常規(guī)變電站智能化改造研究

江鳳麗

[摘 要]智能電網(wǎng)建設(shè)是近年來電力系統(tǒng)內(nèi)建設(shè)的重點工程，智能電網(wǎng)要靠智能變電站作為依托，智能電網(wǎng)建設(shè)成本大，時間長。對常規(guī)變電站的智能化改造成了建設(shè)智能電網(wǎng)的重要方法。常規(guī)變電站智能電網(wǎng)技術(shù)改造通常在原有電網(wǎng)基礎(chǔ)上增加智能設(shè)備，提升一次設(shè)備的智能化，接著建立二次系統(tǒng)，建立智能變電站的斷路器和通信，文章通過對智能電網(wǎng)的內(nèi)涵和概念進行分析，提出了智能電網(wǎng)改造的方向和技術(shù)。

[關(guān)鍵詞]智能變電站；智能電網(wǎng)；技術(shù)改造

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2015.41.175

隨著能源需求的不斷增加，電力能源作為國家的重要戰(zhàn)略能源，對國家經(jīng)濟發(fā)展和社會穩(wěn)定有著不可替代的重要意義，社會對電力能源的需求上升讓電力系統(tǒng)的壓力倍增，電力系統(tǒng)智能化應(yīng)運而生，智能化電網(wǎng)在西方經(jīng)濟發(fā)達國家已經(jīng)發(fā)展成熟，對電力能源的管理有著重要的提升作用，智能電網(wǎng)建設(shè)對于國內(nèi)經(jīng)濟電網(wǎng)的發(fā)展有巨大的推動作用，首先可以提高電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟穩(wěn)定性，降低了電力系統(tǒng)的運行的風險，保證遠程控制不受干擾，能夠快速調(diào)節(jié)符合。從電力能源發(fā)展的愿景來看，電力系統(tǒng)智能化只是一個時間問題，是實現(xiàn)電網(wǎng)自主創(chuàng)先的必經(jīng)階段，對增強我國電網(wǎng)的競爭力具有重大意義。

1 智能變電站技術(shù)

智能電網(wǎng)變電站與常規(guī)的變電站之間存在一定的區(qū)別，智能電網(wǎng)通過各種無線或者有線監(jiān)控設(shè)置，確定設(shè)備的使用狀態(tài)，操作多為程序化動作。智能變電站的改造需要克服很多問題，主要是變電站進行技術(shù)改造可能面臨著技術(shù)上的風險，導致生產(chǎn)安全受到影響，常規(guī)的變電站智能化基礎(chǔ)薄弱，落后的設(shè)備無法進行簡單的技術(shù)改造處理進行重新建設(shè)更加合理。所以針對要改造的電力企業(yè)進行仔細的勘察和論證很有必要。美國電力企業(yè)從事電網(wǎng)智能化起步早，經(jīng)驗豐富。從2008年開始美國就開始設(shè)計并實施智能電網(wǎng)城市。智能電網(wǎng)城市的實施主要靠技術(shù)，第一通信必須是高速雙向的網(wǎng)絡(luò)，保證遠程監(jiān)控惡化數(shù)據(jù)收集和分析的能力，智能家居與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合，讓各種社會發(fā)電系統(tǒng)進入電網(wǎng)大系統(tǒng)中。

部分國家對智能電網(wǎng)的改造持有的理念與美國不同，德國重視提高電力系統(tǒng)的運行效率，降低運營價格加強用戶互動、保護生態(tài)環(huán)境、重視可再生能源。電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性和電力基礎(chǔ)，電網(wǎng)的調(diào)度方式有被動式向主動式轉(zhuǎn)變、電力行業(yè)信息通信更新?lián)Q代和市場化改革都是現(xiàn)代西方經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)正在實施的電力戰(zhàn)略。國內(nèi)電力企業(yè)也借鑒了國外電力行業(yè)發(fā)展的經(jīng)驗，成立了專業(yè)研發(fā)中心，制定標準、研發(fā)實驗、實踐驗證，隨著通信技術(shù)、感應(yīng)技術(shù)、智能技術(shù)的發(fā)展國內(nèi)的電力技術(shù)創(chuàng)新進入了高速發(fā)展階段，取得了一些成果，但是還有很多問題沒有解決，首先是電力系統(tǒng)的智能化對通信網(wǎng)絡(luò)的高要求，由于智能系統(tǒng)要求通信網(wǎng)絡(luò)具備可靠性和持續(xù)性比其他系統(tǒng)更強，由于通信網(wǎng)絡(luò)容易受到外部惡意攻擊，一旦電力系統(tǒng)遭遇外部惡意攻擊將會形成不可估量的損失和影響。智能電站建立的系統(tǒng)需要高度的共享，但是目前電力系統(tǒng)內(nèi)部管理不能滿足智能電網(wǎng)的要求，總結(jié)管理經(jīng)驗適應(yīng)智能電網(wǎng)成了當下的重點。技術(shù)改進讓傳統(tǒng)專業(yè)型人才受到挑戰(zhàn)，必須引進綜合性技術(shù)人才。

