常规变电站数字化技术升级改造要点分析
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【摘要】城市电网改造方案推广之后，对电力系统各个组成部分的功能要求更加严格，旨在创造更加先进高效的电能分配模式。变电站是电网运行中不可缺少的组成站点，其同发电站、配电站等共同建成了完整性的供配电系统。随着社会电能消耗量的逐渐增多，常规变电站在电压调控方面的功能略显不足，已经无法适应高荷载变电工作的要求。鉴于现有的技术条件日趋成熟，未来变电站应朝着数字化方向实施升级改造，为用户提供更加优越的电能服务模式，本文就此展开分析。
中图分类号：TM411文献标识码： A 文章编号：
电力生产满足了工业企业制造与加工的能源需求，为个体用户提供了持久的用电环境，促进了社会事业改革发展步伐的加快。新时期国民经济产业面临了新一轮的调整，以工业生产为中心的综合产业体系日趋形成，这更加显现出了电能资源的利用价值。发电厂生产出的电能并不能直接用户设备运行，而是要经过特定的电压等级处理才能保证良好的应用状态。变电站对原始电能具有优越的控压作用，实现变电站数字化改造是当代行业研究的重点课题。
一、变电站的核心功能
近年来国家增加了电力工程建设的投资力度，通过改造系统连接设施以创造优越的用电环境，推动了行业收益水平的持续增长。变电站在电力运行时的功能特点尤为显著，通过原始电能的全面调控处理，保障了电能资源的有效分配。结合实际工作情况，变电站具备的应用功能：一是调压功能，电能生产最终要提供给设备使用，以发挥出电能应有的利用价值[1]。但并非所有的原始电能均能直接用户生产运行，变电站按照不同设备的使用标准，对远点能进行调度控制，将电压、电流值控制在有效范围内，保障了用电设备的稳定运行；二是安全功能，原始电能经过调压处理，在使用过程中的安全系数更高，避免了过电压输送至设备造成的安全事故。
二、常规变电站运行的缺陷
长期以来，变电站在电力系统运行环节都发挥了重要的作用，可用于原始电压等级的调控处理，保证最终电压等级与用电设备规定的标准相互一致。发电厂电能产出量持续增加，变电站变换电压等级的工作荷载也持续上升，给变电系统造成了诸多不利的影响。这是由于我国现存的变电站多数为改革开放前期建成，大部分常规变电站在实际工作状态中都出现了异常状况，导致变电作业效率远达不到预期的成效。常规变电站缺陷的表现：
1、功能问题。试验发现，约40%变电站开始形成不可预测的事故状态，馈电线、母线、隔离开关等主要结构的功能减弱，制约了变电系统调压操作的质量。一旦变电功能受损，整个变电站内控压任务执行起来更加困难，大量电能蓄积而耽误了用户的正常用电。变电站功能缺失是由多方面因素引起的，不仅与站内控制系统的结构模块相关，也与现有的调度网络存在联系，这些都会持续性地干扰变电站调压功能的发挥。
2、耗损问题。原始电能经过变电处理后，电压值前后误差率较大，表明变电耗损量超出了规定范围。以中小型变电站为例，原始电能经过等级变换后，其耗损率在20%-30%范围内，每年浪费了大量的电能资源。造成变电耗损过度这一问题，多数与变电站站内基本设施功能不足有关，设备过于陈旧而限制了电压的变换效率[2]。此外，缺少先进的技术方案为支撑，操作人员控制变电设施的平台有限，也是造成电能转换耗损偏大的原因。
三、变电站数字化改造的对象与技术应用
数字化技术是当前信息科技发展的主流趋势，其把多种技术整合起来运用，调度中心提供了多元化的作业平台。考虑到常规变电站运行模式已无法适应实际操控的要求，未来变电站朝着数字化方向进行升级改造是必然的。数字化就是将许多复杂多变的信息转变为可以度量的数字、数据，再以这些数字、数据建立起适当的数字化模型，把它们转变为一系列二进制代码，引入计算机内部，进行统一处理，这就是数字化的基本过程。常规变电站数字化改造对象及其技术应用的情况：
