智能變電站關(guān)鍵技術(shù)及其構(gòu)建方式的探討

熊少波

【摘 要】隨著科技的發(fā)展，我國(guó)對(duì)于電力的需求量呈現(xiàn)出高度增長(zhǎng)的趨勢(shì)，使得電網(wǎng)與用戶的聯(lián)系越來(lái)越緊密。而且，隨著客戶對(duì)于電能質(zhì)量要求的不斷提高，傳統(tǒng)的電力網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)很難滿足用戶的需求。在這種情況下，智能電網(wǎng)的建設(shè)變得尤為重要。智能變電站作為智能電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)，能夠在很大程度上保障電網(wǎng)的質(zhì)量。因此，文章從智能變電站的基本信息入手，了解智能變電站的技術(shù)特征，并對(duì)其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入分析。

【關(guān)鍵詞】智能；變電站；關(guān)鍵技術(shù)；構(gòu)建方式

【中圖分類號(hào)】TM762 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2018）07-0041-02

0 引言

隨著電力行業(yè)的發(fā)展，越來(lái)越多的電力系統(tǒng)問(wèn)題開(kāi)始逐漸暴露出來(lái)，例如信息傳輸效率低、可靠性低、傳輸安全得不到保障等。為解決這些問(wèn)題，我國(guó)開(kāi)始提出智能電網(wǎng)這一發(fā)展戰(zhàn)略。通過(guò)對(duì)智能電網(wǎng)的靈活運(yùn)用，改變傳統(tǒng)電網(wǎng)的運(yùn)行模式，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的智能化與安全化控制。

1 智能變電站概述

智能變電站是指通過(guò)對(duì)先進(jìn)、環(huán)保、可靠設(shè)備的組合，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)自動(dòng)控制、在線分析及協(xié)同互動(dòng)等功能的變電站。與傳統(tǒng)變電站相比，智能變電站主要包括以下4種特點(diǎn)：{1}高度的可靠性。{2}較強(qiáng)的交互性。{3}高集成度。{4}低碳環(huán)保。這些特點(diǎn)的共同作用能夠在很大程度上提高變電站的工作效率，同時(shí)還能增強(qiáng)變電站的可靠性與安全性。

2 智能變電站技術(shù)特征

2.1 體系架構(gòu)

與傳統(tǒng)變電站相比，智能變電站的體系機(jī)構(gòu)更為緊湊，層次功能更加分明。目前，智能變電站的系統(tǒng)主要包含過(guò)程層、間隔層及站控層3個(gè)層次（如圖1所示）。這3個(gè)層次在獨(dú)立處理相關(guān)任務(wù)的同時(shí)，又能通過(guò)光纜的連接，合并為一個(gè)整體，以分工合作的形式處理整個(gè)變電站的相關(guān)工作。

第一層為過(guò)程層，它主要由合并單元、智能接口、電子式互感器及智能一次設(shè)備4個(gè)部分構(gòu)成，該系統(tǒng)層能夠完成變電站電能的傳輸、分配及保護(hù)等功能，還能在一定程度上對(duì)運(yùn)行設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。第二層為間隔層，該系統(tǒng)層主要按照斷路器的間隔進(jìn)行劃分，它主要由監(jiān)測(cè)與控制裝置、保護(hù)裝置及故障錄波等二次設(shè)備共同構(gòu)成，該層次能夠通過(guò)信息間隔處理，實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)方控制器、智能傳感器的通信。第三層為站控層。與上2層系統(tǒng)相比，該層系統(tǒng)的構(gòu)成與功能都更為復(fù)雜。站控層主要包括戰(zhàn)域控制、對(duì)時(shí)系統(tǒng)、服務(wù)站（工作站）及外部通信站4個(gè)子系統(tǒng)，而外部通信站又包括相鄰變電站、各級(jí)調(diào)度、用戶、電源4個(gè)部分。該層系統(tǒng)通過(guò)子系統(tǒng)與其他部件的共同處理，能夠?qū)σ淮卧O(shè)備或者全站設(shè)備進(jìn)行測(cè)量與控制，加強(qiáng)對(duì)站內(nèi)設(shè)備的協(xié)調(diào)能力。同時(shí)，它能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)全站數(shù)據(jù)的采集與保護(hù)，較大程度地提高了變電站的數(shù)字化程度。

