智能變電站建設(shè)方案研究

薛永程

摘 要：隨著科技的不斷發(fā)展與新技術(shù)的不斷應(yīng)用，我國(guó)變電站也在應(yīng)時(shí)代要求的同時(shí)不斷發(fā)展，而智能變電站是變電站自動(dòng)化發(fā)展的必然趨勢(shì)，本文概述了我國(guó)變電站發(fā)展的定義結(jié)構(gòu)及其發(fā)展背景，并簡(jiǎn)要敘述智能變電站建設(shè)中遇到的問題與我國(guó)智能變電站發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：智能變電站；電子互感器

中圖分類號(hào)：TM762 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2013）20-0106-02

1 智能變電站的發(fā)展背景

作為電力系統(tǒng)中的重要組成部分，變電站起著改變電壓及輸配電的作用，國(guó)內(nèi)主要有兩種模式，一是常規(guī)變電站。這種模式較為陳舊，不管是廠站設(shè)計(jì)、資源采集，還是調(diào)試工作，都因系統(tǒng)的復(fù)雜加大了難度，而且互操作性較差，許多方面都缺乏規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。二是數(shù)字化變電站。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)的進(jìn)步，智能化和網(wǎng)絡(luò)化設(shè)備進(jìn)一步融合，直接推動(dòng)了數(shù)字化變電站的發(fā)展。國(guó)內(nèi)對(duì)此也十分重視，目前已建立且正式運(yùn)行的數(shù)字化變電站有200多座，不過與國(guó)外相比，還有很大差距，當(dāng)前主要出現(xiàn)的問題包括評(píng)估體系不健全；沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范；內(nèi)部設(shè)備缺乏良好的穩(wěn)定性等，都對(duì)變電站產(chǎn)生了不同程度的影響，不利于電網(wǎng)安全運(yùn)行。

在經(jīng)濟(jì)技術(shù)的推動(dòng)下，出現(xiàn)了風(fēng)電、光伏等新能源電力，為保證電網(wǎng)正常運(yùn)行，對(duì)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性提出了更高的要求，同時(shí)對(duì)作為智能電網(wǎng)支撐節(jié)點(diǎn)的變電站的要求也更加嚴(yán)格，比如要求智能設(shè)備的聯(lián)通的實(shí)現(xiàn)，資源配置要更優(yōu)化，提高客戶調(diào)度的效率，加強(qiáng)與相鄰變電站電源之間的協(xié)調(diào)互動(dòng)等.另外，計(jì)算機(jī)信息與通信技術(shù)的大發(fā)展，促使變電站自動(dòng)化領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展同樣迅速，國(guó)外先進(jìn)領(lǐng)域頒布的IEC61850第二版，種種這些都將為智能變電站建設(shè)提供強(qiáng)大支撐。變電站自動(dòng)化領(lǐng)域的發(fā)展必然要經(jīng)歷智能化階段。

2 智能變電站概述

智能變電站是普通變電站的改進(jìn)，依靠先進(jìn)的技術(shù)，采用低碳環(huán)保型設(shè)備，在數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，能夠?qū)ψ冸娬镜倪\(yùn)行情況進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控，采集相關(guān)信息，并加以計(jì)量控制，以保護(hù)變電站的安全，同時(shí)，智能變電站還具備智能調(diào)節(jié)、在線分析及協(xié)同互動(dòng)等功能，作為智能電網(wǎng)中的重要節(jié)點(diǎn)，智能發(fā)電站需不斷優(yōu)化，及時(shí)完成程序的更新工作，從而有效降低運(yùn)行的危險(xiǎn)系數(shù)。智能變電站二次系統(tǒng)是由測(cè)控裝置、保護(hù)裝置以及智能終端、合并單元等設(shè)備組成，對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，實(shí)現(xiàn)一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)的完美結(jié)合。

智能化變電站系統(tǒng)可分為三個(gè)層次：①過程層，該層負(fù)主要責(zé)電能的變換、輸送、測(cè)量及狀態(tài)監(jiān)測(cè)等工作，多由智能設(shè)備、終端以及合并單元組成，包含有一次設(shè)備及其他組件；②間隔層，主要是指二次設(shè)備，包括測(cè)控及繼電保護(hù)等裝置，負(fù)責(zé)與各種智能控制器和傳感器之間的通信工作，即通過一個(gè)間隔的數(shù)據(jù)作用于其設(shè)備上；③站控層，為了完成能夠同時(shí)測(cè)量并控制多項(xiàng)設(shè)施以及整個(gè)變電站的目的，從而能夠更好地進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、操作監(jiān)控等工作，以方便保護(hù)信息管理，該層有諸多子系統(tǒng)，如通信子系統(tǒng)、自動(dòng)化子系統(tǒng)以及對(duì)時(shí)系統(tǒng)等。

變電站涉及諸多方面，設(shè)備較多，要加強(qiáng)其間的信息交流，實(shí)現(xiàn)信息資源共享，需要得到兩個(gè)要素的支持：一是智能化一次設(shè)備；二是網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備。智能變電站將二者進(jìn)行了統(tǒng)一，有利于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，值得推廣應(yīng)用。

3 智能變電站的建設(shè)

智能變電站既具有實(shí)用性，又兼顧有技術(shù)性，以計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信、自動(dòng)控制等技術(shù)為基礎(chǔ)，配合程序化控制，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控，將當(dāng)?shù)乇O(jiān)控和遠(yuǎn)動(dòng)進(jìn)行良好的連接，以促進(jìn)電力系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運(yùn)行。

