智能變電站的發(fā)展?fàn)顩r

金振南　周唯逸　王龍

摘 要：隨著制造業(yè)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，智能化、小型化變電設(shè)備隨之出現(xiàn)，智能變電站也顯示出高性能的優(yōu)點(diǎn)，在電網(wǎng)得到了廣泛的應(yīng)用。該文介紹智能變電站組成部分，分析智能變電站設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)通信的技術(shù)特點(diǎn)，并展望智能變電站的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：智能變電站 IEC61850 智能設(shè)備

中圖分類號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）05（b）-0234-01

智能變電站是智能電網(wǎng)的重要組成部分，目前國(guó)家電網(wǎng)公司已經(jīng)全面進(jìn)入數(shù)字化為通訊方式的變電站建設(shè)時(shí)期。以但就變電站智能化來(lái)說(shuō)，還有一定的距離。建設(shè)智能化變電站，需要實(shí)現(xiàn)變電站二次設(shè)備的高度集成，實(shí)現(xiàn)全站信息數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)全站信息共享和高級(jí)應(yīng)用。從某種角度來(lái)看，智能變電站就是變電站數(shù)字化范圍的擴(kuò)大繼電保護(hù)裝置、測(cè)控裝置、表計(jì)等二次設(shè)備已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了智能化，所以對(duì)一次設(shè)備智能化的要求也更加具體。隨著電子式互感器、光纖技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)、一次設(shè)備智能化和IEC61850等技術(shù)的發(fā)展，智能變電站的時(shí)代已經(jīng)具備了到來(lái)的條件[1-2]。

1 變電站自動(dòng)化的發(fā)展歷程

從上世紀(jì)九十年代開始，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)得到全面推廣，我國(guó)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展經(jīng)歷了以下四個(gè)階段：1、RTU變電站；2、綜合自動(dòng)化變電站；3、數(shù)字化變電站；4、智能變電站。近年來(lái)，隨著智能變電站概念的提出，建設(shè)智能變電站成為電網(wǎng)建設(shè)的主要方向[3-4]。

1.1 數(shù)字化變電站

數(shù)字化變電站是由智能化一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備構(gòu)建的，實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)設(shè)備信息共享和互操作的現(xiàn)代化的變電站。數(shù)字化變電站在我國(guó)發(fā)展的時(shí)間較短，還沒有完成相關(guān)的技術(shù)規(guī)范[3]。

1.2 一次設(shè)備智能化

變電站最早采用硬接線接口方式，包括一次設(shè)備的常規(guī)控制回路、跳閘回路，隨著智能變電站的普及，配置了智能化采集終端，一次設(shè)備可以通過接口直接控制網(wǎng)絡(luò)。并且伴隨著技術(shù)的更新，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)重要設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)，如斷路器SF6在線檢測(cè)，變壓器的在線式檢測(cè)等，將事故隱患扼殺在萌芽之中。

1.3 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的完善

IEC61850為變電站自動(dòng)化領(lǐng)域帶來(lái)了顯著的發(fā)展和提高，只要把變電設(shè)備入通訊網(wǎng)絡(luò)，就可完成各設(shè)備間的聯(lián)系，提高工作效率，節(jié)省電纜、簡(jiǎn)化調(diào)試、檢修方便。其功能完善、互操性等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛認(rèn)可?；贗EC61850要求的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的完善，所有智能設(shè)備都能按照統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行通訊，我國(guó)智能變電站基于IEC61850應(yīng)用研究處于國(guó)際領(lǐng)先位置。

2 智能化的優(yōu)點(diǎn)

2.1 簡(jiǎn)化接線

相比于常規(guī)變電站的硬接線方式，二次接線更為復(fù)雜。智能變電站實(shí)現(xiàn)智能化方式，二次設(shè)備僅存在于設(shè)備內(nèi)部，設(shè)備之間進(jìn)行通訊均通過通訊電纜或者光纖接口，大大減少了二次接線，解決了一、二次設(shè)備接線設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、調(diào)試周期長(zhǎng)等問題。目前智能變電站大部分二次接線均采用此通信方式，但電源回路及一些重要的回路除外。

2.2 抗干擾能力強(qiáng)

繼電保護(hù)裝置正常運(yùn)行時(shí)會(huì)受到電磁干擾，電纜之間的電磁干擾會(huì)造成保護(hù)裝置動(dòng)作。除此之外，直流回路接地、混入交流電源也經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致保護(hù)裝置動(dòng)作的發(fā)生。與此同時(shí)，智能變電站采用光纖通訊，信號(hào)通過光纜進(jìn)行傳播，減少了控制電纜的數(shù)量，電磁干擾現(xiàn)象不再發(fā)生。

