試析智能變電站的設(shè)計(jì)及其應(yīng)用

摘 要：文章將闡述作為未來智能電網(wǎng)主要發(fā)展方向的智能變電站的概念，介紹智能變電站的體系結(jié)構(gòu)，通過與普通變電站的比較說明智能變電站的優(yōu)勢，分析智能變電站的設(shè)計(jì)及相應(yīng)的功能，以及在應(yīng)用中需注意的問題。

關(guān)鍵詞：智能變電站；設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)；應(yīng)用

引言

時(shí)代在發(fā)展，社會在進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)已成為發(fā)展的主力軍。作為電力發(fā)展的主要方向智能電網(wǎng)技術(shù)是當(dāng)下社會人們關(guān)注的焦點(diǎn)。而智能電網(wǎng)未來的發(fā)展目標(biāo)又是智能變電站，因此，智能變電站的重要性就不言而喻了。文章就智能變電站的概念及結(jié)構(gòu)體系，與傳統(tǒng)變電站進(jìn)行比較，說明其應(yīng)用特點(diǎn)，介紹智能變電站的應(yīng)用功能，同時(shí)分析智能變電站的設(shè)計(jì)，還有設(shè)計(jì)智能變電站應(yīng)注意的問題，為電網(wǎng)更加安全，穩(wěn)定發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

1 智能變電站的概念

智能變電站以綠色、節(jié)能、環(huán)保、高效為建設(shè)原則，選用先進(jìn)的智能設(shè)備，采用集成化管理，通過信息數(shù)據(jù)化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，可以自動完成信息采集、整理、分析、傳輸?shù)裙δ?，極大地提升了變電站的工作質(zhì)量和效率。此外，智能變電站還可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)自動調(diào)節(jié)、輔助決策、協(xié)同互動等高級功能，能夠變換不同等級的電壓，并對電壓進(jìn)行調(diào)整以達(dá)到所需標(biāo)準(zhǔn)，是當(dāng)今電力系統(tǒng)發(fā)展的主要對象。

2 智能變電站體系結(jié)構(gòu)

通常來說，智能變電站的系統(tǒng)分為三個部分：站控層、間隔層、過程層。

站控層：站控層包含自動化系統(tǒng)、站域控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、對時(shí)系統(tǒng)等子系統(tǒng)，可以同時(shí)完成多個設(shè)備，甚至全站的測量和控制任務(wù)，并自主進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控處理，實(shí)現(xiàn)同步相量采集、電能量采集、保護(hù)信息管理等相關(guān)功能。建設(shè)站控層要做到功能高度集中，可以使用一臺或多臺計(jì)算機(jī)來執(zhí)行任務(wù)。智能變電站設(shè)備的檢測與信息的交換，控制等功能都能夠在這層實(shí)現(xiàn)。

間隔層：間隔層是個過渡層，它處于站控層與過程層之間，所以它既有站控層的優(yōu)點(diǎn)，也具有過程層的優(yōu)點(diǎn)。它會搜集數(shù)據(jù)并整合處理數(shù)據(jù)，將處理好的數(shù)據(jù)，匯報(bào)給過程層，同時(shí)控制監(jiān)測本身及過程層的設(shè)備，能夠連貫整個網(wǎng)絡(luò)的通信，提高整體工作效率，起到承上啟下的過渡作用。從而很好的保護(hù)和控制通信設(shè)備。

過程層：過程層主要是一次設(shè)備和智能組件。這些設(shè)備和組件組成了智能變電站中的設(shè)備和終端，通過設(shè)備和終端實(shí)現(xiàn)變電站電能分配、變換、傳輸及其測量、控制、保護(hù)、計(jì)量、狀態(tài)監(jiān)測等相關(guān)功能。

3 和常規(guī)的變電站相比，智能變電站存在的優(yōu)勢

普遍來說，常規(guī)的變電站存在以下幾個問題：

（1）傳統(tǒng)的變電站沒有經(jīng)過精心處理，所以數(shù)據(jù)雜亂無章，信息量很大，但是沒有規(guī)律可言，數(shù)據(jù)的格式和信息的模型常常是匹配不上的，造成數(shù)據(jù)資源的浪費(fèi)。（2）傳統(tǒng)的變電站追求獨(dú)立性，從而出現(xiàn)多個網(wǎng)絡(luò)共存的現(xiàn)象，造成信息之間沒有交集，過于分散，不能夠?qū)崟r(shí)共享，發(fā)揮信息的有效性。（3）傳統(tǒng)變電站具有停滯性，無法將信息進(jìn)行實(shí)時(shí)收集控制與計(jì)算，造成信息失去時(shí)效性。

通過與常規(guī)的變電站做對比我們能夠發(fā)現(xiàn)，智能變電站在間隔層和站控層方面沒有太多的變化，僅僅是設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)接口發(fā)生了變化。主要的變化發(fā)生在過程層，電子式互感器、智能化一次設(shè)備、合并單元等替代了傳統(tǒng)的電流、電壓互感器、一次設(shè)備以及連接的電纜。具體優(yōu)勢如下：

（1）智能化的一次設(shè)備。一體化設(shè)計(jì)能夠減少元器件的占地面積，增加有效利用空間。一體化設(shè)計(jì)不能盲目進(jìn)行，要考慮設(shè)備的功能和經(jīng)濟(jì)性。常見的一體化設(shè)計(jì)如傳感器和高壓設(shè)備一體化可以實(shí)現(xiàn)特定的檢測或控制，互感器、變壓器與斷路器的一體化設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)特定的線路控制。在智能組件中，將相關(guān)測量、控制、計(jì)量、監(jiān)測、保護(hù)進(jìn)行一體化融合設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)一、二次設(shè)備的融合。將傳統(tǒng)變電站復(fù)雜的電回路進(jìn)行簡化，靈活運(yùn)用各種新型技術(shù)。

