變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展方向探討

摘#8195;要分析了變電站自動(dòng)化系統(tǒng)目前存在的問(wèn)題，闡述了變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展方向，即向數(shù)字化、信息化、智能化方向發(fā)展。在分析智能變電站產(chǎn)生的背景基礎(chǔ)上，說(shuō)明了智能變電站建設(shè)過(guò)程中的任務(wù)。

關(guān)鍵詞變電站自動(dòng)化系統(tǒng)；智能變電站；發(fā)展

中圖分類號(hào)TM63文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)1673-9671-(2012)041-0193-01

經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展，有關(guān)變電站自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了較高的自動(dòng)化水平，在110 kV以下的低壓變電站大多已實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班，220 kV及以上的超高壓變電站也大量應(yīng)用自動(dòng)化新技術(shù)，這極大提高了電網(wǎng)的自動(dòng)化水平，同時(shí)降低了變電站的總投資實(shí)。然后隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展以及國(guó)家對(duì)電網(wǎng)的自動(dòng)化水平提出更高的要求，如智能電網(wǎng)的提出，迫使變電站自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)展以適應(yīng)發(fā)展需要。

1現(xiàn)有變電站自動(dòng)化系統(tǒng)存在的問(wèn)題

然而，現(xiàn)有的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)還主要存在下列問(wèn)題：

傳統(tǒng)一次設(shè)備體積大，質(zhì)量重，安裝運(yùn)輸成本高，油浸式電流互感器的爆炸將使變電站一次設(shè)備受到較大損壞。CT物理結(jié)構(gòu)上的困難使得它無(wú)法精確提供保護(hù)和測(cè)量需要的大范圍量程（動(dòng)態(tài)范圍從<10%In到2#8198;000%In），剩磁問(wèn)題的存在給CT和繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)帶來(lái)很大困難，電容式電壓互感器的暫態(tài)特性可能造成快速保護(hù)的誤動(dòng)作，超高壓系統(tǒng)對(duì)互感器的體積、絕緣性能和價(jià)格等都是極大的挑戰(zhàn)。大量復(fù)雜二次電纜容易導(dǎo)致直流接地引起的誤動(dòng)，零序電壓引起的不正確動(dòng)作，母線、失靈保護(hù)復(fù)雜的二次接線；信息的重復(fù)采集，通信協(xié)議無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，不同廠家設(shè)備不能互換，互操作，信息不能共享，造成重復(fù)投資；設(shè)備狀態(tài)無(wú)法在線監(jiān)測(cè)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)設(shè)備的在線檢修。

上述問(wèn)題的存在一定程度上影響了變電站安全運(yùn)行和設(shè)備維護(hù)管理，降低了信息的利用效率。隨著數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用，其在電力系統(tǒng)中也如同其他行業(yè)一樣為企業(yè)帶來(lái)了革命性的技術(shù)更新。在變電站建設(shè)領(lǐng)域，自動(dòng)化技術(shù)隨著應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、開(kāi)放協(xié)議、智能一次設(shè)備、電力信息接口標(biāo)準(zhǔn)化等產(chǎn)生了比較理想的技術(shù)解決方案。變電站自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展進(jìn)入了數(shù)字化時(shí)代。

2智能變電站產(chǎn)生的背景

目前國(guó)內(nèi)變電環(huán)節(jié)存在常規(guī)變電站和數(shù)字化變電站（或智能變電站）兩大模式。常規(guī)變電站存在采集資源重復(fù)、存在多套系統(tǒng)、廠站設(shè)計(jì)和調(diào)試復(fù)雜、互操作性差、標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范化不足等問(wèn)題；數(shù)字化變電站存在缺乏相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、過(guò)程層設(shè)備穩(wěn)定性、可靠性有待驗(yàn)證、缺乏相關(guān)評(píng)估體系和手段等問(wèn)題。這些都影響了變電站生產(chǎn)運(yùn)行的效率，不利于電網(wǎng)安全運(yùn)行水平的進(jìn)一步提高。智能變電站充分體現(xiàn)了“互動(dòng)化、自動(dòng)化和信息化”的特點(diǎn)和需求，以數(shù)字化變電站為依托，通過(guò)采用最先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集和處理、計(jì)算機(jī)和通信等技術(shù)，建立整個(gè)變電站所有信息的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)分析及處理的數(shù)字化統(tǒng)一平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)變電站的自動(dòng)采集、自動(dòng)控制、運(yùn)行狀態(tài)自適應(yīng)、設(shè)備狀態(tài)檢修、智能決策分析等方面的高級(jí)應(yīng)用功能，大大提高了變電站的運(yùn)行和管理水平。

