淺談智能變電站與常規(guī)變電站的聯(lián)系與區(qū)別

李黃山 唐文亭 周思玉

（國網(wǎng)安徽省電力公司淮北供電公司 安徽淮北 235000）

淺談智能變電站與常規(guī)變電站的聯(lián)系與區(qū)別

李黃山 唐文亭 周思玉

（國網(wǎng)安徽省電力公司淮北供電公司 安徽淮北 235000）

回顧了智能電網(wǎng)的發(fā)展歷程，簡單闡述了智能站與常規(guī)站的概念，對比分析了智能站與常規(guī)站的聯(lián)系和區(qū)別，展望了智能變電站的發(fā)展趨勢。

智能變電站；常規(guī)變電站；智能電網(wǎng)

引言

隨著當(dāng)今社會環(huán)境與環(huán)保問題的日益突出，能源與資源枯竭問題的日益嚴重，電力作為一種清潔二次能源受到了世界各國的普遍重視。同事，隨著科技的發(fā)展和人們對生活質(zhì)量要求的提高，當(dāng)前的電網(wǎng)已經(jīng)無法滿足人們對安全性、可靠性、經(jīng)濟性的要求。智能電網(wǎng)的概念就在這樣的大環(huán)境下應(yīng)運而生。關(guān)于智能電網(wǎng)的定義至今仍未有一個統(tǒng)一的標準，然而根據(jù)不同研究機構(gòu)所給出的定義，我們可以歸納出智能電網(wǎng)的主要優(yōu)勢和特點：①具有堅強的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和完善的技術(shù)體系，能夠有效抵御各種網(wǎng)絡(luò)攻擊和物理攻擊，并能夠容許各種不同類型發(fā)電和儲能系統(tǒng)的接入。②可以獲取全景信息，及時發(fā)現(xiàn)、預(yù)見故障，并能快速隔離、快速自愈。③電網(wǎng)運行控制將更加靈活、經(jīng)濟、高效，并能適應(yīng)大量分布式電源、微電網(wǎng)及各種充電設(shè)備的接入。④電力企業(yè)和客戶的雙向互動模式將更加完善，信息集成和共享將會更加合理有效，并能提供相應(yīng)的輔助決策和應(yīng)對預(yù)案。

從智能電網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)看，智能變電站是智能電網(wǎng)正常運行與控制的“靈魂”。智能變電站是發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度六大環(huán)節(jié)的焦點，是智能電網(wǎng)中變換和調(diào)整電壓、分配電能、控制電力流向的重要電力基礎(chǔ)設(shè)施，是智能電網(wǎng)“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流”三流匯聚的樞紐，對智能電網(wǎng)的安全可靠運行有著極為重要的作用。

1 智能變電站與常規(guī)變電站的概念及其聯(lián)系

1.1 智能變電站概述

智能變電站是指變電站信息采集、傳輸、處理、輸出過程全部智能，其基本特征為設(shè)備智能化、通信網(wǎng)絡(luò)化、模型和通信協(xié)議統(tǒng)一化、運行管理自動化。智能變電站采用先進、可靠、集成和環(huán)保的智能設(shè)備，采用低碳、環(huán)保的智能設(shè)備與材料，融入綠色環(huán)保的理念，以信息數(shù)字化、平臺網(wǎng)絡(luò)化、共享標準化為基本要求，能夠自動完成數(shù)據(jù)采集、測量、控制、保護、計量和監(jiān)測等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實時自動控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動等高級功能的變電站。

在功能上，智能變電站應(yīng)具備以下功能：①要緊密聯(lián)系和支撐智能電網(wǎng)。智能變電站的設(shè)計和運行水平，應(yīng)與智能電網(wǎng)保持一致，滿足其安全、可靠、經(jīng)濟、高效、清潔、透明、環(huán)保、開放等運行性能的要求。②智能變電站因電壓等級而異需滿足不同電壓等級的智能電網(wǎng)網(wǎng)架要求。高電壓等級的智能變電站需增加一些穩(wěn)控裝置來保障樞紐變電站安全穩(wěn)定運行，中低壓電壓等級的智能變電站需要考慮到分布式電源的接入。③要實現(xiàn)遠程可視化。智能化變電站的狀態(tài)監(jiān)測與運行操作均可利用多媒體及通信技術(shù)實現(xiàn)遠程可視化與操作自動化，以實現(xiàn)變電站真正的無人值班，并提高變電站的安全運行水平。

