智能變電站及其技術(shù)特點(diǎn)分析

摘要：變電站是電網(wǎng)的核心與重要樞紐。近年來(lái)，隨著我國(guó)電網(wǎng)智能化建設(shè)的逐步推進(jìn)，我國(guó)建設(shè)完成并投入試運(yùn)行的智能變電站越來(lái)越多。為了使這些智能變電站的效能得到充分發(fā)揮，文章分析了智能變電站的發(fā)展現(xiàn)狀及主要技術(shù)特點(diǎn)，探討了智能變電站與數(shù)字變電站的主要區(qū)別，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)提出了智能變電站的基本構(gòu)建模式。

關(guān)鍵詞：智能變電站；技術(shù)特點(diǎn)；電網(wǎng)運(yùn)行；智能化建設(shè)；電力系統(tǒng) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM76 文章編號(hào)：1009-2374（2016）13-0128-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.13.061

依據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司的“十二五”規(guī)劃綱要，未來(lái)的電網(wǎng)建設(shè)要以特高壓電網(wǎng)建設(shè)為骨架，各級(jí)電網(wǎng)要協(xié)調(diào)發(fā)展，并且建設(shè)出的電網(wǎng)要具有高度自動(dòng)化、智能化的特征。堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)將作為未來(lái)電網(wǎng)發(fā)展的主要方向，而變電站作為電網(wǎng)中的一個(gè)重要節(jié)點(diǎn)，它在整個(gè)電力系統(tǒng)中占有重要地位，變電站智能化水平的高低將直接影響到整個(gè)電網(wǎng)的智能化建設(shè)。近年來(lái)，隨著大量智能變電站的投入試運(yùn)行，各種各樣的問(wèn)題也開(kāi)始層出不窮，為了進(jìn)一步促進(jìn)智能變電站的發(fā)展，分析探討智能變電站的主要技術(shù)特點(diǎn)也顯得十分必要。

1 智能變電站的發(fā)展現(xiàn)狀及主要技術(shù)特點(diǎn)

隨著智能變電站的飛速發(fā)展，光纖設(shè)備、智能模塊、網(wǎng)絡(luò)通信、在線監(jiān)測(cè)、一體化電源等新技術(shù)也開(kāi)始大量應(yīng)用于智能變電站中，這些新技術(shù)的應(yīng)用使傳統(tǒng)變電站的主系統(tǒng)至輔助系統(tǒng)的智能化得以實(shí)現(xiàn)，智能變電站的系統(tǒng)大致可以分為綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、在線監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)的系統(tǒng)、智能監(jiān)測(cè)以及輔助控制系統(tǒng)。

1.1 精簡(jiǎn)了二次回路，使用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享

通常智能變電站的二次組網(wǎng)采用的是圖1結(jié)構(gòu)，圖1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用使得智能變電站的“三層兩網(wǎng)”結(jié)構(gòu)得到了實(shí)現(xiàn)，SV以及GOOSE網(wǎng)絡(luò)是間隔層設(shè)備與設(shè)備連接的主要方式，同時(shí)間隔層連接設(shè)備層時(shí)主要采用的也是這種連接方式，采用MMS網(wǎng)絡(luò)來(lái)連接間隔層與站控層。對(duì)于軟壓板的投入與退出以及切換定值區(qū)等都可以通過(guò)繼電保護(hù)借助MMS網(wǎng)絡(luò)來(lái)完成，與常規(guī)保護(hù)相比，智能變電站保護(hù)系統(tǒng)把硬接點(diǎn)警告輸出取締了，報(bào)文形式成為了傳送警告信息的主要方式。

1.2 采用OCT以及EVT設(shè)備，簡(jiǎn)化了相應(yīng)的電流、電壓回路，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享

采用電子式互感器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電磁式互感器，大大簡(jiǎn)化了二次回路，使用光纖代替電纜傳輸信號(hào)，精簡(jiǎn)了系統(tǒng)的線路結(jié)構(gòu)。雙AD采樣是當(dāng)前智能變電站主要使用的采樣方式，并且保護(hù)配置也采用了雙重化的。當(dāng)前OCT的輸出通常使用的是4個(gè)光敏環(huán)，從4個(gè)電氣單元分別向各自對(duì)應(yīng)的合并單元傳輸信號(hào)，而EVT的輸出通常使用的是2個(gè)電氣模塊，保護(hù)裝置的采集方式最終決定了從合并單元輸出的電壓、電流回路數(shù)量。

1.3 倒閘操作方式與習(xí)慣都進(jìn)行了改變，一、二次設(shè)備順控、遙控得到了大量應(yīng)用

與傳統(tǒng)的倒閘操作相比，智能變電站的操作人員的操作對(duì)象變化較大，后臺(tái)監(jiān)控畫(huà)面成了日常操作的主戰(zhàn)場(chǎng)，軟壓板操作成為了保護(hù)裝置主要的壓板操作，保護(hù)屏柜上安裝的二次壓板也被取締了。此外，應(yīng)用順控操作以后，這樣大大降低了運(yùn)維人員誤操作事故的發(fā)生，有效保障了系統(tǒng)的安全。

2 智能變電站與數(shù)字變電站的主要區(qū)別

智能變電站與數(shù)字變電站的區(qū)別主要體現(xiàn)在設(shè)備的智能化以及功能的智能化上，智能變電站是在原有數(shù)字變電站的基礎(chǔ)上，通過(guò)利用一些高科技技術(shù)，使很多設(shè)備的功能都實(shí)現(xiàn)了智能化，并且這些設(shè)備具有的智能特征也越來(lái)越多。以下為智能變電站與數(shù)字變電站的主要區(qū)別：

