智能化變電站建設(shè)探討

李洪杰

(天津泰達(dá)電力有限公司 天津 300450)

我國的變電站主要有兩種，一種是傳統(tǒng)變電站，一種是正在興起的智能變電站。在我國電力系統(tǒng)中，傳統(tǒng)常規(guī)的變電站還占據(jù)著主體地位，但隨著信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，智能變電站正在興起，加快了我國變電站建設(shè)技術(shù)的發(fā)展步伐。

1 智化能變電站的基本概念

1.1 定義

智能變電站是運(yùn)用先進(jìn)數(shù)字化信息技術(shù)，既可以完成自動采集信息、計量信息、檢測信息等基礎(chǔ)功能，又具有自動控制、在線分析決策、智能調(diào)節(jié)、協(xié)同互動等高級功能，同時具有低碳環(huán)保、交互性好、高度集成、高度可靠等優(yōu)點(diǎn)的變電站。

1.2 體系結(jié)構(gòu)

智能變電站的體系結(jié)構(gòu)包括 3個層次，即過程層、間隔層、站控層。過程層主要是由一次設(shè)備及其所屬的智能組件組成；間隔層主要是由二次設(shè)備組成；站控層主要是由監(jiān)控通信等系統(tǒng)組成。

過程層：過程層的設(shè)備一般都是一對一連接，設(shè)備組成主要包括一次設(shè)備和智能組件，而智能組件一般由狀態(tài)單元、控制單元、保護(hù)單元、測量單元、計量單元、監(jiān)測單元中的一個或多個組成。

間隔層：間隔層主要是由保護(hù)系統(tǒng)、故障系統(tǒng)、錄波系統(tǒng)、計量系統(tǒng)等組成。它在站控層監(jiān)測系統(tǒng)遭到損壞失靈的情況下，還可以獨(dú)立自主地控制本層的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，是一種二次保護(hù)措施。它被安裝在每個間隔層的配置接口處，實(shí)現(xiàn)使用一個間隔數(shù)據(jù)后的再次作用，即在智能傳感器、控制器、遠(yuǎn)方輸入輸出之間通信。

站控層：站控層是由諸如控制系統(tǒng)、站域監(jiān)測系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和對時系統(tǒng)等子系統(tǒng)組成。它的功能必須高度集成化，可以全面進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和 SCADA(監(jiān)視控制)、電能量采集、控制保護(hù)信息等。

2 智能化變電站建設(shè)意義

2.1 良好的低碳環(huán)保效果

建設(shè)智能變電站時，新型的光纖電纜取代傳統(tǒng)的通信電纜，提高了信息傳輸能力，減少了通信電纜的數(shù)量，簡化了設(shè)計和安裝調(diào)試；數(shù)字量輸入輸出模塊的應(yīng)用，簡化了硬件系統(tǒng)；電子式傳感器取代傳統(tǒng)充油式傳感器，增強(qiáng)觀測的可控制性。無論哪種改善和取代，均降低了原始能源的損耗，提高了能源之間的轉(zhuǎn)化率，降低了建設(shè)和運(yùn)行成本。雖然在某種程度上還是會對環(huán)境造成一定的影響，但相比于傳統(tǒng)變電站，極大程度地減少了對環(huán)境的不良影響。

2.2 良好的交互性

智能變電站相比于傳統(tǒng)變電站交互性得到了極大的提高。它能對信息進(jìn)行采集和分析，進(jìn)而精準(zhǔn)可靠地回饋給電網(wǎng)，并且與電網(wǎng)的上級控制系統(tǒng)互動，確保電網(wǎng)安全、有效、穩(wěn)定地運(yùn)行。

2.3 高度可靠性

在滿足電能質(zhì)量的基礎(chǔ)上，客戶使用電能的最基本需求是安全、可靠、穩(wěn)定。智能變電站相比于傳統(tǒng)變電站不僅具有極高的可靠性，而且具有自我診斷、自我恢復(fù)的功能。這樣的功能在很大程度上能減少變電站故障的發(fā)生，并且在故障發(fā)生時進(jìn)行自我快速診斷、處理，極大地降低了故障所造成的影響，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的高質(zhì)量運(yùn)行。

3 智能化變電站建設(shè)發(fā)展趨勢

3.1 智能化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化

未來智能變電站發(fā)展的第一個重要趨勢就是設(shè)備更加智能化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化。通過提高設(shè)備智能化程度，使設(shè)備能夠基于少量功能代碼，實(shí)現(xiàn)自動配置甚至調(diào)試保護(hù)功能。通過提高二次設(shè)備接口標(biāo)準(zhǔn)化、功能模塊化程度，可以實(shí)現(xiàn)不同廠商設(shè)備之間的互換，設(shè)備的插件可以直接更換，從而簡化變電站的設(shè)計、基建等工作，進(jìn)一步提升設(shè)備管理水平以及利用效率。

3.2 保護(hù)裝置微型化、配置層級化

通過實(shí)現(xiàn)保護(hù)裝置微型化、單片機(jī)化，直接安裝在智能一次設(shè)備預(yù)留的接口上，減少設(shè)備數(shù)量和占地空間，精簡二次回路，從而降低缺陷發(fā)生次數(shù)；完善保護(hù)層級化配置，構(gòu)建廣域保護(hù)網(wǎng)絡(luò)，加強(qiáng)電網(wǎng)第一道防線與第二、三道防線之間的協(xié)作，構(gòu)建更嚴(yán)密的電網(wǎng)安全防護(hù)體系。

3.3 通信網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一化

站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一，簡化網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，即不再區(qū)分過程層網(wǎng)絡(luò)和站控層網(wǎng)絡(luò)，使站域級保護(hù)、多間隔設(shè)備(如故障錄波)、自動化后臺可以直接從這個統(tǒng)一的大網(wǎng)絡(luò)中獲取數(shù)據(jù)，減少傳輸延時，避免因中間環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題而引發(fā)二次系統(tǒng)故障。

3.4 檢修管理智能化

在目前已有的檢修壓板和檢修機(jī)制基礎(chǔ)上，增加保護(hù)狀態(tài)檢修功能程序。當(dāng)裝置處缺陷或定校，投入相關(guān)狀態(tài)檢修軟壓板，就可以自動實(shí)現(xiàn)批量軟壓板的投退、保護(hù)數(shù)據(jù)自動計算；同時發(fā)信給相關(guān)保護(hù)模塊或設(shè)備，屏蔽相關(guān)保護(hù)數(shù)據(jù)、退出相應(yīng)的保護(hù)功能，裝置自動完成相應(yīng)安全措施布置工作，減少人工作業(yè)，省時高效，不易出錯。

4 結(jié) 語

隨著技術(shù)不斷進(jìn)步，電網(wǎng)智能化趨勢愈發(fā)明顯，并成為全球電網(wǎng)未來發(fā)展的主要方向。在智能電網(wǎng)建設(shè)中，智能變電站是核心關(guān)鍵平臺。作為電網(wǎng)發(fā)展不可或缺的重要基礎(chǔ)和節(jié)點(diǎn)支撐，智能變電站建設(shè)將為實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、高效和綠色的目標(biāo)作出重要貢獻(xiàn)。