智能變(bian)壓器的(de)技ji)踝槌杉胺 骨榭齜fen)析(xi)!
來源︰來源︰本站(zhan)     編輯︰管理員     發布日(ri)期(qi)︰ 2020-03-29

引言

智能電網已經成為未來電網的(de)發展方向和當今電力技ji)醯de)熱(re)點。智能電網的(de)特點是(shi)自愈、安全、經濟(ji)、清潔、優質,其主要特征是(shi)互動、自適應(ying)。目(mu)前智能電網的(de)定義(yi)各國雖(sui)有(you)不同,強調(diao)的(de)重(zhong)點也不同,但其共同的(de)目(mu)標是(shi)要建設一(yi)個堅(jian)強的(de)電網,提高服務水平(ping)。例如美國GRID2030計劃從三個方面來達到目(mu)標,一(yi)是(shi)提高電網的(de)mu)煽啃裕 er)是(shi)降(jiang)低電網運(yun)行(xing)的(de)損耗,三是(shi)充分(fen)利用mei)稍偕sheng)能源。

智能電網發展方向是(shi)“一(yi)次”與“二(er)次”系統的(de)融合,其追(zhui)求(qiu)的(de)功(gong)能目(mu)標是(shi)智能化、自適應(ying),追(zhui)求(qiu)的(de)經濟(ji)目(mu)標是(shi)綜合建設成本最低,運(yun)行(xing)維護費(fei)用最低。從配電網的(de)角度來講,要提高用戶的(de)用電質量,必須實現(xian)電網的(de)高度自動化以(yi)及和用戶之間的(de)互動。

全面提升配電網監測和控制(zhi)的(de)智能化水平(ping)。目(mu)前主電網的(de)監控手(shou)段已經非常先進,如光縴song)ㄐ擰?奕酥凳shou)變(bian)電站(zhan)、數據自動采集等,但是(shi)配電網的(de)監測控制(zhi)水平(ping)還(huai)較差。配電網需(xu)要加(jia)強末端的(de)信息采集以(yi)及末端配電設備的(de)mu)?zhi),從而使(shi)配電網達到可觀可控的(de)狀態。美國目(mu)前在底特律等re)齔鞘薪xing)“百(bai)萬級節(jie)點”配電網監測系統的(de)試點工(gong)作,該系統能夠使(shi)處于(yu)配電網末梢的(de)每(mei)個用戶信息都處于(yu)“可觀”狀態。

在配電網系統中,變(bian)壓器是(shi)重(zhong)要設備,它直接(jie)和用電設備連接(jie),分(fen)布廣、數量多,容量大,總損耗(變(bian)壓器損耗,用電設備損耗)大。配電變(bian)壓器的(de)安全經濟(ji)運(yun)行(xing)和降(jiang)低損耗(降(jiang)低變(bian)壓器損耗和用電設備損耗)對智能電網發展的(de)影響重(zhong)大。隨著電力自動化技ji)鹺偷緦Φ繾蛹際(ji)醯de)不斷發展,電力設備智能化方面有(you)了良(liang)好的(de)技ji)踔?擰1bian)壓器控制(zhi)技ji)躋蒼誆歡咸岣吆頭 梗 庖參 悄鼙bian)壓器的(de)發展提供了有(you)利的(de)條(tiao)件。本文(wen)拋磚引玉(yu),針對變(bian)壓器尤其是(shi)配電網變(bian)壓器論述(shu)了智能變(bian)壓器的(de)構成、功(gong)能及發展趨勢。

1 智能變(bian)壓器的(de)構成

智能變(bian)壓器是(shi)計算(suan)機(ji)技ji)酢 緦Φ繾蛹際(ji)鹺屯ㄐ偶際(ji)鹺捅bian)壓器技ji)醪歡先諍系de)結(jie)果。它主要由如下幾個部分(fen)組成︰

1)變(bian)壓器基本部件;

2)智能控制(zhi)部件;

3)主控單元;

4)傳(chuan)感、檢(jian)測、傳(chuan)輸裝置;