從結(jié)構(gòu)上分，智能變電站分為站控層、間隔層和過程層，從邏輯上由三層設(shè)備、兩層網(wǎng)絡(luò)（站控層網(wǎng)、過程層網(wǎng)）組成。

1.2 常規(guī)變電站概述

目前，常規(guī)變電站通常指綜合自動化變電站和數(shù)字化變電站。其中常規(guī)變電站是將計算機技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)應(yīng)用于變電站，取代強點一對一控制方式，實現(xiàn)站內(nèi)監(jiān)控和遠方調(diào)控的有效整合。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)備分層構(gòu)建，能夠?qū)崿F(xiàn)變電站內(nèi)智能電氣設(shè)備間信息共享和互對變電站全部設(shè)備的運行情況進行監(jiān)視、測量、控制和協(xié)調(diào)的一種綜合性自動化系統(tǒng)。通過變電站綜合自動化系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備間相互交換信息，數(shù)據(jù)共享，完成變電站運行監(jiān)視和控制任務(wù)。它具有以下特點：①功能實現(xiàn)綜合化。它綜合了變電站內(nèi)除一次設(shè)備和交、直流電源以外的全部二次設(shè)備。②系統(tǒng)構(gòu)成模塊化。保護、控制、測量裝置的數(shù)字化利于把各功能模塊通過通信網(wǎng)絡(luò)連接起來，便于接口功能模塊的擴充及信息的共享。③結(jié)構(gòu)分布、分層、分散化。綜合自動化系統(tǒng)是一個分布式系統(tǒng)，保護、測控等子系統(tǒng)都是按分布式結(jié)構(gòu)設(shè)計的，每個子系統(tǒng)完成一定的功能，形成一個有機綜合系統(tǒng)。④操作監(jiān)視屏幕化及測量顯示數(shù)字化。

1.3 智能變電站與常規(guī)變電站的聯(lián)系

變電站是電網(wǎng)的樞紐，它連接線路，輸送電能，擔(dān)負著變換電壓等級、匯集電流、分配電能、調(diào)節(jié)電壓的功能。智能變電站由常規(guī)變電站發(fā)展而來，因此從功能上來看，它們有著相同的功能和作用。從結(jié)構(gòu)上看，智能變電站有著與常規(guī)變電站相同的一次設(shè)備和保護配置，區(qū)別僅在于實現(xiàn)方式上的不同。從設(shè)備類型上看，許多智能組件與常規(guī)變電站有著對應(yīng)的關(guān)系，比如，智能終端可以想象成常規(guī)站中的繼電器操作箱，合并單元和光纜相當(dāng)于常規(guī)站中的電纜，而智能站中的“三層兩網(wǎng)”在常規(guī)站中同樣有相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)與之對應(yīng)。

2 智能變電站與常規(guī)變電站的區(qū)別

2.1 一次設(shè)備智能化

變電站的一次設(shè)備主要包括變壓器、互感器、隔離開關(guān)、斷路器、母線等。一次設(shè)備智能化是智能變電站的重要標志之一。它們采用標準的信息接口，除了能實現(xiàn)普通一次設(shè)備基本的功能外，還將設(shè)備功能高度集成，將測量、控制、防誤操作、保護管理等功能一體化管理。下面選擇一部分有代表性具體設(shè)備加以說明：

2．1．1 電子式互感器

在智能變電站中，將有別于傳統(tǒng)的電磁型互感器得新一代互感器統(tǒng)稱為電子式互感器。電子式互感器主要分為有源和無源兩大系列。電子式互感器的大量采用使得變電站實現(xiàn)實時信息數(shù)字化成為可能，同時也使電網(wǎng)動態(tài)觀測、提高繼電保護可靠性方面具有重要作用。以光學(xué)電子式電流互感器為例，它采用了光學(xué)測量原理并采用光纖傳送數(shù)字信號，電光效應(yīng)的變換器一般采用旋光原理來對電流進行測量，其中應(yīng)用最多的是法拉第效應(yīng)，其原理為線性偏振光通過在磁場環(huán)境下的介質(zhì)時，偏振的方向會發(fā)生旋轉(zhuǎn)。

