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一二次设备走向融合带给行业的思考
  • 发布日期:2019/7/14      浏览次数:25
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      (转)一二次设备走向融合带给行业的思考

      (2018-01-23 10:58:32)

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      标签:

      一二次融合

      智能电网

      配网

      智能电力设备

      智能控制单元

       

      建设坚强智能电网,设备是关键。国内电力设备企业只有积极迎接智能电网带来的变革,抓住机遇、接受挑战,在不断发展的过程中不懈努力,不断提高,才能在中国智能电网建设中占据主导地位。

        我国智能电网建设巨大的投资,为电力设备制造企业提供了强大的技术改造原动力。国家电网提出20092020年分三个阶段实现智能电网远景规划:

        第一阶段(2009年~2010年)预计投资5500亿元

        第二阶段(2011年~2015年)预计投资2万亿元

        第三阶段(2016年~2020年)预计投资1.7万亿元

        到2020年国家电网在智能电网建设方面总投资逾4万亿元。我国建设统一坚强的智能电网就要构筑坚强的网架结构,需要大量的开关等设备,这无疑是电力设备制造企业的福音。随着国家电网公司坚强智能电网计划的实施,变电站将向智能变电站发展,一次设备要升级为智能电力设备,二次设备则成为智能控制单元,这是一个革命性的变化。

       

       

       

         一二次设备融合产生新格局

        智能电网发展,实现一二次设备企业的大融合,而针对整个电力系统一次设备实现智能化,这将给整个一次设备领域带来一次大变革。目前,一次电力设备的智能化已经没有技术瓶颈,通过软件系统和硬件系统的升级都可以实现。智能电网要求建设一系列智能变电站,这对一次设备生产厂家是一个利好消息。

        一二次电力设备融合步伐的加速将打破市场格局重新洗牌。国家电网公司已提出了设备全寿命周期管理,要达到这一目的,必须做到对设备状态的完整把握。而现在一次设备与二次设备之间还是相对分开的,而未来在一次设备里,将含有部分二次设备的智能单元,这将打破现有设备制造企业的市场格局。与此同时,对整个二次设备领域而言,也是一次发展机遇。

        由于二次与一次设备产业之间的界限越来越不明显,二次设备的部分功能将转移到一次设备之中,融合为更为集成化的智能单元。不同的是,智能单元中,如换了不同的运行软件,功能也表现得不同。这样将对二次设备所有的设计技术起到推动作用。二次设备在技术上也将实现整体突破,将更加信息化和互动化,相应技术的提升会增强设备的保护功能。同时,互动性和关联性也会更强,这表现为智能单元与相关设备的互动、一次设备与二次设备的互动,以及设备与用户之间的互动。如两个保护单元,以前是你保护这条线路,我保护那条线路,但今后由于在一个统一的网络之内,所以除了保护自己外,还要保护别人,关联性和互动性增强。

        根据预测,二次设备最终将发展成可即插即用的插件,但目前这还只是一个构想,要达到这样一个目标,在数据的处理能力上还要大幅度提高。此外,二次设备也将借鉴一次设备,进行自诊断和状态监测。通过一二次设备融合,才能够为客户提供整体的解决方案。但融合并不是盲目地兼并或收购,而是实力强大的企业有所选择地兼并或收购一些研究机构或者制造企业,以彼之长补己之短,实现优势互补,这也是国外大企业走过的道路。

        

      一二次设备融合面临众多挑战

        智能电网建设催生了一二次设备的融合。究竟什么才是真正的一二次设备融合呢?现在有一些企业将二次设备融合到断路器中,即:将电子装置布置安装到断路器中,将这种操作称之为一种融合,这样的融合存在一定问题,假设中置柜采用此种融合的断路器,因为柜子具有保护、在线监测、现场就地操作等智能化要求,如果在断路器上将以上单元进行融合,因断路器机构箱可利用空间很小,安装存在一定的难度。其次,既便是能够将各种智能IED融合到断路器中,那么断路器在工作位置时,从开关柜门外几乎无法观察和操作主IED上的按钮;第三,如果将电子模块安装到断路器内部,因断路器的操作振动非常剧烈,对电子设备很容易造成损坏。因此,需要解决好缓冲方面的问题。除此之外,如果将各个智能模块分布到机箱内部,难免出现空间紧张的情况,一旦哪个模块出现问题,进行查找和模块更换实属不易。所谓融合就是要在不影响开关设备可靠性的前提下,将各种传感器集成到开关的一次结构件中,在必要的情况下设置前置数据处理电子模块,尽可能将各功能单元以逻辑关系整合到主IED中,主IED的安装位置应易于观察、易于操控、易于检修。

        实现一二次设备融合面临众多挑战,要合理地将二次电子装置融合到一次开关设备中并非易事,主要体现在一下几个方面:

        一是,如何与断路器进行融合;

