淺論500kV智能變電站

呂勤　吳潁俐　歐陽(yáng)德剛

摘 要 時(shí)代的發(fā)展各行各業(yè)都面臨很多的挑戰(zhàn)，電力部門同樣也不能避免。在國(guó)家電網(wǎng)建設(shè)的過程中，智能變電站的運(yùn)用就是很有效的解決方案。

關(guān)鍵詞 500kV智能變電站 互操作性 節(jié)能

一、智能化變電站發(fā)展概論及課題探求背景

變電站數(shù)字化的觀點(diǎn)中全站統(tǒng)一的數(shù)據(jù)是基于IEC61850要求。IEC61850要求的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于：第一，衡量的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一化，IEC61850要求在MMS的基礎(chǔ)上去設(shè)立整套能夠與電力體系匹配的通信接口ACSI，與IEC61850需求相吻合的廠家，其產(chǎn)品可輕松達(dá)到互操作性。第二，簡(jiǎn)潔直觀，IEC61850中各個(gè)數(shù)據(jù)均附自帶名詞與類別，避免了易引發(fā)數(shù)據(jù)類型及型號(hào)的混淆的情況發(fā)生。同時(shí)借鑒了面向?qū)ο缶幊痰乃季S，是用戶可以簡(jiǎn)略直觀的讀懂裝置所通報(bào)的信息。第三，規(guī)約調(diào)試方便。IEC61850強(qiáng)調(diào)了一致性測(cè)試，可以使不同廠家的電氣設(shè)備都能與整個(gè)系統(tǒng)兼容。

傳統(tǒng)電網(wǎng)將信息化傳輸置于關(guān)鍵位置，而智能化電站及其電網(wǎng)所重視的是能夠達(dá)成信息采集的交互性，信息間的互換互用是智能電網(wǎng)所重視的，智能化操作同樣是智能電網(wǎng)所重視的核心。確切道來，智能化電網(wǎng)的信息互用就是在采集信息交互共享的基礎(chǔ)上去完成的，以上所述是電力企業(yè)必成大信息平臺(tái)的基礎(chǔ)，并且還將會(huì)在此基礎(chǔ)上去開發(fā)智能電網(wǎng)所要求的不同效用。至此智能變電站是采用先進(jìn)技術(shù)、可依賴、環(huán)保性的智能化設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息同享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，主動(dòng)完成狀態(tài)監(jiān)測(cè)、測(cè)量、計(jì)量和保護(hù)等基礎(chǔ)性效能，同時(shí)還可依據(jù)電網(wǎng)需要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、調(diào)節(jié)、聯(lián)合互動(dòng)等高級(jí)效能性的變電站，在變電技術(shù)與智能電網(wǎng)計(jì)劃雙重推進(jìn)下，智能化變電站將會(huì)成為日后新建變電站的趨勢(shì)。

二、研究智能化變電站的意義

進(jìn)入21世紀(jì)以來，國(guó)內(nèi)外電力行業(yè)、科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)展開了一系列科研與實(shí)踐，對(duì)將來電網(wǎng)的成長(zhǎng)模式進(jìn)行了積極的展望和努力摸索。智能電網(wǎng)的理念已漸漸形成，扶植智能電網(wǎng)在確保能源安全性、適應(yīng)氣候變化、增進(jìn)節(jié)能減排、促進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)、提高服務(wù)水平都具備重大意義，是優(yōu)化能源布局、開發(fā)利用潔凈能源的迫切需求，是促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的最優(yōu)選擇，是電力工業(yè)科學(xué)成長(zhǎng)的偉大實(shí)踐。

當(dāng)代，智能電網(wǎng)發(fā)展已上升到國(guó)家策略的高度上，因?yàn)樗亲鳛閲?guó)家電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。按照國(guó)家電網(wǎng)智能化計(jì)劃，主要從發(fā)電→輸送→電壓轉(zhuǎn)換→適配電壓→用電→調(diào)劑，這六個(gè)關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的智能化。對(duì)變電這塊，智能電網(wǎng)計(jì)劃的方針一是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的全面收集和實(shí)時(shí)共享，支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)控制和智能調(diào)節(jié)，二是實(shí)現(xiàn)變電裝置信息和保護(hù)與電力調(diào)節(jié)的全面互動(dòng)，三是信息在站內(nèi)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化通信、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化、高級(jí)操作互動(dòng)化。

智能變電站作為變電最為關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，更是智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)。變電站的現(xiàn)代化是維持智能電網(wǎng)不斷進(jìn)步的源泉，智能變電站的扶植標(biāo)準(zhǔn)與技能水平，是電網(wǎng)扶植規(guī)劃中的關(guān)鍵，兩者之間形成了一種相輔相成的緊密關(guān)系。對(duì)智能變電站計(jì)劃進(jìn)行系統(tǒng)研究，構(gòu)建技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)的智能變電站有著重大意義。

