智能变电站交直流一体化电源系统应用

庄颖璇

（广东电网有限责任公司潮州供电局，广东 潮州521000）

近年来，随着我国电力行业的进一步发展，传统的交流和直流电源系统的优势得到了有效整合，逐步形成了新型的智能变电站交直流一体化电源系统，这种电源系统在结构上更为合理，技术水平更为先进，且运行维护也更加便利。为此，智能变电站交直流一体化电源系统目前正在逐渐推广应用，当然，由于其应用尚处于起步阶段，因此仍需对其应用做进一步的研究。

1 智能变电站交直流一体化电源系统技术体系

1.1 主要电气参数

经过对当地用电需求进行统计分析后，确定主变压器采用三相两绕组变压器。

根据短路阻抗，以及预计5年后该变电站的最大短路电流结果，并选择系统运行大方式进行短路电流的计算，经计算，该变电站母线短路电流计算结果如表1所示。

表1 变电站母线短路电流计算结果

根据短路电流，选择JL/G1A-630/45型钢芯铝绞线作为母线材料。

1.2 电气总平面布置

结合当地的地理位置及周边环境条件，经过规模调整和优化设计后，工作人员从以下几方面入手对电气总平面进行布置。配电装置布置在站区东侧，并向东架空出线。电容器组及个股接地变消弧装置布置在站区南侧。配电室、二次设备室及辅助间构成的联合建筑采用单层设计，布置在站区西侧。

1.3 继电保护配置设计

在该电源系统中，线路配置方面，出于实用性的考虑，仅采用距离保护模式，光纤差动保护方式则作为预留方式，为后期可能的扩建工作进行准备。同时，线路保护的数据采集方式为SV报文和GOOSE报文，均以点对点的方式进行通信传输。该线路中GOOSE和SV信息流流向说明分别如表2和表3所示。

表2 线路GOOSE信息流说明表

表3 线路SV信息流说明表

该电源系统的继电保护线路采用分段保护配置方案，为满足“直采直跳”的要求，使用保护测控集成装置，该装置安装于GIS智能控制柜当中。

在此基础上，为了确保智能变电站的网络信息透明，以实现高效的运行和检修工作，技术人员采用SCD配置文件来分析二次虚拟回路方面内容，其分析得到的数据信息相对更为直观可靠。在该环节的工作中，涉及到SCD配置文件的可视化处理，其主要是指通过相关计算机软件对SCD配置文件进行解析，以明确IDE装置的分布情况，以及各个IDE基点的具体数据信息和连接关系，从而形成各个IDE装置之间的回路连接图，最终达到“可视化”的目的。同时，为实现更为直观的信息，IED装置信息图中的各个界面信息均整合为一个图形界面予以显示。

1.4 交流站电源的选择

交流站用电源采用380/220V中性点接地系统，以单母线接线方式进行连接。站用变容量设定为200kVA，2台，同时接入380V母线，互为热备用，接地变压器的职能由站用变压器承担。其容量统计情况如表4所示。

表4 站用变容量统计表

1.5 直流站电源的选择

在本次电源系统设计中，直流站采用220V直流电源，对智能变电站中的监控系统、保护系统中的电气设备进行辐射式供电。直流站电源中的蓄电池组采用浮充电方式运行，总容量为200Ah；充电装置则由高频开关整流模块承担，按照“N+1”的理念进行配置，共计为4组装置，每组装置最大允许电流为20A。同时，该直流站电源的母线上配备高度绝缘的实时监测装置，当装置探测到线路出现接地故障后，即发出报警信号。

1.6 智能辅助系统配置

考虑到本次设计的智能变电站交直流一体化电源系统规模较小，因此选用单套监控平台，该平台又可细分为视频监控、门禁、灯光智能控制等模块其主要为安全配置，避免无关人员操作相关电气设备而引发安全问题。

2 智能电源系统的安全管理

2.1 安全资格全局管控

安全资格全局管控是指利用人脸识别、资质识别等智能技术，对人员作业资质、违章记录、技能资格等通过资料库比对进行识别，对进入场地的人员进行全网管控。在人员进站时，以视频采集和资质库识别作业人员资质，判断其是否具有进站资质，并自动形成进站记录。同时，根据智能技术应用实际情况，可发放人员标识电子标签，再通过人员标识电子标签进行检查。此外，在作业过程中视频镜头可随时采集作业人员信息，一旦出现安全资格异常的情况，将形成告警和冻结对应的工作票待异常处理后开放工作票作业权限。

2.2 安全措施部署检查

安全措施部署检查是指利用安全隔离闭锁、智能芯片工器具管理等技术，远程布置锁具、门禁电子围栏等安全措施，对作业过程、作业区域、设备箱体、工器具等实现智能隔离布防，并充分采用视频采集和图像识别技术，结合智能操作和变电站信息模型相关技术，实现安全措施部署状态的多元判据检查，实现安全措施实时在线并内嵌至工作过程中。

2.3 行为模式在线监控

行为模式在线监控是指用图像识别、行为识别、智能可穿戴设备等技术，实现作业安全智能分析，自动设置工作区域、在线核实作业行为管控，避免擅自扩大作业范围等行为。首先，进入工作区域前，通过视频采集和图像识别算法判断作业人员安全帽、工作服和安全带的佩戴是否符合要求。其次，在作业过程中，通过视频采集和行为识别算法形成第一独立判据；以信息系统中设备运行状态形成第二独立判据，前述双判据与工作票比对判断作业过程中是否存在擅自变更设备检修状态的行为。最后，其能够通过视频采集和图像识别算法获取作业人员位置信息，结合视频镜头设置的电子围栏判断作业人员是否在非工作区域停留或作业。对于箱体式设备，以智能锁具的使用对象和开放权限为第一判据，以视频采集和图像识别算法为第二判据，综合判断作业人员是否在非工作区域停留或作业。

3 结束语

随着各行各业对电力的规模和质量上的需求越来越高，这无疑给智能变电站系统的建设水平也提出了更高的要求。为此，相关研究人员在今后的工作中，应当进一步对其加强研究，及时解决工作中的相关问题，推动智能变电站交直流一体化电源系统应用水平的不断提升，从而推动我国电力领域的进一步发展。