2 智能變電站存在的問題

3.1 技術(shù)規(guī)范

通信標(biāo)準(zhǔn)是智能電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵，IEC61850是智能電網(wǎng)的啟動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)之一。我國(guó)國(guó)家電網(wǎng)也規(guī)定了智能變電站的信息交換及管理將遵循IEC61850的要求，電網(wǎng)經(jīng)過多年的發(fā)展，也基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)編制了一些相應(yīng)的規(guī)范，如DL/T860、Q/GDW383等，在規(guī)范中也對(duì)IEC61850的標(biāo)準(zhǔn)模型進(jìn)行了擴(kuò)充，但是并沒有在細(xì)節(jié)上作出明確的規(guī)定，因此在實(shí)際的工程項(xiàng)目中，各企業(yè)按自己的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)邏輯節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編制，因而在設(shè)備接口上，仍然存在一些問題，需要多方的工作配合，影響了工作效率。

3.2 過程層可靠性

智能變電站分為站控層、間隔層和過程層，其中過程層設(shè)備包括光電互感器、合并單元、智能終端。合并器與互感器的輸出相連并完成與一些跨間隔合并器的數(shù)據(jù)傳輸。目前過程層設(shè)備應(yīng)用在電網(wǎng)時(shí)日尚短，在技術(shù)層面上和其他系統(tǒng)進(jìn)行磨合，因此它的穩(wěn)定性、可靠性、與二次系統(tǒng)相互配合等方面還存在很多問題，需要逐步完善。

3.3 網(wǎng)絡(luò)安全性

保障通信網(wǎng)絡(luò)的安全性和可靠性是智能變電站正常運(yùn)行的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，智能變電站的操作和保護(hù)動(dòng)作的通訊都是通過通信網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。隨著電網(wǎng)的發(fā)展，對(duì)智能變電站的通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提出了更高的要求，力求保證通信網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定安全可靠。如果出現(xiàn)通道堵塞，通訊中斷等網(wǎng)絡(luò)故障，則無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)，可能會(huì)有設(shè)備損壞的情況發(fā)生。另外，IEC61850是一個(gè)開放式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，一旦受到惡意入侵或攻擊，將影響整個(gè)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，因此需要采用有效的防范措施進(jìn)行安全隔離，目前電網(wǎng)采取內(nèi)外網(wǎng)分離，實(shí)時(shí)電腦軟件監(jiān)控等措施。

3.4 一次設(shè)備智能化程度

目前二次設(shè)備的生產(chǎn)廠商檢測(cè)技術(shù)及通信技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)力量等方面比較完善，而一次設(shè)備廠商在這方面技術(shù)比較薄弱，很難達(dá)到所期望的要求。在這種情況下，智能設(shè)備需要依托第三方來(lái)解決一、二次設(shè)備的接口問題，對(duì)于一次設(shè)備廠商而言，需要加強(qiáng)通信技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展和二次設(shè)備廠商的聯(lián)系，達(dá)到一次設(shè)備的智能化標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)語(yǔ)

智能化變電站打破了常規(guī)變電站監(jiān)視、控制、保護(hù)等功能相互獨(dú)立的模式，信息采集集成化，設(shè)備智能化，功能優(yōu)化。投資成本大大降低，勢(shì)必將成為下一階段的技術(shù)主流。智能化變電站已初步通過實(shí)踐的檢驗(yàn)，滿足了安全、穩(wěn)定的系統(tǒng)運(yùn)行要求。其中IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的制定和推廣，加快了我國(guó)智能變電站的普及，加強(qiáng)電網(wǎng)安全性建設(shè)，加大網(wǎng)絡(luò)安全的防護(hù)，更加有效的管控通信網(wǎng)絡(luò)，是對(duì)于整個(gè)電網(wǎng)的安全性保障。目前發(fā)展智能化變電站應(yīng)用所遇到的主要問題，仍需要技術(shù)水平進(jìn)一步發(fā)展和解決。

參考文獻(xiàn)

[1] 寧夏電力公司.基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的變電站調(diào)試手冊(cè)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2013：1-10.

[2] 陳安偉.IEC61850在變電站中的應(yīng)用[M].北京：中國(guó)電力出版社，2013：1-6.

[3] 張沛超，高翔.智能變電站[J].電氣技術(shù)，2010（8）：4-9.

[4] 黃國(guó)憲.變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的新發(fā)展[J].內(nèi)蒙古石油化工，2010（9）：84.