2.2 智能設(shè)備與順序控制

智能設(shè)備是指電網(wǎng)的相關(guān)智能組件和高壓設(shè)備的有機(jī)結(jié)合設(shè)備，在智能電網(wǎng)的建設(shè)過(guò)程中，智能設(shè)備是不可缺少的一部分。首先，智能設(shè)備能夠?qū)?shù)字變電站的基礎(chǔ)設(shè)備功能進(jìn)行集成，并通過(guò)相關(guān)的評(píng)估與監(jiān)測(cè)手段，對(duì)相關(guān)設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行分析，從而在很大程度上提高智能設(shè)備的安全性。同時(shí)，它還能快速、準(zhǔn)確地診斷出相關(guān)設(shè)備的故障，為設(shè)備檢修提供一定技術(shù)保障的同時(shí)，減少了相關(guān)的維修管理成本。此外，目前我國(guó)智能設(shè)備在實(shí)際的操作過(guò)程中，通常按照一定的程序進(jìn)行操作的順序控制。在無(wú)人值班或者遠(yuǎn)端監(jiān)控中心，智能設(shè)備可以作為操作人員，按照預(yù)先的操作規(guī)則，對(duì)變電站所發(fā)出的相關(guān)控制指令進(jìn)行自動(dòng)化處理。該項(xiàng)技術(shù)不僅大大縮短了操作時(shí)間，提高操作效率，同時(shí)它還在很大程度上降低了操作失誤率，提高了操作的可靠性。

2.3 一次設(shè)備

一次設(shè)備是指用于直接生產(chǎn)、分配和使用電能的設(shè)備。一般情況下，一次設(shè)備主要包括生產(chǎn)和轉(zhuǎn)化電能的設(shè)備（如發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)）、接通和斷開(kāi)電路的開(kāi)關(guān)設(shè)備（如接觸器、熔斷器）、保護(hù)電器的設(shè)備（如電抗器、避雷器）及用于載流的導(dǎo)體（如電纜）等。而智能變電站的一次設(shè)備在保持原有變電站智能化特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步突顯出了一次設(shè)備的信息化特點(diǎn)，能夠隨時(shí)監(jiān)測(cè)與把握設(shè)備當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí)，智能變電站還具有一定的互動(dòng)能力。它能夠及時(shí)地與其他監(jiān)控及運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行信息交換，實(shí)現(xiàn)各設(shè)備之間的分工合作。

3 智能變電站的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 硬件集成技術(shù)

據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的變電器在信息收集和處理的過(guò)程中，通常需要借助外圍芯片和中央處理器的共同作用，且對(duì)于中央處理器的性能要求相對(duì)較高。而受到中央處理本身和其他硬件資源的共同影響，大量中央處理器的性能并不能達(dá)到信息處理的要求，在很大程度上影響了對(duì)信息的處理效率與處理質(zhì)量。而隨著電子科技技術(shù)的發(fā)展，智能電網(wǎng)中開(kāi)始出現(xiàn)了大量描述語(yǔ)言的硬件，這些硬件使得智能變電站的硬件系統(tǒng)開(kāi)始具有高度的集成化、自動(dòng)化特點(diǎn)，影響了以硬件形式的實(shí)現(xiàn)，在很大程度上提高了信息處理的準(zhǔn)確性，從根本上解決了傳統(tǒng)變電站信息傳送誤差大的問(wèn)題。

3.2 軟件技術(shù)

智能變電站的軟件構(gòu)件主要是指通過(guò)對(duì)代碼的分裝組合，能夠獨(dú)立或者協(xié)作實(shí)現(xiàn)特定功能的程序體。與傳統(tǒng)軟件相比，智能軟件系統(tǒng)不僅能夠?qū)π畔⑦M(jìn)行集成與測(cè)控，還能進(jìn)一步從而實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站系統(tǒng)的自動(dòng)重構(gòu)。而在軟件系統(tǒng)的構(gòu)建過(guò)程中，對(duì)軟件技術(shù)的靈活運(yùn)用是不可缺少的一部分。在軟件系統(tǒng)的構(gòu)建過(guò)程中，軟件技術(shù)所要解決和處理的問(wèn)題相對(duì)較多，其中包括軟件體系構(gòu)建、構(gòu)件的獲取與組裝等。通過(guò)對(duì)軟件構(gòu)件技術(shù)的靈活運(yùn)用，不僅能夠縮短開(kāi)發(fā)周期、減少開(kāi)發(fā)成本，還能通過(guò)系統(tǒng)功能的靈活分布，提高軟件系統(tǒng)的安全性。