三、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

（一）國(guó)外智能化變電站發(fā)展概況

國(guó)外實(shí)力較為雄厚的電力設(shè)備公司ABB、SIEMENS 等，已興辦了整套數(shù)字化變電站一次二次裝置，并最終獲得了成功的運(yùn)用。在 IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)的擬定過程當(dāng)中，進(jìn)行了各家裝置間的互操作實(shí)驗(yàn)并在樹模變電站獲得利用。外商已開發(fā)適合IEC61850 需求的智能電子裝置，不僅有維護(hù)裝置，還結(jié)合器件尺度進(jìn)行裝配，如智能斷路器。1998～2000 年兩年間，ABB、ALSTON 和 SIEMENS 合作在德國(guó)試驗(yàn)了由 ABB 為主控站經(jīng)由過程層在以太網(wǎng)上實(shí)現(xiàn) IEC61850-8-1 來貫串 ABB、ALSTON 和 SIEMENS 的裝置。2000年后在加拿大，ABB 和 SIEMENS 實(shí)驗(yàn)了間隔層裝配的互操作試驗(yàn)。2002 年初，ABB 和 SIEMENS 在美國(guó)舉行了抽樣值傳送互操作試驗(yàn)，同年的9月，此兩個(gè)公司又依次實(shí)行了跳閘和抽樣值互操作性試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)成果良好。2002～2004 年，ABB、ALSTON 和 SIEMENS 在德國(guó)柏林實(shí)行了間隔層裝備的互操作試驗(yàn)，此次良好的試驗(yàn)成果有力驗(yàn)證了互操作性和簡(jiǎn)化工作難度的可行性。

（二）國(guó)內(nèi)智能化變電站的進(jìn)程

在我國(guó)，信息、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)不斷進(jìn)步，在這個(gè)潮流中電站智能化也在電網(wǎng)智能化領(lǐng)域獲得普遍應(yīng)用。北京在1954年完成第一個(gè)可遙控的全過程控制的變電站，截至50年代末，全球無(wú)人值班化的變電站已多達(dá)數(shù)十個(gè)。20世紀(jì)60年代，電子行業(yè)的飛速發(fā)展，很多國(guó)家都開始基于計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)收集和監(jiān)控體系SCADA的研制，70年代基于微處理器工藝的微機(jī)型遠(yuǎn)動(dòng)裝置問世。微機(jī)型遠(yuǎn)動(dòng)裝置在牢固性、性能與性價(jià)比層面中，相較傳統(tǒng)的配電裝置來說具備非常大的優(yōu)勢(shì)，是以其優(yōu)勢(shì)取得廣泛使用的。80年代中期我國(guó)那時(shí)從英國(guó)引進(jìn)了采取“問答式”傳輸規(guī)約的遠(yuǎn)動(dòng)終端裝置和調(diào)度的自動(dòng)化，國(guó)內(nèi)各技術(shù)優(yōu)質(zhì)企業(yè)結(jié)合對(duì)這些裝置展開技術(shù)引進(jìn)和消化，在此基礎(chǔ)上誕生了一系列的新產(chǎn)物，并達(dá)到那時(shí)國(guó)際中流技術(shù)程度，而且我國(guó)那時(shí)已開始了微機(jī)型繼電保護(hù)裝置的研究，成果的實(shí)用化程度也不斷的進(jìn)步。在微機(jī)型線路維護(hù)普遍利用的同時(shí)，微機(jī)型的元件保護(hù)、微機(jī)型的故障錄波器等裝置也在電力系統(tǒng)中投入了應(yīng)用。這些微機(jī)型智能裝置的普遍應(yīng)用，是變電站綜合自動(dòng)化理論發(fā)展的一個(gè)最基本的技術(shù)。到90年代中期外國(guó)的微機(jī)型裝置慢慢走向成熟，變電站內(nèi)的微機(jī)化保護(hù)和節(jié)能裝置的使用量也大幅度上升，數(shù)字化的變電站慢慢提到了日程上來。

到20世紀(jì)末，國(guó)家電網(wǎng)公司的頑強(qiáng)智能電網(wǎng)的提出，外加觀望智能變電站的成長(zhǎng)和扶植程序，到2020年，建成同一的智能電網(wǎng)。在國(guó)內(nèi)二次設(shè)備的廠家發(fā)展很快，一次廠家的技術(shù)水平落后于二次廠家，如斷路器通常是經(jīng)由二次廠家供給智能控制柜將一次廠家的設(shè)備接入過程層采集數(shù)據(jù)及各類信息。如今工程上多采取智能控制柜現(xiàn)場(chǎng)安置方案，此后會(huì)有進(jìn)一步發(fā)展，智能控制柜會(huì)被安置在斷路器的匯控柜內(nèi)。針對(duì)智能變電站扶植的近況，國(guó)家電網(wǎng)各部門出了一系列工藝文件，如智能電網(wǎng)部的《智能變電站技術(shù)導(dǎo)則》《高壓裝備智能化導(dǎo)則》《變電站智能化革新規(guī)范》《智能變電站設(shè)計(jì)》等。國(guó)家電網(wǎng)公司將從各個(gè)方面，逐步推動(dòng)變電站數(shù)字化的過程。

（作者單位為國(guó)網(wǎng)湖北省電力公司檢修公司鄂中運(yùn)維分部）

[作者簡(jiǎn)介：呂勤（1986—），女，湖北武漢人，助理工程師，主要研究方向：變電運(yùn)維。吳潁俐（1973—），女，湖北恩施人，工程師，主要研究方向：變電運(yùn)維。歐陽(yáng)德剛（1972—），男，湖北蔡甸人，助理工程師，主要研究方向：變電運(yùn)維。]

參考文獻(xiàn)

[1] 高翔.數(shù)字化變電站應(yīng)用技術(shù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2008：1-5.

[2] 楊奇遜.變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，1997，21（10）：7-9.

[3] 許曉慧.智能電網(wǎng)導(dǎo)論[M].北京：中國(guó)電力出版社，2009.