數(shù)字化變電站就是使變電站的所有信息采集、傳輸、處理、輸出過(guò)程由過(guò)去的模擬信息全部轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，并建立與之相適應(yīng)的通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)。其中基于變電站通信網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)協(xié)議IEC61850標(biāo)準(zhǔn)支撐的全數(shù)字化變電站方案不但得到了電力企業(yè)用戶的高度關(guān)注，同時(shí)也被廣大電力裝備生產(chǎn)制造廠家認(rèn)可。智能變電站與數(shù)字化變電站相比，更蘊(yùn)含了物理集成和邏輯集成。智能變電站的內(nèi)涵即為變電站內(nèi)數(shù)據(jù)采集、傳輸、控制等過(guò)程全部實(shí)現(xiàn)數(shù)字化并能達(dá)到智能化的要求，實(shí)現(xiàn)形式主要基于“數(shù)字化變電站”；設(shè)備高度集成；增加高級(jí)應(yīng)用、一體化智能設(shè)備應(yīng)用、在線監(jiān)測(cè)應(yīng)用、二次設(shè)備的一體化應(yīng)用等功能。面向智能電網(wǎng)的需求，智能變電站注重可靠、集成、堅(jiān)強(qiáng)、安全、高級(jí)互動(dòng)功能。智能變電站的優(yōu)點(diǎn)主要在于其實(shí)現(xiàn)了不同廠家的設(shè)備之間互操作性的問(wèn)題，解決了二次回路接線復(fù)雜的問(wèn)題，解決了控制電纜引起的電磁干擾問(wèn)題，提高了變電站的安全可靠性，實(shí)現(xiàn)了變電站一二次設(shè)備的狀態(tài)檢修，降低了全壽命周期內(nèi)的工程總體投資。

3智能變電站的建設(shè)任務(wù)

國(guó)家電網(wǎng)制定了2009～2020的規(guī)劃，根據(jù)目前技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀，建設(shè)智能變電站分三步來(lái)實(shí)施。2009～2011年為試點(diǎn)階段，2012～2015年為重點(diǎn)發(fā)展階段，2016～2020年為全面推廣階段。在當(dāng)前階段，主要以數(shù)字化變電站技術(shù)為基礎(chǔ)，探索并研究滿足智能變電站要求的信息化和數(shù)字化技術(shù)；隨著高級(jí)應(yīng)用技術(shù)、在線監(jiān)測(cè)技術(shù)及資產(chǎn)全壽命周期管理理論的發(fā)展，逐步突出變電站的智能化建設(shè)，逐步完善具有高級(jí)應(yīng)用功能的智能變電站。