（2）網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備。利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)科技技術(shù)，將智能變電站的二次設(shè)備有機(jī)聯(lián)系起來，發(fā)揮信息的有效性與時(shí)效性，實(shí)現(xiàn)各設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸與資源共享，建立通暢的傳輸高速通道。

4 智能變電站的主要技術(shù)應(yīng)用

4.1 監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)的應(yīng)用

在智能變電站中，能夠?qū)﹄娋W(wǎng)運(yùn)行產(chǎn)生的數(shù)據(jù)、各種裝置的故障、信號的回路狀態(tài)等進(jìn)行獲取，并對獲取到的信息進(jìn)行信息融合。信息融合是指將得到的信息進(jìn)行分析整理，從而得到有效的信息。

4.2 防誤功能的應(yīng)用

智能變電系統(tǒng)在常規(guī)的防誤閉鎖上新增了防誤閉邏輯鎖。監(jiān)控中心通過接收到的命令對遠(yuǎn)動工作站進(jìn)行操作實(shí)現(xiàn)保護(hù)設(shè)備和后臺邏輯閉鎖，進(jìn)而管理開關(guān)、刀閘等設(shè)備。

4.3 智能警告和事故分析的應(yīng)用

前文提到智能變電系統(tǒng)中安裝了智能警告和事故分析決策系統(tǒng)，即對故障警告信息進(jìn)行提取、判斷和處理。當(dāng)出現(xiàn)事故時(shí)，智能變電站能夠自動感應(yīng)出，于是會出現(xiàn)警告的小窗口，而且警告信號因重要性不同，會有不同等級的顏色，智能系統(tǒng)會自動檢測應(yīng)發(fā)出信號的顏色，將警告的內(nèi)容，原因等反饋在窗口頁面上對從業(yè)人員進(jìn)行提醒。

4.4 保護(hù)控制協(xié)同化的作用

（1）在變電站內(nèi)基本的控制與保護(hù)手段保留的前提下，建設(shè)站域保護(hù)，其要求是：保證繼電保護(hù)的四性原則、主/后備原則、近/遠(yuǎn)后備原則。站域保護(hù)宜全方位地綜合利用全站信息來提高保護(hù)性能，且適應(yīng)變電站的各種運(yùn)行方式和變電站分階段建設(shè)的模式。站域保護(hù)實(shí)現(xiàn)全站的快速且有選擇性的后備保護(hù)。（2）綜合利用FACTS、變壓器調(diào)壓、無功補(bǔ)償設(shè)備投切等手段，將在站內(nèi)和站間收集處理的信息進(jìn)行高速傳輸，控制和優(yōu)化站間設(shè)備，使整體系統(tǒng)高速有效的發(fā)展運(yùn)行。

5 智能變電系統(tǒng)在應(yīng)用中應(yīng)注意的問題

智能變電系統(tǒng)的應(yīng)用無疑是使變電站的運(yùn)行效率得到了很大的保障，但是就安全性而言，還需要注意一下幾點(diǎn)：

（1）為了避免一些不必要的意外，應(yīng)該對智能變電站的設(shè)備進(jìn)行檢測，一旦出現(xiàn)有安全隱患的設(shè)備就應(yīng)該立即處理，同時(shí)還要做安全防備，對設(shè)備進(jìn)行隔離處理后，才能進(jìn)行智能變電站的檢修工作。（2）工作票自動管理系統(tǒng)必須能夠在接受調(diào)度員的安排下，自動地生成相關(guān)內(nèi)容，并且可以和順序控制步驟相互監(jiān)控。確保實(shí)施步驟的合理性。（3）對站內(nèi)的主要設(shè)備通過在線監(jiān)控和實(shí)時(shí)分析診斷進(jìn)行監(jiān)測。如果信息一體化與監(jiān)控系統(tǒng)同處一個平臺，就會嚴(yán)重妨礙站內(nèi)其他設(shè)備的運(yùn)行效果，所以要求信息一體化必須具有獨(dú)立性，且應(yīng)該規(guī)范數(shù)據(jù)的搜集、訪問等。（4）智能化一次設(shè)備的研究。由于我國對智能化一次設(shè)備的認(rèn)識和研究比較晚，所以國內(nèi)目前能夠提供智能化一次設(shè)備的廠家很少，這對智能變電站的發(fā)展來說是個客觀存在的難題。要想發(fā)展智能變電站，就必須解決這個問題。因?yàn)橹悄芤淮卧O(shè)備是智能變電站的基礎(chǔ)部分，沒有它，智能變電站就不存在。所以，引進(jìn)國外的智能化一次設(shè)備，以及學(xué)習(xí)研究一次設(shè)備成為我國智能變電站發(fā)展工作的重中之重。

6 結(jié)束語

綜上所述，我們對于智能變電站有了一定的認(rèn)識，也能了解它對于我國電力發(fā)展的重要性。國家應(yīng)該重視智能變電站的發(fā)展，但同時(shí)，也應(yīng)該注意整個電力系統(tǒng)的運(yùn)營方向，不要一味地鄙棄傳統(tǒng)變電站，追求新技術(shù)的智能變電站，統(tǒng)籌兼顧，貫穿社會整體資源，選擇一條科學(xué)、持續(xù)的路發(fā)展。相關(guān)人員應(yīng)深刻認(rèn)識到自身不足，不斷學(xué)習(xí)探索，創(chuàng)造出我國智能變電站的輝煌。

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