簡(jiǎn)析智能變電站主要技術(shù)及其構(gòu)建方式

劉長(zhǎng)信

【摘 要】隨著社會(huì)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的供電模式在當(dāng)今的社會(huì)服務(wù)中出現(xiàn)了很多弊端。因此，有必要研究出一套適合當(dāng)今社會(huì)需求的智能化的電網(wǎng)模式。作者通過(guò)對(duì)當(dāng)前智能電網(wǎng)的發(fā)展的研究，總結(jié)出了智能變電站的主要特征、應(yīng)用的主要技術(shù)和它的主要構(gòu)件方式，希望能夠服務(wù)于我國(guó)電力事業(yè)的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】智能變電站；主要技術(shù)；構(gòu)建方式

1.智能變電站的定義及其具有的特征

智能變電站是智能電網(wǎng)的一部分，是由集成性高、交互性好、可靠性高并且低碳環(huán)保的設(shè)備建設(shè)而成的變電站。智能變電站的主要構(gòu)成如圖1所示。它具有以下幾種功能：可以進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的信息共享、把變電站的通信平臺(tái)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化以及可以實(shí)現(xiàn)全站的數(shù)字化?？梢詫?duì)變電站進(jìn)行自動(dòng)實(shí)現(xiàn)信息的采集、檢測(cè)、分析以及控制等功能，同時(shí)還能夠根據(jù)電網(wǎng)的需求，實(shí)時(shí)的對(duì)信息進(jìn)行自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、分析決策等。

綜上所述，智能變電站屬于無(wú)人職守的變電站，具有對(duì)事故早發(fā)現(xiàn)，早預(yù)防的性能，它的主要特征表現(xiàn)為：可靠性高、高集成性、交互性、低碳環(huán)保。

2.智能變電站的主要技術(shù)

2.1軟件構(gòu)件技術(shù)及硬件的集成技術(shù)

2.1.1軟件構(gòu)件技術(shù)

從很多具體的技術(shù)實(shí)踐上來(lái)看，智能變電站軟件系統(tǒng)與傳統(tǒng)變電站相比，具有以下功能：可以對(duì)變電站實(shí)行實(shí)時(shí)的測(cè)控與信息管理，把相量測(cè)控單元與錄波進(jìn)行集成，從而可以實(shí)時(shí)估計(jì)變電站內(nèi)的狀態(tài)、對(duì)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)、對(duì)一個(gè)區(qū)域的變電站進(jìn)行集中控制、進(jìn)行變電站的遠(yuǎn)程維護(hù)、智能管理變電站。根據(jù)變電站的信息數(shù)據(jù)，軟件構(gòu)件技術(shù)可以對(duì)設(shè)備系統(tǒng)和變電站系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)重構(gòu)。為了保證軟件正常的運(yùn)行，必須設(shè)計(jì)以及做好軟件構(gòu)件系統(tǒng)。軟件構(gòu)件技術(shù)不僅能夠縮小成本開(kāi)支、降低智能變電站維護(hù)的勞動(dòng)量，還可以提高系統(tǒng)本身的自愈能力，增強(qiáng)系統(tǒng)互動(dòng)。

2.1.2硬件集成技術(shù)

智能變電站有一套比較完善的硬件設(shè)備，可以避免傳統(tǒng)變電站模式中的很多問(wèn)題。尤其是硬件語(yǔ)言在變電站中的應(yīng)用，能夠?qū)⒆冸娬镜挠布M(jìn)行高度的集成化，而且能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化的功能。這些方面的應(yīng)用，能夠?qū)⑵溆布O(shè)備進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)。比如，針對(duì)變電站中的某個(gè)具體功能，進(jìn)行單獨(dú)的設(shè)計(jì)?？梢栽诟叨戎悄芑脑O(shè)備中同化傳統(tǒng)模式中的一些固定的數(shù)據(jù)邏輯處理，把傳統(tǒng)模式下只能依靠軟件才能實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)化為硬件處理模式。這種方法不僅能夠可靠且實(shí)時(shí)的處理數(shù)據(jù)，而且還能很好的克服了數(shù)據(jù)傳輸中的一些難題。硬件集成技術(shù)不僅節(jié)省成本，提高變電站的性能，還可以對(duì)變電站進(jìn)行升級(jí)。

2.2信息的存儲(chǔ)與融合及其分布式電源的保護(hù)技術(shù)

智能變電站構(gòu)件了一個(gè)數(shù)字信息平臺(tái)，可以對(duì)信息進(jìn)行集中管理。對(duì)信息進(jìn)行集中并且存儲(chǔ)，可以實(shí)現(xiàn)以下功能：集成信息模型、調(diào)用信息模型、轉(zhuǎn)化信息模型，也可以實(shí)現(xiàn)某些電網(wǎng)間的互動(dòng)。除了這些功能，為了能夠提供信息融合溝通，它還設(shè)定了專(zhuān)門(mén)的標(biāo)準(zhǔn)，可以快速有效的建立通信連接。這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是提高變電站的安全性以及電網(wǎng)的運(yùn)行效率。但是缺點(diǎn)是維護(hù)困難。為了保護(hù)分布式電源的雙向流通和電源內(nèi)部，引入了分布式電源保護(hù)的措施。它是通過(guò)負(fù)荷模型的反饋和阻抗前饋從而制定保護(hù)、控制策略。但是它存在的問(wèn)題是，對(duì)于并網(wǎng)，它不能進(jìn)行有效的控制。如果要進(jìn)行并網(wǎng)，一般情況下是采取自動(dòng)同期控制與重合閘控制相互配合的方式，但是這樣需要對(duì)主網(wǎng)架進(jìn)行改變，可能會(huì)造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定。