智能變電站已經(jīng)是未來(lái)十年至二十年變電站技術(shù)的發(fā)展方向，今后智能變電站的建設(shè)與研究工作包括：

加強(qiáng)數(shù)字化變電站技術(shù)的跟蹤和IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的研究，因?yàn)閿?shù)字化變電站技術(shù)構(gòu)建了智能變電站的底層技術(shù)。研究新型互感器技術(shù)，特別是電子式和光電式互感器的抗干擾性的措施，繼續(xù)深入研究過(guò)程層通信和一次設(shè)備的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)，同時(shí)進(jìn)一步開(kāi)展數(shù)字化變電站和智能變電站的示范性工程，將現(xiàn)有的研究成果與實(shí)際工程應(yīng)用相結(jié)合，發(fā)現(xiàn)其應(yīng)用重點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)和不足，探索出適合新型電網(wǎng)應(yīng)用、適應(yīng)新技術(shù)發(fā)展的數(shù)字化變電站建設(shè)模式，然后逐步推廣。在新建變電站和變電站改造項(xiàng)目中優(yōu)先采用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，努力使在變電站內(nèi)上達(dá)到統(tǒng)一的通信標(biāo)準(zhǔn)，深入研究通信技術(shù)中的以太網(wǎng)技術(shù)以及在變電站內(nèi)的實(shí)施方案，逐步取消現(xiàn)有現(xiàn)場(chǎng)總線的通信方式，用工業(yè)以太網(wǎng)構(gòu)建智能變電站的通信平臺(tái)，為IEC 61850的全面應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。加快在線監(jiān)測(cè)和電氣設(shè)備的智能控制技術(shù)的研究，在現(xiàn)有數(shù)字化一次設(shè)備的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步融合適應(yīng)智能電網(wǎng)需求的相關(guān)功能，與研發(fā)機(jī)構(gòu)共同研制智能設(shè)備，并開(kāi)展試點(diǎn)應(yīng)用，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。在現(xiàn)有較為成熟的數(shù)字化變電站基礎(chǔ)上，對(duì)二次系統(tǒng)進(jìn)行功能配置上的整合及相關(guān)數(shù)據(jù)整合，為智能變電站的高級(jí)應(yīng)用功能夯實(shí)基礎(chǔ)。結(jié)合智能調(diào)度技術(shù)的發(fā)展和運(yùn)行的需要，開(kāi)展適應(yīng)于智能電網(wǎng)發(fā)展要求的狀態(tài)檢修、變電站高級(jí)應(yīng)用、全壽命周期管理等方面的理論研究和技術(shù)實(shí)現(xiàn)的探索，制定相應(yīng)實(shí)用化的技術(shù)應(yīng)用方案。當(dāng)具備技術(shù)條件時(shí)，在現(xiàn)有數(shù)字化變電站成熟的技術(shù)構(gòu)架上實(shí)施智能化應(yīng)用，使最終實(shí)現(xiàn)智能變電站的目標(biāo)。

4結(jié)論

在我國(guó)，國(guó)家電網(wǎng)公司正在大力推進(jìn)智能變電站的發(fā)展，制定了一系列標(biāo)準(zhǔn)，建設(shè)了示范工程，但許多關(guān)鍵技術(shù)仍處于成長(zhǎng)期，部分技術(shù)尚不成熟，無(wú)法達(dá)到智能變電站技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，因此制約著國(guó)家電網(wǎng)公司智能變電站的發(fā)展。南方電網(wǎng)公司從戰(zhàn)略的高度把握智能電網(wǎng)發(fā)展的方向，大力推進(jìn)智能電網(wǎng)的研究和建設(shè)。遵循“需求引導(dǎo)、整體規(guī)劃、有序推進(jìn)、重點(diǎn)突破”的16字原則，提出運(yùn)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)，建設(shè)一個(gè)覆蓋城鄉(xiāng)的智能、高效、可靠的綠色電網(wǎng)（簡(jiǎn)稱cccgp，即3C綠色電網(wǎng)），并著手智能變電站的研究建設(shè)。作為復(fù)雜的智能化系統(tǒng)，智能變電站需經(jīng)過(guò)多階段、多目標(biāo)發(fā)展才能完成。改造原有的變電站需要應(yīng)用上的平穩(wěn)過(guò)渡和重點(diǎn)技術(shù)突破，逐步達(dá)到完善。從我國(guó)的這兩大電網(wǎng)公司的發(fā)展舉措來(lái)看，因此，智能變電站的發(fā)展將為智能電網(wǎng)的建設(shè)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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作者簡(jiǎn)介

周易（1975—），女，重慶人，大專，主要從事電力工程方向。