2．1．2 智能主變壓器

電力變壓器是電力系統(tǒng)中重要的電氣設(shè)備，是利用電磁感應(yīng)的原理來改變交流電壓的裝置，變壓器技術(shù)的發(fā)展趨勢具備是超高壓、大容量、少油甚至無油化、智能化等特點。其智能化主要體現(xiàn)在四個方面：①測量就地數(shù)字化；②控制功能網(wǎng)絡(luò)化；③狀態(tài)評估可視化；④信息交互自動化。同時，智能變壓器還應(yīng)滿足節(jié)能環(huán)保的要求。由于變壓器損耗在網(wǎng)損中占據(jù)很大比重，因此從全壽命周期管理地角度來看，降低變壓器的損耗將對降低電網(wǎng)運營成本意義重大。

2.2 設(shè)備檢修狀態(tài)化

設(shè)備的狀態(tài)化檢修是指，一次設(shè)備通過先進的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)、可靠的評價、預(yù)測手段來判斷其運行狀態(tài)，并且在運行狀態(tài)異常時進行故障分析，對故障的部位、嚴重的程度和發(fā)展趨勢能做出判斷、預(yù)警，并根據(jù)分析診斷結(jié)果在設(shè)備性能下降到一定界限或故障發(fā)生之前進行維修。

2.3 二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化

傳統(tǒng)變電站功能由設(shè)備和回路共同確定：設(shè)備具備特定功能，且定義了外部的I/O接口，在變電站建設(shè)時通過電纜回路實現(xiàn)了變電站需要的各種功能，此后變電站生命周期內(nèi)重要工作就圍繞著這些設(shè)備和回路而展開；在智能變電站內(nèi)，設(shè)備不再出現(xiàn)常規(guī)功能裝置重復(fù)的I/O接口，而是通過網(wǎng)絡(luò)直接相聯(lián)來實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、資源共享。可以說，二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)即通過IEC16850協(xié)議、光纖、交換機等設(shè)備實現(xiàn)分布式控制的，從而代替了之前的總線方式，使得數(shù)據(jù)傳輸更加豐富、更加標準。

3 結(jié)論

目前，常規(guī)變電站的智能化改造正在大力推進，智能電網(wǎng)的建設(shè)已經(jīng)成為不可阻擋的時代潮流。在這一浪潮中，很多新成果、新技術(shù)如雨后春筍般出現(xiàn)。然而，同時也暴露出許多新問題、新難題。比如，一次設(shè)備智能化的核心——專家診斷系統(tǒng)，還有待進一步的研究和開發(fā)，從而實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)診斷的智能化。另外，互感器的實用壽命，尤其是內(nèi)置傳感器對于主設(shè)備本體運行的影響，監(jiān)測量的選擇以及傳感器布點方面仍有待研究。未來，一個友好，堅強，智能的大電網(wǎng)必將成為推動經(jīng)濟社會發(fā)展的中流砥柱。

[1]牛朋超，康積濤，李愛武.智能電網(wǎng)開啟電網(wǎng)運行新形式[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2010，38（19）：241～243.

[2]宋庭會.智能變電站運行與維護[D].北京：中國電力出版社，2012：25～30.

[3]肖世杰.構(gòu)建中國智能電網(wǎng)技術(shù)思考.電力系統(tǒng)自動化，2009，33（9）：1～6.

TM63

A

1004-7344（2016）01-0034-02

2015-12-25

李黃山（1978-），男，漢族，安徽淮北人，助理工程師，高級技師，本科，從事電力系統(tǒng)變電站運維工作。

唐文亭（1980-），男，漢族，安徽淮北人，工程師，技師，本科，從事電力系統(tǒng)變電站運維工作。

周思玉（1974-），男，漢族，安徽淮北人，工程師，高級技師，本科，從事電力系統(tǒng)變電站運維工作。