1、互感器。变电系统功能实现多数依赖于互感器的选用，这种装置的核心功能是将电压、电流按照规定的比例进行变换，以满足用电设备的使用规格。电压电流互感器的数字化改造需利用罗哥夫斯基线圈，进行电阻分压、阻容分压和电容分压，以此替代传统电磁式的电流电压互感器。数字化变电站的电子式电流电压互感器采用了先进的电子元器件和电磁兼容等设计，可以更加直接的策略电流电压信息。并且通过和数字化的仪表等智能化的综合测量装置，用计算机技术对电流电压等信息的测量，并进行数字化处理使电气设备可以进行网上在线状态监控与保护，从多个角度提升了互感器自动化的运行功能。
2、一次设备。在电力系统中，一次设备是与电能直接接触的设施，如：变压器、断路器、隔离开关，这些装置不仅决定着变电站日常作业效率的高低，更是未来数字化升级改造的重点对象[3]。采用先进的数字化技术，不但具备普通传统变电站的开关设备的基本功能，数字化变电站的智能化的一次设备还可以进行在线监控、利用数字化接口及智能化电子开关来操作变电站中一系列的高级智能化设备。因此，数字化变电中的智能化的一次设备是数字化变电站的重要基础设备，可以提供被检测的信号回路及被控制的操作驱动回路。通过计算机进行微处理及光电技术的设计，简化了传统常规机电式的继电器和控制回路的结构。
3、二次设备。一个完整的变电系统，不仅设置了复杂的一次设备，同样也安装了与系统运行相配套的二次设备。尽管不与电能之间存在直接性的联系，但对于变电系统的可靠运行也具有较好的测量、控制、监测、保护等功能，数字化改造中也要考虑二次设备技术的灵活应用。传统变电站内的常规化二次设备，主要由继电保护装置、防误闭锁装置、测量测控装置等组成，这些网络化的二次设备可以标准化、模块化的进行计算机微处理机[4]。通过网络化二次设备之间的告诉网络通信通道的连接，真的达到数据的资源共享、信息传递的高速化。如：利用数字化技术建立数据处理平台，实时录入二次设备的状态数据，帮助技术人员分析变电站设施的工作情况，发现异常信号后及时采取措施处理。
四、数字化变电站持久性改造的要点
变电站是电力系统的重要组成部分，强化变电电压等级工作有着多方面的意义。技术人员要根据变电站运行的具体情况，制定切实可行的电压调控方案，营造安全持久的变电运行环境。除了对变电设备采取综合检修方案外，还要考虑变电系统的技术改造，创建高效率的变电作业模式。电力行业是国民经济产业的重要构成，其对于其它产业结构规划发展有着多方面的意义。供电单位不仅要坚持对变电站的数字化改造方向，还要注重“持久性”改造的先进思想。持久性改造是基于行业可持续发展的要求，保证变电站在较长时间内完成技术升级与优化。如：定期更换新的数字技术，为变电站运行提供良好的技术保障；实时安装多功能的数字设备，保证变电信号的对点传输；综合培训值班人员的工作技能，尽快适应数字化变电作业模式的操作规范。
结论
总之，变电站在电力系统中发挥着改变电压的功能，对维护电网稳定运行起到了关键性的作用。为了给广大客户提供良好的用电环境，降低供配电设施作业阶段的故障率，必须要对常规变电站进行数字化改造。选用数字技术应结合具体的改造对象，把变电站各个功能模块系统性地组合起来，借助计算机智能操作系统执行调控命令。
【参考文献】
[1]卢新.初探变电站在电力系统调度中的功能特点[J].华东电力科技，2010，12（4）：33-34.
[2]缪成夫，计佳璐.常规变电站工作模式的缺陷分析[J].浙江电力信息，2011，28（6）：8-10.
[3]杨彩凤.基于数字化技术条件下的变电改造方案[J].陕西科技，2011，10（3）：29-31..
[4]罗展标.从可持续发展贯彻变电站的数字改造策略[J].中国科技信息，2010，30（11）：49-50.