据共享、设备联动，全面精简系统层级完善功能设计统一系统架构设计标准接口协议数字光纤传输电网智囊团站控层数据汇聚层传感器层站控层数据汇聚层传感器层正反向远程控制远程控制 智慧变电站技术方案智慧变电站技术方案2.智慧站建设主要技术方案-辅助设备辅助设备状态全息感知电网智囊团智慧变电站技术方案2.智慧站建设主要技术方案-辅助设备可肥网智囊团2.智慧站建设主要技术方案-辅助设备【4】远程智能巡视2.智慧站建设主要技术方案-辅助设备【5】智慧消防对重要消防设施(如变压器固定灭火系统)进行应急国家电网综合应用主机综合应用主机DL/T860通信报文DL/T560通信报文站控层消防信息传输控制单元RS485/RJ45/CAN消防电源电压变送器消防管同压力变送器消防水池液位变送器其他受控消防设备固定火火系统火灾自动报警系统服务网关机电子钥匙电子钥匙2.智慧站建设主要技术方案-辅助设备具具C题网智囊团2.智慧站建设主要技术方案-土建设施12电网智囊团全面总结各类设备基础尺寸和型式，在设备标准化的前提下，统一土建基础标准，实现设备和基础统一，设备快速安装，缩短工期、提高施工质量。电网智囊团2019年，国网公司试点建设河北110千伏定州、山东110千伏商西、江苏220千伏隔湖、浙江110千伏站前、湖北110千伏金马、湖南110千伏狮子山、河南35千伏杨围孜等第一批7座智慧变电站，实现数字化表计、一键顺控、主辅设备监控、远扩大试点建设，至2020年12月底，建成投运山东220千伏天平、湖南500千伏鼎功、陕西1000千伏横山、110千伏凤凰嘴、新疆110千伏卓越等第二批5座智慧变电站。在已建成的12座智慧变电站中，共计推广试点27项新技术。在提升运检工作效率方面，试点应用9项；在加强设备状态感知方面，试点应用10项；在提高本质安全水平方面，试点应用8囊团项。其中，数字化表计、主辅设备监控、一键顺控、远程智能巡视等6项新技术试点应用率达囊团化班组建设打下坚实基础。1.三个优化2.三个转变323213.综合效益C肥网智囊团1.变电站建设“三个优化”采用避雷器泄漏电流、等数字化表计，实现全远传。应用就地模块，实现前端设备信息就地通过“高清视频+机器人”,运用三、智慧变电站建设成效2.运检模式“三个转变”操作复核开始将“例行巡视、专业巡视、熄灯巡视、特殊巡视、全面巡视”简化为“在线智能巡视+人工全面巡视”,替代变电站设备外观检查、红外测温等巡视项目1440项(共1725项),工作量减少83%。在线智能巡视+人工全面巡视在线智能巡视+人工全面巡视免维护油色谱C题网智囊团3.综合效益“三个提升”1.感知能力提升3.综合效益“三个提升” 3.综合效益“三个提升”C鹿网智囊团,并研究攻关油位压力远传技术，针2.操作一键顺控应用先进的自动控制技术、智能传感、物联网、自动识别和智能判断技术，通过操作项目软件预制、操作内容模块式搭建、设备状态自动判别、防误联锁智能校核、操作任务一键启动、操作过程自动顺序执行，将传统人工倒闸操作模式转变为一键顺控操作模式，一键顺控中设备位置变化双确认：四四、智慧变电站关键技术应用及配置建议 唐网智囊团4.远程智能巡视通过在变电站部署远程智能巡视系统，优化高清摄像头布点，应用图像智能识别技术，实现机器替代人工巡视，将传统的五类巡视简化为“机器全时段智能巡视+人工全面巡视”,可替代变电“五通”1725项人工巡视项目中的1440项，人工巡视工作量减少80%以上，大幅提升巡视 唐网智囊团5.在线监测以先进实用为导向，继续深入研究各类在线监测技术，进一步提升监测准确性、投资经济性，强化设备状态感知与管控能力。(1)免维护油色谱、铁芯夹件在线监测流，形成趋势图谱，实现超限告警。该装置安装无需停电安装，调试过程简单便捷。铁芯夹任唐网智囊团四、智慧变电站关键技术应用及配置建议5.