2.1 智能變電站可實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)視與智能化

智能變電站使用智能化的狀態(tài)監(jiān)視組件以及傳感器連接于一次設(shè)備，這樣可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)一次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)測(cè)量、控制等智能組件與主設(shè)備進(jìn)行組合，可使一次設(shè)備的智能化得到實(shí)現(xiàn)。

2.2 信息平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了一體化，各項(xiàng)應(yīng)用功能也更高級(jí)、更智能

智能變電站通過(guò)統(tǒng)一數(shù)據(jù)信息平臺(tái)的建立，可以更加清晰地了解各種設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)各種智能警告功能，并且可以遠(yuǎn)程維護(hù)各種設(shè)備，實(shí)現(xiàn)順序控制，也可與一些外部系統(tǒng)如站域控制系統(tǒng)、一些選配的分析故障信息的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)互動(dòng)。

2.3 建模實(shí)現(xiàn)了信息化，各項(xiàng)通信也更加標(biāo)準(zhǔn)化

由于協(xié)議互換設(shè)備的取消，站控層與間隔層的各項(xiàng)設(shè)備也具有了更加標(biāo)準(zhǔn)化的通信協(xié)議，間隔層設(shè)備在連接過(guò)程層設(shè)備時(shí)直接使用電纜便可，利用智能接口機(jī)可把輔助系統(tǒng)的各項(xiàng)信息接入一體化的信息平臺(tái)。

2.4 輔助系統(tǒng)智能化

安防系統(tǒng)、監(jiān)視環(huán)境的系統(tǒng)等都實(shí)現(xiàn)了智能化，采用一體化的設(shè)計(jì)理念來(lái)設(shè)計(jì)全站電源，輔助系統(tǒng)的警告信號(hào)以及測(cè)量得到的數(shù)據(jù)都可借助智能接口機(jī)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)模型數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，然后再向一體化信息平臺(tái)進(jìn)行接入，實(shí)現(xiàn)輔助系統(tǒng)的整體智能化。

3 智能變電站的基本構(gòu)建模式

3.1 智能變電站的構(gòu)架

智能變電站在系統(tǒng)層面的設(shè)計(jì)上要面向全站，要利用一些智能組件來(lái)協(xié)助處理變電站中各設(shè)備的運(yùn)行信息，要以確保智能變電站以及電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行為前提，對(duì)各個(gè)電氣設(shè)備（如一次設(shè)備、合并單元等）進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，讓它們實(shí)現(xiàn)多種功能的同時(shí)實(shí)現(xiàn)，其中這些功能包括采集運(yùn)行電氣量、監(jiān)測(cè)與控制各設(shè)備的運(yùn)行情況，促使二次電氣設(shè)備相關(guān)命令的執(zhí)行。

3.2 智能化變電站的結(jié)構(gòu)模型

智能變電站的各項(xiàng)通信技術(shù)規(guī)范要以IEC61850為基礎(chǔ)，采用分層分布的方式，使變電站內(nèi)的一次設(shè)備與二次設(shè)備最大限度地實(shí)現(xiàn)信息共享與實(shí)際互操。當(dāng)前人們?cè)谶M(jìn)行智能變電站設(shè)計(jì)時(shí)主要是依據(jù)下列三種模式進(jìn)

行的：

3.2.1 基于IEC61850的站控層模式。這種模式類似于傳統(tǒng)的變電站自動(dòng)化模式，這種模式建立的變電站其實(shí)是一種按照IEC61850協(xié)議建立數(shù)字化過(guò)渡型變電站，IED間隔層智能設(shè)備仍然可以在間隔設(shè)備上進(jìn)行安裝，過(guò)程單元與間隔單元之間的關(guān)系仍然可以使用之前的模式，間隔層單元與變電站層是IEC61850展開(kāi)的主要部位，設(shè)備建模以及信息交換都可按照IEC61850進(jìn)行。

3.2.2 基于傳統(tǒng)互感器及過(guò)程層信息交換模式。在一次設(shè)備本體中引入在線監(jiān)測(cè)功能是這種模式的主要特點(diǎn)，這樣便使網(wǎng)絡(luò)信息交換的實(shí)際信息量得到大幅度增加，針對(duì)此種情況我們采用了過(guò)程層來(lái)輔助網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)交換。

3.2.3 全信息交換模式。智能化設(shè)備的理想工作模式便是全信息交換模式。使用現(xiàn)代化的電子式互感器替代過(guò)去的電磁互感器是這種模式的主要優(yōu)點(diǎn)，電子式互感器與電磁互感器相比具有很多優(yōu)勢(shì)，未來(lái)高壓與特高壓智能變電站的發(fā)展以這種模式為主。

4 結(jié)語(yǔ)

智能電網(wǎng)建設(shè)的重要組成部分之一就是智能變電站的建設(shè)，隨著國(guó)家對(duì)智能電網(wǎng)建設(shè)的不斷重視，智能變電站建設(shè)也在如火如荼地進(jìn)行，建設(shè)智能變電站將成為變電站發(fā)展的主要趨勢(shì)。為了使智能變電站的建設(shè)技術(shù)越來(lái)越成熟，我們必須充分了解智能變電站的技術(shù)特點(diǎn)以及智能變電站與數(shù)字變電站的主要區(qū)別，并在此基礎(chǔ)上逐步探索智能變電站的構(gòu)建模式?？傊?，加強(qiáng)智能變電站技術(shù)研究對(duì)建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)的智能電網(wǎng)具有重要意義。

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作者簡(jiǎn)介：張新林（1979-），男，山東煙臺(tái)人，國(guó)網(wǎng)山東省電力公司萊陽(yáng)市供電公司技師，研究方向：智能變電站。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）