1.1 變(bian)壓器基本部件

變(bian)壓器的(de)基本功(gong)能是(shi)電壓變(bian)換,因此(ci)其基本部件必須具備這一(yi)huai)δ塴1bian)壓器有(you)油(you)浸(jin)、干式jiang)炔煌 de)結(jie)構之分(fen),有(you)鐵芯(xin)與非鐵芯(xin)、 鋼zhi) 敕薔?轄鸕炔煌 de)材料(liao)選(xuan)用,滿足不同的(de)應(ying)用場合需(xu)求(qiu)。

1.2智能控制(zhi)部件

變(bian)壓器作為電網輸配電的(de)重(zhong)要環(huan)節(jie),在進行(xing)電壓變(bian)換的(de)同時bao) 燦ying)具有(you)電壓質量調(diao)節(jie)控制(zhi)等功(gong)能,這要依靠優良(liang)性能的(de)mu)?zhi)部件來實現(xian)。現(xian)有(you)的(de)電壓質量調(diao)節(jie)實現(xian)方式,分(fen)無載調(diao)壓和有(you)載調(diao)壓兩種,即通過無勵(li)磁開關(guan)或者機(ji)械式jie)性胤fen)接(jie)開關(guan)等控制(zhi)部件實現(xian)有(you)級調(diao)壓。由于(yu)機(ji)械式jie)性乜 guan)壽命(ming)低、可靠性差,切換有(you)電弧(hu),因此(ci)實際(ji)使(shi)用效(xiao)果不能滿足電壓調(diao)節(jie)快速、可靠動作的(de)要求(qiu)。目(mu)前,一(yi)種用于(yu)配電網的(de)光控電子式jie)性胤fen)接(jie)開關(guan)已經研發成功(gong),其可頻繁動作、壽命(ming)長、快速響應(ying)、無電弧(hu)、可分(fen)相操(cao)作的(de)良(liang)好技ji)跆匭暈 繽繆刮榷 捅bian)壓器經濟(ji)運(yun)行(xing)提供了良(liang)好的(de)實現(xian)手(shou)段。

1.3主控單元

作為變(bian)壓器智能核心,應(ying)有(you)強大的(de)數據采集、處理、通信、存儲功(gong)能。對變(bian)壓器運(yun)行(xing)參數例如電壓、電流(liu)、功(gong)率、功(gong)率因數、溫度等參數進行(xing)監測並根據控制(zhi)原則(ze)實時控制(zhi),實現(xian)遙信、遙測、遙控功(gong)能。在變(bian)壓器供電回(hui)路出現(xian)故障時還(huai)應(ying)及時報警,為檢(jian)修人員快速定位(wei)和處理故障提供良(liang)好的(de)幫助(zhu)。

1.4傳(chuan)感、檢(jian)測、傳(chuan)輸裝置

傳(chuan)感檢(jian)測裝置部分(fen)采用模塊化、組合式結(jie)構、具有(you)體積小、配置靈(ling)活(huo)、安裝方便的(de)特點。通過它,可實現(xian)對變(bian)壓器運(yun)行(xing)狀態的(de)實時在線監控。傳(chuan)輸系統可以(yi)實現(xian)變(bian)壓器系統的(de)智能通信並可以(yi)傳(chuan)輸信號給靈(ling)活(huo)控制(zhi)部件如新型光控電子式jie)性胤fen)接(jie)開關(guan)穩定或調(diao)節(jie)電壓實現(xian)最優化運(yun)行(xing)。通信接(jie)口規約jia)ying)采用mei) 判怨嬖跡 EC61860國際(ji)標準的(de)要求(qiu)。接(jie)口采用電口或者光口,滿足高速通信和可靠通信的(de)要求(qiu)。

2 智能變(bian)壓器的(de)功(gong)能

變(bian)壓器應(ying)具有(you)變(bian)壓傳(chuan)輸電能、穩定電壓的(de)基本功(gong)能。智能變(bian)壓器相比(bi)于(yu)常規的(de)變(bian)壓器,其智能化主要體現(xian)在︰具有(you)良(liang)好的(de)通信接(jie)口、信息管理、狀態診斷與評(ping)估,運(yun)行(xing)數據監測和故障報警功(gong)能並與配網SCADA系統交(jiao)換數據、負(fu)荷控制(zhi)功(gong)能,具有(you)其它高級功(gong)能例如良(liang)好的(de)自適應(ying)能力優化運(yun)行(xing)實現(xian)電壓穩定和自動補償(chang)功(gong)能;各部分(fen)的(de)功(gong)能簡單描述(shu)如下︰