電子式互感器在建立智能變電站過程中發(fā)揮著重要作用，通常是由一個(gè)或幾個(gè)負(fù)責(zé)二次轉(zhuǎn)換器與傳輸系統(tǒng)之間連接的電壓傳感器組成，用來傳輸正比于被測(cè)量的量，供給測(cè)量?jī)x器、儀表和繼電保護(hù)或控制設(shè)備的一種裝置。

就當(dāng)前而言，可將電子式互感器分為三大類：①GIS專用電流電壓互感器。每一相均有兩臺(tái)，多安裝于開關(guān)端口的兩側(cè)?；ジ衅鞯闹饕M成部分是相互獨(dú)立的兩組傳感器和傳感模塊，傳感器的組成部分則有空芯線圈、低功率鐵芯線圈、電容分壓器等。②敞開式電流電壓互感器。該類型使用的主要是能夠獨(dú)立安裝的互感器，同樣由兩組相互獨(dú)立的傳感器和傳感模塊組成。傳感器則由一個(gè)空芯線圈、一個(gè)低功率鐵芯線圈以及一個(gè)電容分壓器組成。③低功率互感器。在購(gòu)置電子式互感器時(shí)，經(jīng)常要對(duì)其性能和經(jīng)濟(jì)性做綜合考慮，而這些因素與電壓等級(jí)密切相關(guān)，通常呈正相關(guān)，所以如果電壓低于110 kV，尤其是在10～35 kV這一范圍內(nèi)，電子式互感器的使用是不經(jīng)濟(jì)的。此時(shí)，考慮到經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)實(shí)因素，低功率互感器是很好的選擇。

此外，智能開關(guān)在智能變電站的建設(shè)中也起著關(guān)鍵性作用。簡(jiǎn)單來說，智能開關(guān)就是實(shí)現(xiàn)開關(guān)的智能化，是對(duì)普通開關(guān)設(shè)備的改進(jìn)升級(jí)，除了基本功能，還具有一些特殊性能，主要通過監(jiān)測(cè)與診斷體現(xiàn)出來。其具體功能主要有兩點(diǎn)：一是智能控制，能夠?qū)崿F(xiàn)開關(guān)的最佳開斷，在選擇順序控制或相位分合閘方面意義重大；二是開關(guān)電子操動(dòng)，可將機(jī)械儲(chǔ)能轉(zhuǎn)換電容儲(chǔ)能，將機(jī)械傳動(dòng)轉(zhuǎn)換為變頻器，依次提升穩(wěn)定可靠性。

4 智能變電站常見問題探究

①前面我們已經(jīng)提到我國(guó)在2009年實(shí)施智能變電站標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，但這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是不成熟的，為避免智能變電站重走數(shù)字化變電站紛雜多頭試點(diǎn)的老路，應(yīng)盡快推出具有全國(guó)指導(dǎo)意義的電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及國(guó)標(biāo)來規(guī)范指引智能變電站建設(shè)。②由于智能變電站是廣域互動(dòng)對(duì)等模式，其信息安全問題尤其突顯出來，IEC61850規(guī)范了變電站網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，但未包含信息安全機(jī)制。智能變電站應(yīng)按派生的IEC62351標(biāo)準(zhǔn)在數(shù)據(jù)認(rèn)證方面采取安全技術(shù)，通過信息隔離，認(rèn)證等安全策略確保網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)信息安全必須是我們需要關(guān)注與確保的。

5 我國(guó)智能變電站的未來發(fā)展趨勢(shì)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我們不難想象未來的電力系統(tǒng)發(fā)展，將會(huì)走非人工智能化道路，而機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展也將會(huì)大大促進(jìn)智能化發(fā)展，現(xiàn)在的半人工操作也將被全智能取代，安全問題也將隨之減少。同時(shí)低碳生態(tài)的提出與實(shí)施，促使我國(guó)智能變電站也要與生態(tài)系統(tǒng)相協(xié)調(diào)，據(jù)我國(guó)相關(guān)報(bào)道稱，新一代的智能變電站將采用集成化智能設(shè)備和一體化業(yè)務(wù)系統(tǒng)，采用一體化設(shè)計(jì)、一體化供貨、一體化調(diào)試模式，實(shí)現(xiàn)“占地少、造價(jià)省、可靠性高”的目標(biāo)，打造“系統(tǒng)高度集成、結(jié)構(gòu)布局合理、裝備先進(jìn)適用、經(jīng)濟(jì)節(jié)能環(huán)保、支撐調(diào)控一體的”新一代智能變電站”。未來，智能變電站系統(tǒng)會(huì)使變電站自動(dòng)化大幅提高，同時(shí)減少測(cè)控保護(hù)屏和控制電纜，使安裝周期縮短可靠性不斷提高。

6 結(jié) 語

智能變電站是繼數(shù)字化變電站之后電網(wǎng)的又一次變革，數(shù)字化的實(shí)踐為智能化的發(fā)展提供了有效的手段的基礎(chǔ)，但是目前世界智能變電站領(lǐng)域還沒有真正意義上的智能一次設(shè)備，智能變電站的使用過程是通過二次設(shè)備轉(zhuǎn)化成一次設(shè)備來實(shí)現(xiàn)的，因而智能變電站系統(tǒng)還需要不斷完善。

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