2 智能電網(wǎng)智能化改造方案

改造常規(guī)變電站要保證電站的正常安全運行，提前做好預(yù)案，防止出現(xiàn)意外。在確保安全的前提下最大限度的控制改造的時間，成立專門的供應(yīng)部門，保證所有的設(shè)備在最短的時間范圍內(nèi)保持停用狀態(tài)。盡量縮小設(shè)備投資的多用原有設(shè)備投資，降低改造成本。首先要對其二次系統(tǒng)進行智能化改造，二次系統(tǒng)是變電站的核心根據(jù)《Q/GDW-11-152-2009 IEC 61850工程應(yīng)用模型》統(tǒng)一建模；建立智能通信，保護跳閘開關(guān)信號的傳輸，一次設(shè)備進行改造的范圍僅限制在部分設(shè)備，對二次系統(tǒng)進行大面積改建重建，改造期間用雙網(wǎng)并行的方式進行，待新系統(tǒng)建成后放棄舊系統(tǒng)，使用新系統(tǒng)。過GOOSE報文傳輸保護裝置開關(guān)量，在一次設(shè)備現(xiàn)場配置戶外智能單元通過網(wǎng)絡(luò)GOOSE 報文執(zhí)行保護跳合閘的命令，利用智能單元出口控制斷路器及電動隔離開關(guān)的分合閘；對于智能化改造后智能化程度較高的設(shè)備采用程序化操作，其范圍如220kV、llOkV設(shè)備從運行至冷備用之間操作及設(shè)備倒母操作等。將乾元變改造成具有傳統(tǒng)一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備相結(jié)合的具有智能化功能的智能變電站。

通信網(wǎng)絡(luò)的改造，可靠性和安全性是通信網(wǎng)絡(luò)的必備特性，為了保證通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性必須采用冗余技術(shù)替代原技術(shù)，根據(jù)數(shù)據(jù)流的要求運用不同的組合方式。組網(wǎng)建設(shè)要在故障最低的原則下進行，如果通信網(wǎng)絡(luò)部分元件出現(xiàn)故障仍能保證繼續(xù)工作，不影響整體運行。對于設(shè)備更換問題，改造時新舊設(shè)備同時運行，改造后全部采購新設(shè)備安裝。變電站內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)具有突發(fā)性和大量化特征，改造智能電網(wǎng)要符合安全可靠，經(jīng)濟性的原則，

變電站層與過程層分別組網(wǎng)，相互獨立，采用光纖作為傳輸媒介；變電站層網(wǎng)絡(luò)連接所有變電站及間隔層智能化設(shè)備；過程層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建兼顧面向設(shè)備間隔和功能兩個方面，按電壓等級分別組網(wǎng)，每個子網(wǎng)接入相應(yīng)電壓等級的間隔層和過程層設(shè)備；根據(jù)保護雙重化配置要求，采用冗余設(shè)計，過程層網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)保護雙重化配置雙網(wǎng)絡(luò)，防止網(wǎng)絡(luò)故障導致設(shè)備的無保護運行；每間隔配一交換機，將交換機故障影響縮小到最小范圍；為避免數(shù)據(jù)沖突，將需要大量交換數(shù)據(jù)的設(shè)備分布在同一個網(wǎng)段上，減少不同網(wǎng)段之間數(shù)據(jù)流量過程層的數(shù)據(jù)類型包括釆樣值和GOOSE報文，要求可靠的前提下，具有較高的快速性。過程層網(wǎng)絡(luò)對于繼電保護的可靠性、快速性有較大影響，GOOSE網(wǎng)絡(luò)獨立組網(wǎng)模擬量采樣網(wǎng)絡(luò)能夠降低網(wǎng)絡(luò)流量對于可靠性的影響；組建冗余雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)能夠防止任一一網(wǎng)絡(luò)設(shè)備故障時繼電保護功能不受影響；雙重化保護分別使用相互獨立雙網(wǎng)防止任一設(shè)備故障都不會使雙網(wǎng)均癱瘓或保護不工作。

3 結(jié) 論

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，電力能源受重視程度越來越高，智能電網(wǎng)建設(shè)將會越來越受重視，文章針對常規(guī)變電站智能改造進行了論述，分析了改造中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、智能單元、保護裝置和施工方案，智能電站的建設(shè)本身復(fù)雜而煩瑣，問題多是非程序性，有很多實際問題需要結(jié)合具體情況進行分析解決。智能電網(wǎng)的改造以電網(wǎng)的安全穩(wěn)定為基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上才是電網(wǎng)的經(jīng)濟效益，大量的常規(guī)電網(wǎng)都面臨改造的問題，根據(jù)不同的電壓，不同的設(shè)備制造廠家。不同的地域特征進行智能化建設(shè)和改造，智能化電網(wǎng)的建設(shè)還需要發(fā)揮電力人才專業(yè)知識的力量，需要社會多方力量的共同支持，才能增強我國的電力企業(yè)的競爭力。

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