智能变电站建设中的主要问题分析

黄建康

（四川省电力公司,成都 610000）

0 引言

智能电网是促进可再生能源发展、实现低碳经济的核心。继美国之后，我国有望成为第二个将智能电网上升为国家战略的国家。在现代输电网中，大部分传感器和执行机构等一次设备，以及保护、测量、控制等二次设备皆安装于变电站中。作为衔接智能电网发电、输电、变电、配电、用电和调度六大环节的关键，智能变电站是智能电网中变换电压、接受和分配电能、控制电力流向和调整电压的重要电力设施，是智能电网“电力流、信息流、业务流”三流汇集的焦点，对建设坚强智能电网具有极为重要的作用。

本文根据四川地区的智能电网建设情况，分析了智能变电站建设管理、设计、施工、调试、运行等各环节中存在的一些具体问题并提出了具体的解决办法。

1 智能变电站建设管理中存在的问题分析

目前，四川地区的智能变电站建设几年来，在智能变电站的建设管理过程中仍存在管理人员专业知识不足、施工调试控制难、验收经验略显不足等问题，需要在不断的学习总结中逐步解决。

1.1 建设管理人员对智能变电站专业知识掌握不足

四川地区2011年及以后设计建设的变电站全部为智能变电站，经过这两年的建设管理，积累了一定的经验。对四川地区的绝大部分地市公司，工程参建的建管、设计、监理、施工等单位在智能变电站的基础理论、电气安装及调试、高级应用、建设管理流程等方面还是存在专业知识缺乏、管理水平不高等问题，还需通过不断的学习实践，进一步提高工程的建设管理水平。

1.2 建设人员对智能变电站的验收标准不熟悉

智能变电站相比常规变电站，在土建阶段的验收差异较小，但在电气安装及调试阶段，差异明显。当前，针对智能变电站的验收，国网公司出台了相关验收标准，部分省公司也出版了自身的验收标准，建设人员对验收标准熟悉程度不够导致验收工作进展缓慢。

1.3 解决措施

智能变电站建设初期存在的问题，采用标准化管理的思路可较快解决。按照国网公司“三通一标”的要求，在通用设计、通用设备的基础上，结合每个典型的变电站设计方案，可出版对应典型设计的物资需求标准，解决设计面临的初设中物资提报的问题，对智能变电站的联调及后期的验收阶段的问题，可在收集相关资料后出台相关的标准，如联调规范、验收标准等，减少目前智能变电站建设过程中重复出现的问题。

2 智能变电站设计中存在的问题分析

由于四川电网智能化变电站建设推行时间较短，因此，在智能化变电站设计过程中，仍然存在一些问题。

（1）开关柜二次室空间问题。智能变电站中，安装在开关柜二次室的设备除一体化智能装置、电度表外，还有交换机、光纤熔接盒等。开关柜二次室空间与常规开关柜相同，空间尺寸较小，不能适应智能变电站的要求。建议确定国网设备标准时将智能变电站开关柜二次室空间加大。

（2）智能组件柜内光纤熔接。智能组件由多个厂家的智能装置组成，每个智能装置均附带光纤熔接盒，数量较多。建议在10 kV开关柜旁增加一面母线转接柜来安装二次设备。

（3）110kV户外设备的合并单元安装在户外端子箱内，受外部环境的影响很大，容易出现装置故障。增加智能空调来调节端子箱的温湿度，保证二次设备的正常运行。

3 智能变电站施工中存在的问题分析

智能变电站与常规变电站施工最大的区别在于光缆的敷设。使用光纤将智能终端柜连接至GOOSE过程层，最后到后台，实现各种数据的传输。

3.1 智能变电站建设带来施工现场管理的新问题

3.1.1 交叉作业频繁，安全生产压力巨大

智能化设备安装处于工程中后期，现场易出现建筑电气、电气安装、调试、厂家、各小专业人员在同一施工区域同时作业的情况，交叉作业繁多。此时变电站的交直流系统已经启动，部分施工环境已经带电。这些问题给施工现场带来很多安全隐患，对建设管理在现场的安全管理部分提出新的要求。

3.1.2 新设备、新技术出现，质量控制压力加重

智能化设备在在线监测、通信、测量等领域与传统施工方法存在较大差异。如果工程参建人员对新技术、新设备不熟悉，将无法做到高水平的质量控制。如光纤焊接不规范，将影响二次系统的调试。

3.2 智能变电站所使用光纤数量多、熔接点多、施工难度大

以220kV团结变电站为例，全站共敷设多模保护光纤将近10公里光纤，数量大、根数多，在以前的常规变电站，施工过程中还从未施工过数量如此多的光纤。由于光纤的韧性及强度都不如电缆，因此施工过程中需谨慎施放。

3.3 光缆的敷设和保护

智能化变电站因为存在较多的光纤，设计为了考虑防潮及防鼠等问题，保护光纤必须施放在最上层。依据以往的施工经验教训，由于土建设计的电缆沟和支架宽度比较小，光纤施放后占用了电缆沟的上部空间，施工人员在电缆沟行走比较困难，电缆施放耗费更多的人力资源和时间，并且光缆敷设施工质量和施工进度都会受到影响。所以，在施工中尽量先施放电缆再施放光纤。