        二是,融合哪些内容;

        三是,针对传感器与开关设备主部件之间的融合,存在性价比、技术、工艺等问题,究竟选用哪种方式更为适合;

        四是,在各项功能都融合后,应在何时何地进行信号处理;

        五是,如何防止信号传输过程中的干扰,并在传感器电信号非常微弱而周围电磁干扰很强的环境下,如何进行信号分辨;

        六是,融合和集成哪些设备元件,如何进行成本核算。

        开关设备长期运行,产品的可靠性和运维非常重要。尤其在如何确保产品的耐环境性、少维护和免维护方面,是长期以来业内较关注的问题。

        首先,在可靠性上,要保证设计可靠,并通过计算机分析的手段,保证在理论、设计上达到优化程度。当然,在开关配套厂商中也有很多出类拔萃的配套件,尤其是绝缘件和部分导电件专业厂商已经形成一定规模,他们在质量保证和可靠性方面较受业内认可。除此之外,在耐环境性上宜选用充气柜,开关元件全部封闭在金属柜体内部,具有一定优势。

        其次,针对开关领域目前热点之一的全固体绝缘开关设备,由于技术难度较大,存在众多难题和矛盾,不应该带着没有解决的技术问题就去大面积推广,需要在电气性能、运行维护等方面做更多工作,向免维护方向努力。

        再次,在质量方面,制造企业、配套件厂商在工艺和设计上要加大投入,采用自动化程度高而先进的设备,加大质量保证筹码。严把原材料进厂检验关口,避免采用劣质原材料,对成品进行各项试验,尤其是老化试验不可忽视。

        

      一二次设备厂家需进行技术的相互渗透

        智能电网建设对一次设备的智能化具有一定挑战性。针对开关设备而言,主网部分的智能化开关产品,虽在两年前已有新品推出,但面临如何保证每个厂商对装有智能IED的产品实施全套型式试验的问题。目前,业内针对高压设备智能化方面涉及的工作内容较多,但大多是只对IED单独进行电子产品的型式试验,由于EMC试验不能完全等价地考核产品的实际工况,一二次设备进行整机配套后,仍然出现电磁兼容问题。

        在配网领域,要实现配电自动化,与主网的智能化相比较是有所区别的,要求也相对较低,配网领域的开关设备的智能化主要是满足配电自动化的要求。用于智能变电站的一次配电开关设备,除具备自动化功能外,还应具备一些在线检测和专家诊断系统的功能,通过IEC 61850协议完成监控、保护、数据传输。在电流互感器的选择上,选用传统的5A的电磁式互感器显得不太合理。5A的电磁式互感器用于老式继电保护系统,需要一定的功率输出,而现代微机综合保护装置,只需要电流信号,无驱动功率的要求。若选用电子式互感器则因成本高、可靠性较差等原因更不合理,那么是否可以采用1A0.5A的电磁式互感器?这个问题很值得商讨。电压互感器仍应以传统的为主。对于需要嵌入到一次部件的其他传感器而言,当嵌入之后,传感器是不是可靠,在嵌入的过程中,传感器的性能有无变化,这些都需要深入研究。因此,要研发智能开关设备,开关厂商需建立如自动化部、智能事业部等部门,同时培养相关人才,逐步推出产品,推广使用。

        开关设备智能化是电力行业发展的要求,也是未来产品发展的方向之一。现在开关企业虽然在一次设备方面下了很大的功夫,但就目前技术阶段,质量问题、耐环境性、少维护或免维护是决定设备能否安全可靠运行的关键,智能化配置不当,反而有可能会降低设备的可靠性。因此,业内厂商要进一步加大将传感器嵌入到一次设备零部件中的研究,解决一次二次融合的工艺问题、精度问题及绝缘问题,一二次厂家在技术上还应互相进行深入地渗透。

        

      为企业走出去提供契机

        智能电网给设备企业带来的变革,使未来中国可能会产生像ABB、西门子那样的大型企业。国内要出现这样的企业,重要的一点是要进行一二次设备企业的大融合。通过融合,才能够为客户提供整体的解决方案。

        现在通过智能电网发展,实现一二次设备企业的大融合,为国内电力设备企业走向世界提供了机会,但融合并不是盲目地兼并或收购,而实力强大的企业有所选择地兼并或收购一些研究机构或者制造企业,以彼之长补己之短,实现优势互补,这也是成为国际大企业的必由之路。

        当前变配电行业正在向信息化、智能化、网络化和集成化方向发展,变配电系统结构也呈现出越来越复杂的特点。一二次设备的融合既是技术发展的趋势,也是市场发展的必然结果。配电一二次融合需要全国一二次厂家联合起来,共同研究、探讨,避免做重复的研究,每个厂家和相关研发人员都可以在一二次设备融合创新和行业发展中贡献自己的力量。

       

     
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