在线监测变压器套管缺乏有效监测手段，本体油色谱对出线装置“死油区”异常不敏感，且上述区域一旦发生故障将形成直接对地短路，故障电流大、放电能量高,易造成变压器爆燃事故。变压器套管一体化监测对变压器套管介损、电容量、局放信号等状态量进行实时监测、预警，提前发电网智囊团现内部绝缘缺陷、过热、受潮等隐患，预防突发故障电网智囊团5.在线监测(3)变压器声纹监测,缺少直观有效的监测，长期发展可能会导致绕组变,对绕组与铁芯松动、附件松动、外部放电、直流偏四四、智慧变电站关键技术应用及配置建议5.在线监测变压器传统监测手段有限，状态判断主要依靠定期停电试验及故障后诊断试验，测温数据准确性不高变压器全光纤传感监测是将光纤随绕组导线一同绕制，在典型位置安装和布置光纤传感器，对变压器内部热点温度、振动、绕组变形、局放等状态进行分布式精确测量，对变压器感知更全面、更深入。电网智囊团电网智囊团5.在线监测(5)组合电器、开关柜局放在线监测组合电器局部放在线监测对组合电器局部放电信号幅值、相位、频次等局部放电基本表征参量进行实时自动监测、记录，提供局部放电信号幅值及频次变化趋势图，在监测值异常时进行告警和分析。开关柜局部放在线监测对开关柜内部局部放电缺陷进行实时监测，对绝缘缺陷进行预警、密集跟踪监测和趋势检修人员可根据缺陷趋势变化及时制定并调整检修策5.在线监测(6)开关柜触头在线测温开关柜触头测温采电网智囊团5.在线监测采集断路器分合闸时间、速度、行程曲线等实时数据，对操动机构缺陷类型及严重程度做出判断。断路器机械特性监测是在断路器分合过程中同步测试机械特性参数，及时发现断路器机构缺陷，并自动向运检人员推送报警信息，便于检修人员及时制定检修策略。唐网智囊团四、智慧变电站关键技术应用及配置建议断路器弹簧操作机构长时间承压运行后弹簧易疲劳，当前通过定期停电检测机械特性曲线来间接反映弹簧运行状况，弹簧疲劳导致的断路器分合闸失败故障难以预防。弹簧压力监测对弹簧机构断路器弹簧压力进行实时监测，上送监测数据电网智囊团5.在线监测(9)压板状态在线监测四四、智慧变电站关键技术应用及配置建议5.在线监测站端蓄电池人工测试等工作简单重复、耗费大量人力，过程中存在蓄电池短路等操作风险。蓄电池在线监测实现对蓄电池的自动核容和在线监测，替代人工蓄电池核对性放电、内阻测试工作，实时掌握蓄电池电压、内阻、极板温度等关键参数信息，提前发现故障电池，减小蓄电池组开路风险，减轻现场运维检修工作量。整合蓄电池在线监测、自动核容、智能直流电源、交流系统剩余电流监测等技术，研发智慧型站用交直流系统。唐网智囊团四、智慧变电站关键技术应用及配置建议5.在线监测目前电缆沟未配置火灾监测装置，日常人工巡视无法发现电缆潜在隐患，无法在火势发展初期及时处电缆沟火灾智能预警监测实时监测电缆沟温度，在火势发展初期及时发现并预警，联动开启电缆沟内消防装置，为火灾处置争取宝贵时间。电网智囊团6.提高设备本质安全水平(1)35千伏充气式开关柜或HGIS目前柜宽1200~1400毫米的35千伏空气开关柜,柜内带电部分相间及对地空气净距不满足300毫米应用35千伏充气式开关柜或HGIS,节约设备区C电网智囊团四四、智慧变电站关键技术应用及配置建议(2)环保气体SF₆气体绝缘灭弧性优异，但存在温室效应、衰减周期长和难降解等问题。在开关柜或组合电器应用N₂或N₂ISF₆混合气体,作为非灭弧气室的绝缘气体，减少SF₆气体使用，减轻温室效应。35千伏环保气体开关柜(N2)电网智囊团(3)变压器胶浸纸干式套管复合外绝缘胶浸('式电网智囊团6.提高设备本质安全水平(4)主动干预消弧装置35千伏及以下电网属于中性点非有效接地系统，线路发生弧光接地或人员触电时，不能及时切除故障，弧光过电压易引起次生故障或造成人员触电身亡。应用主动干预消弧装置建立站内稳定的金属接地点，限制弧光接地过电压，有效熄灭故障电弧，避免次生事故；故障快速定位大幅提升故障处置效率。主动干电网智囊团6.提高设备本质安全水平