3.4 光纤熔接质量控制

智能变电站光纤熔接多，与常规变电站相比，光纤熔接的工作量要大得多，在目前智能站施工尚处于初期，熔纤人员的技能培训必须加强，提升光纤熔接施工力量，保证施工质量。光纤施工完成后，必须使用光功率计进行测试，确保光纤衰耗满足要求。在施工中遇到过光纤施工质量问题，主要检查手段有以下方面：

（1）检查合并单元光纤是否插好，尤其是FC头的功率光纤是否对准缺口拧紧。

（2）用光纤放大镜检查光纤陶瓷插针断面是否洁净，如果发现纤芯有灰尘，请用光纤清洁器清洁。

（3）检查光纤是否有明显折痕，熔点是否异常等。施工中有时候为了美观或尾纤不够长，容易出现过度折弯的问题，导致光纤损坏。

（4）用光功率计测试光纤损耗，发现问题进行检查。采用更换远端模块、光纤输入板卡等方式解决光传输问题。

（5）在插拔时，一定要注意对板卡上激光器尾纤的保护，因尾纤很细，哪怕受一点外力，都可能遭到破坏。

4 智能变电站调试中存在的问题分析

4.1 智能变电站联调模式需进一步完善

与常规变电站相比，智能变电站电气二次设备出厂联调是变化比较大的内容。一方面联调可对设备进行检测，另一方面在厂家内模拟现场环境进行设备调试，解决问题比较容易，减少施工现场的调试量。以四川团结220千伏变电站联调为例，在组织过程中，发现存在以下问题：一是厂内联调发生的费用无责任主体，在合同中未明确，目前只能暂时采用设备厂家自己承担的方法；二是厂内联调的时间规定在土建阶段，但具体时间未定。该联调时间要从施工进度、电气二次图纸出版、厂家设备生产等多方面综合考虑后确定；三是不同厂家的设备不能按规定时间运送到联调厂家，影响调试进度；四是联调规模需进一步明确，对联调是采取全站所有设备联调还是采取典型间隔设备联调，需出具相关规定。

4.2 进一步完善智能站规范文件，对调试工作会有更好的指导意义

例如，软压板的问题，是否所有的保护装置都要设置SV接收软压板，GOOSE发送和接受软压板，并没有完善的规范来考证。根据对其作用的解析并和相关人员的探讨，我们认为：对于主变和母差这种跨间隔的保护，最好设置SV接收软压板，而对于线路单间隔的保护，可不设置。当检修该间隔时，可投入SV检修硬压板并退出相关保护。GOOSE发送软压板发送跳合闸的功能应全部保留，而GOOSE接收软压板可取消。

5 智能变电站运行中存在的问题分析

（1）电子式互感器发展不成熟，应用中尚存在问题。在智能站发展初期，电子式互感器因其具有消除磁饱和现象、对电力系统故障响应快、消除铁磁谐振、绝缘性能优良等特点，在智能变中得到了一定的应用。然而经过运行实践证明，电子式互感器仍然存在较多问题：首先技术不够成熟，易受外部环境的影响；其次，设备稳定性差，故障率偏高，易受外部干扰出现数据异常；再次，入网管理不到位，运维难度较大。由于在运行过程中会出现传输光线受损、光模块故障、AD采样无效等情况，严重影响到设备正常运行，220kV团结站已将电子式互感器换成常规互感器。

（2）保护装置就地化存在的散热问题。智能站的发展趋势是保护装置宜采用就地化，以解决环境、电磁干扰等对保护装置的影响，减少了数据传输环节，提高就地装置的运行可靠性。但是对于室内GIS变电站，就地化配置使得GIS设备、合并单元、智能终端及保护装置全都集中在GIS室内，特别对于多间隔的220kV保护双重化配置的GIS室，多个两套智能终端和合并单元集成在同一面GIS汇控柜里，设备和装置发热的问题是不容忽视的。尽管设计也考虑到通风等热交换手段，但目前就单个的汇控柜而言，其内部的通风散热设施并不完善，且调试过程没有专门的试验来验证耐热性能，实际运行过程中还有待进一步考证。在装置发热严重的情况下，保护是否会出现拒动和误动的情况也需要时间来证明。

（3）运行维护人员在合并单元维护检查、智能终端故障处理、保护装置故障处理、检修压板的设置等专业技术方面仍存在不熟练、理解不深、经验不足等诸多问题，应不断的加强相关知识的培训。

6 结束语

随着智能电网技术的不断发展，与智能电网系统中的其他环节相比较， 我国智能变电站已经开始大规模建设。针对目前智能变电站的建设中存在的问题，加强对 IEC61850 标准和智能变电站技术的理论研究，进行标准化设计，研究新型的互感器技术，对在线监测和电气设备的智能控制技术进行进一步的研究，逐步开展能够适应于智能电网系统的智能变电站更高层次的应用，不断加大示范工程的建设力度，通过不断解决智能变电站的建设各个环节的具体问题，促进智能电网的快速发展。

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