3.智能變電站的構(gòu)建方式

3.1智能體系的構(gòu)建

智能體系的構(gòu)建與傳統(tǒng)的模式相比更緊湊。由于軟件構(gòu)建技術(shù)應(yīng)用到內(nèi)部系統(tǒng)中，變電站可以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)相應(yīng)的功能進(jìn)行調(diào)配。為了構(gòu)造一個(gè)更為安全、精確的智能變電站體系，可以把軟件構(gòu)件技術(shù)、硬件集成技術(shù)等完美的應(yīng)用到變電站的控制系統(tǒng)中。根據(jù)作者多年在智能變電站方面的工作經(jīng)驗(yàn)，這種先進(jìn)的智能體系能夠有效的把變電站實(shí)現(xiàn)數(shù)字化和信息化，還可以使變電站與電網(wǎng)之間進(jìn)行有效的通信、方便施工與維護(hù)，降低投資成本。

3.2智能設(shè)備的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

智能設(shè)備是指在智能變電站運(yùn)行時(shí)所需的各中設(shè)備（比如合并單元、智能終端、IED等）。智能設(shè)備可以對(duì)變電站的過(guò)程層和間隔層進(jìn)行高度的集成，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備自身的診斷、線(xiàn)上維護(hù)等功能。為了確保智能變電站的完美與實(shí)用性，必須對(duì)智能設(shè)備進(jìn)行專(zhuān)心的設(shè)計(jì)與合理的應(yīng)用。比如環(huán)境耐受性能滿(mǎn)足戶(hù)外使用條件，使用壽命更長(zhǎng)久（與傳統(tǒng)的保護(hù)控制裝置相比使用壽命要長(zhǎng)久）。只有這樣，才能保證智能變電站的運(yùn)行安全、高效。

3.3運(yùn)用開(kāi)放的保護(hù)控制策略

開(kāi)放的保護(hù)策略是與傳統(tǒng)的變電站中運(yùn)用固定的保護(hù)策略相反的，根據(jù)某些原則和電網(wǎng)運(yùn)行的動(dòng)態(tài)而進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整保護(hù)的控制策略。在制定開(kāi)放的保護(hù)控制策略時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)控制系統(tǒng)的具體情況來(lái)制定，一般情況下，采用分布式的控制系統(tǒng)。它對(duì)應(yīng)著分層分布的信息系統(tǒng)，因此它可以在多個(gè)層次實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站系統(tǒng)運(yùn)行的協(xié)調(diào)控制。

開(kāi)放的保護(hù)控制策略能夠?qū)崿F(xiàn)以下功能：能夠進(jìn)行在線(xiàn)的、自適應(yīng)的定值；在線(xiàn)計(jì)算系統(tǒng)參數(shù)、如果有需要，還對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)；實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并判斷系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，并且對(duì)系統(tǒng)的保護(hù)方式進(jìn)行調(diào)整；可以對(duì)信息進(jìn)行共享，并且自動(dòng)的調(diào)整繼電保護(hù)控制方式；確保系統(tǒng)的各種參數(shù)的合理配置；線(xiàn)上對(duì)變電站系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的校驗(yàn)。通過(guò)開(kāi)放的保護(hù)控制策略，可以分散系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)，增強(qiáng)變電站對(duì)故障的反應(yīng)，提高其決策能力，有效的保證智能電網(wǎng)的可靠運(yùn)行。

3.4智能變電站的測(cè)試

測(cè)試智能變電站時(shí)包含以下四方面的內(nèi)容：設(shè)備單元測(cè)試、系統(tǒng)集成測(cè)試、總體性能測(cè)試和綜合評(píng)估。單元測(cè)試的主要內(nèi)容是對(duì)變電站系統(tǒng)內(nèi)每個(gè)最基本的單元特性進(jìn)行測(cè)試，檢查其是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求；每個(gè)單元之間的通信接口是否能夠進(jìn)行正常的信息傳遞等。集成測(cè)試也可以稱(chēng)為一致性測(cè)試，其主要檢測(cè)內(nèi)容是智能變電站系統(tǒng)內(nèi)的物理設(shè)備的通信行為與設(shè)計(jì)中定義的互操作性規(guī)格要求是否相符合，以及根據(jù)設(shè)計(jì)建設(shè)出的智能變電站的通信網(wǎng)絡(luò)能否實(shí)現(xiàn)變電站的自動(dòng)化。系統(tǒng)測(cè)試又可以稱(chēng)為互操作性測(cè)試，這個(gè)測(cè)試主要是變電站智能設(shè)備間能否利用一個(gè)協(xié)議相互連接（比如國(guó)標(biāo)中規(guī)定的IEC61850的通信協(xié)議），某個(gè)設(shè)備能否接收并處理其他設(shè)備傳遞的數(shù)據(jù)信息。最后是評(píng)估這些基本單元組合起來(lái)能否進(jìn)行安全有效的運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)智能變電站的相應(yīng)的設(shè)計(jì)功能。

4.結(jié)語(yǔ)

為了適應(yīng)社會(huì)的進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，當(dāng)前必須設(shè)計(jì)出與傳統(tǒng)變電站不同模式的、能夠高效、安全運(yùn)行的新模式的變電站。因?yàn)橹悄茏冸娬就ㄟ^(guò)在國(guó)內(nèi)的實(shí)踐表明，它可以保證當(dāng)今電網(wǎng)的安全運(yùn)行，所以，今后應(yīng)當(dāng)對(duì)智能變電站的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行加強(qiáng)研究。爭(zhēng)取能夠在不遠(yuǎn)的將來(lái)，研究出一套適合中國(guó)現(xiàn)狀的智能電網(wǎng)的技術(shù)，給中國(guó)的發(fā)展帶來(lái)強(qiáng)有力的后盾。

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