3.3 信息管理存儲(chǔ)技術(shù)

為實(shí)現(xiàn)模型之間的信息交換、集成及調(diào)用等功能，提高信息傳輸效率，大量智能變電站開(kāi)始采用具有較強(qiáng)自愈恢復(fù)能力的信息平臺(tái)，而如何將這些收集的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)先級(jí)傳輸和就地存儲(chǔ)成為變電站所要解決的重要問(wèn)題。而信息優(yōu)先級(jí)傳輸與就地存儲(chǔ)的工作原理都是通過(guò)對(duì)信息粒度的劃分，將信息分為關(guān)鍵信息和非關(guān)鍵信息。關(guān)鍵信息可以通過(guò)信息優(yōu)先級(jí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)有效傳輸，非關(guān)鍵技術(shù)則被就地存儲(chǔ)。對(duì)信息的有效傳輸和就地存儲(chǔ)，能夠在很大程度上緩解網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)呢?fù)荷量，從而提高信息系統(tǒng)的工作效率。

3.4 標(biāo)準(zhǔn)的融合

目前，我國(guó)智能電網(wǎng)所包含的信息相對(duì)較多，種類也較為豐富，但不同智能電網(wǎng)在信息采集的過(guò)程中，對(duì)于理念的設(shè)計(jì)、模型的構(gòu)建及算法的不同，導(dǎo)致不同智能電網(wǎng)所采集的信息不同。而智能變電站在使用這些信息時(shí)，又不可避免地需要不同智能電網(wǎng)中的信息數(shù)據(jù)。在這種情況下，應(yīng)該實(shí)現(xiàn)各智能電網(wǎng)之間的網(wǎng)線連接，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的融合。而在標(biāo)準(zhǔn)融合的過(guò)程中，信息模型的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及體系化建設(shè)是基礎(chǔ)與前提。因此，為更好地發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)融合技術(shù)的作用，相關(guān)從業(yè)人員應(yīng)該構(gòu)建一個(gè)開(kāi)放性的通信渠道，為各元件之間的信息傳導(dǎo)提供必要的交流通道。在此基礎(chǔ)上，還應(yīng)該按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)定對(duì)已經(jīng)構(gòu)建的信息模型進(jìn)行進(jìn)一步細(xì)分與擴(kuò)充，充分發(fā)揮出信息模型的功能與作用。除此之外，還應(yīng)該對(duì)相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行統(tǒng)一，構(gòu)建一個(gè)多功能、多條約的規(guī)章庫(kù)，從而實(shí)現(xiàn)各功能系統(tǒng)之間的無(wú)縫連接與無(wú)縫通信。

3.5 分布式電源的保護(hù)控制技術(shù)

智能變電站中的分布式電源通常是一個(gè)獨(dú)立的模塊，它既能以孤網(wǎng)的形式運(yùn)行，也能與其他電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行。在智能變電站中，分布式電源的接入在很大程度上提高了電網(wǎng)的靈活性與傳輸效率。但與此同時(shí)，多源網(wǎng)絡(luò)的建立也從根本上打破了傳統(tǒng)設(shè)備所建立的配合關(guān)系，降低了電源的安全性。在這種情況下，電源保護(hù)控制技術(shù)的運(yùn)用則在很大程度上解決了這一問(wèn)題。在智能電網(wǎng)工作過(guò)程中，保護(hù)控制技術(shù)能夠?qū)⒎植际诫娫催M(jìn)行雙向引流，并通過(guò)大量引入內(nèi)部電子設(shè)備，使繼電保護(hù)系統(tǒng)能夠及時(shí)地對(duì)分布式電源故障做出反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)分布式電源的保護(hù)。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，在智能電網(wǎng)的構(gòu)建過(guò)程中，智能變電站的構(gòu)建與發(fā)展非常重要。但目前我國(guó)對(duì)于智能變電站的構(gòu)建還不夠成熟，對(duì)于一些重要技術(shù)的運(yùn)用也還不夠熟練。為解決這一問(wèn)題，相關(guān)部門在智能變電站的構(gòu)建過(guò)程中，應(yīng)該打破傳統(tǒng)的專業(yè)模式，將先進(jìn)的電子計(jì)算機(jī)技術(shù)運(yùn)用到智能變電站中，實(shí)現(xiàn)智能變電站的高效率、高質(zhì)量功能。

參 考 文 獻(xiàn)

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[責(zé)任編輯：鐘聲賢]