通信接(jie)口︰采用電口RS485/RS232或者光縴口,通信規約jia)ying)符合IEC61850國際(ji)標準;

信息管理︰記錄設備運(yun)行(xing)參數,為檢(jian)修和設備管理提供信息;

狀態診斷與評(ping)估︰智能在線監測、故障診斷,實現(xian)狀態檢(jian)修,減少人力維護成本,提高設備可靠率;

運(yun)行(xing)數據監測和故障報警︰實現(xian)遙信遙測遙控功(gong)能,並實時發送(song)運(yun)行(xing)數據和故障報警信息;主要處理的(de)數據有(you)︰電流(liu)、電壓、有(you)功(gong)、無功(gong)、功(gong)率因數、溫度、變(bian)壓器使(shi)用壽命(ming)計算(suan)以(yi)及其它必要的(de)統計數據;

保(bao)護功(gong)能︰對于(yu)內部器件損壞引起的(de)故障應(ying)有(you)完善的(de)保(bao)護並與系統的(de)微機(ji)保(bao)護裝置進行(xing)接(jie)口通信,實現(xian)保(bao)護智能化。一(yi)般采用提供交(jiao)直流(liu)通用的(de)干接(jie)點方式;

運(yun)行(xing)控制(zhi)功(gong)能︰具有(you)優化運(yun)行(xing),靈(ling)活(huo)控制(zhi)及自適應(ying)能力︰

例如實現(xian)智能溫控、電壓自動調(diao)整、無功(gong)補償(chang)控制(zhi)、可按照負(fu)荷情況選(xuan)擇變(bian)壓器運(yun)行(xing)方式、按照最優經濟(ji)運(yun)行(xing)曲線運(yun)行(xing)實現(xian)損耗最低。

3 智能變(bian)壓器的(de)發展趨勢

智能變(bian)壓器的(de)發展與自動化控制(zhi)水平(ping)、器件及材料(liao)的(de)發展是(shi)密切相關(guan)的(de)。有(you)幾種發展的(de)的(de)路線︰

3.1采用組合集成技ji)跣緯芍悄蘢楹鮮獎bian)壓器

從單一(yi)只具有(you)變(bian)電功(gong)能的(de)變(bian)壓器,向帶有(you)強迫風冷、功(gong)率計量、計算(suan)機(ji)接(jie)口等多功(gong)能組合式變(bian)壓器發展;采用新型電子式jie)性胤fen)接(jie)開關(guan),引入智能化接(jie)口,具有(you)數據處理、狀態控制(zhi)、優化運(yun)行(xing)、狀態顯(xian)示等功(gong)能,從而使(shi)變(bian)壓器成為一(yi)種多功(gong)能智能化、隨時處于(yu)最佳運(yun)行(xing)狀態的(de)電氣設備

3.2 采用電力電子技ji)跣緯芍悄芡蠐帽bian)壓器(IUT)

電力電子學(xue)器件用于(yu)電力拖動、變(bian)頻調(diao)速、大功(gong)率換流(liu)已經是(shi)比(bi)較成熟的(de)技ji)酢=jin)年來,大功(gong)率電子器件已經廣泛應(ying)用于(yu)電力的(de)一(yi)次系統。可控 (晶閘管)用于(yu)高壓直流(liu)輸電已經有(you)很(hen)長的(de)歷史。近(jin)年來大功(gong)率電子器件已經應(ying)用于(yu)靈(ling)活(huo)的(de)交(jiao)流(liu)輸電(FACTS)、定制(zhi)電力技ji) ustom Power)以(yi)及新一(yi)代直流(liu)輸電技ji)酢2捎玫緦Φ繾蛹際(ji)踔zhi)造的(de)變(bian)壓器稱為“智能萬用變(bian)壓器”。它的(de)實質可以(yi)yun)凳shi)一(yi)種用于(yu)配電系統的(de)多功(gong)能變(bian)換器。不同于(yu)傳(chuan)統的(de)nan)呷κ獎bian)壓器,它是(shi)基于(yu)電力電子技ji) ㄓ啥嗉賭奼bian)器組成)的(de)變(bian)壓器。作為美國EPRIADA項目(mu)中的(de)一(yi)個基礎性的(de)裝置,IUT已接(jie)近(jin)市場化。見于(yu)報道的(de)IUT的(de)額定功(gong)率為20kV?A,輸入相電壓為2.4kV,輸出的(de)額定電壓為120V/240V。

IUT集電壓變(bian)換hu)?德時bian)換hu)   薰gong)補償(chang)、電能質量控制(zhi)、不間斷電源等功(gong)能于(yu)一(yi)身。它是(shi)采用先進的(de)電力電子系統代替傳(chuan)統配電變(bian)壓器的(de)電磁結(jie)構。同傳(chuan)統chao)溲蠱饗啾bi),它將為系統運(yun)行(xing)提供眾(zhong)多的(de)好處,例如,可實現(xian)功(gong)能模塊化,減少了備品備件種類和數量。它消除了危(wei)險的(de)液體介質,可以(yi)為用戶提供可選(xuan)擇的(de)服務項目(mu)(如直流(liu)或其它頻率的(de)電力),可改(gai)變(bian)接(jie)線組別,容許從一(yi)條(tiao)單相線路上傳(chuan)遞三相功(gong)率,當需(xu)要時bao) 梢yi)用來作為開斷潮(chao)流(liu)的(de)mu)煽乜 guan)、具有(you)調(diao)壓和諧波過濾(lv)功(gong)能,能夠進行(xing)實時的(de)電壓調(diao)節(jie)和解決其它電能質量問題(ti),甚(shen)至它可以(yi)起到短時間儲能、可以(yi)用作配電自動化設備的(de)傳(chuan)感器。而且,該種變(bian)壓器耗用資源少,加(jia)工(gong)簡單,屬于(yu)低碳成本的(de)產品,符合低碳經濟(ji)的(de)發展要求(qiu)。

IUT有(you)兩種設計方案,即混(hun)合設計方案fu)腿 燙 槳浮;hun)合設計方案仍然有(you)傳(chuan)統的(de)變(bian)壓器,高壓側沒有(you)電力電子組件,只是(shi)在低壓繞組接(jie)入電力電子組件。由于(yu)還(huai)保(bao)留(liu)了傳(chuan)統的(de)變(bian)壓器,一(yi)些重(zhong)要的(de)功(gong)能還(huai)不能實現(xian)。全固態方案是(shi)用電力電子組件完全取代傳(chuan)統的(de)變(bian)壓器,構成不同的(de)AC/DC、AC/AC變(bian)換器。

4 結(jie)束語

智能電網屬于(yu)低碳經濟(ji)的(de)重(zhong)要組成部分(fen),通過提高電力使(shi)用效(xiao)率能夠間接(jie)降(jiang)低碳排放量。隨著環(huan)保(bao)要求(qiu)的(de)不斷提高以(yi)及電力自動化技ji)鹺偷緦Φ繾蛹際(ji)醯de)不斷發展,變(bian)壓器制(zhi)造也將向低碳的(de)標準提出更高的(de)要求(qiu),變(bian)壓器設計生(sheng)產中引入電力監測技ji)酢 緦Φ繾蛹際(ji)酢 緦νㄐ偶際(ji)酢 虜牧liao)新工(gong)藝(yi)以(yi)及“一(yi)次”與“二(er)次”bi)諍系de)設計思想(xiang)並推ping)bian)壓器智能性的(de)不斷提升是(shi)必然的(de)趨勢。智能型變(bian)壓器必將以(yi)其高性能、低功(gong)耗、多功(gong)能的(de)優異性能適應(ying)智能電網的(de)要求(qiu),變(bian)壓器行(xing)業也將走(zou)上低碳經濟(ji)的(de)mu)沙中 溝纜飛俠礎/span>

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