智能變電站關鍵技術及其構建方式

李頌

變電站是國家電網的重要組成部分之一，本文對常規(guī)變電站與智能化變電站間所存在的差異進行了探討，并對智能變電站關鍵技術與構建及其實際工程實施等關鍵問題進行了詳盡探討，希望通過本文對智能變電站關鍵技術及其構建方式的深入探討，能為我國智能電力系統(tǒng)的構建添磚加瓦。

近年來，智能技術發(fā)展迅速，常規(guī)變電站已難以滿足人們日常的生活與工作所需。智能變電站與常規(guī)變電站相比頗具優(yōu)勢，其技術先進、安全系數(shù)高、穩(wěn)定性強等。簡言之，智能變電站為國家電網提供了發(fā)展方向，同時智能電網的建設亦離不開智能變電站。基于此背景，本文對智能化變電站與常規(guī)變電站兩者進行了對比，并對其構建進行了深入探討，以為國家電網的智能化發(fā)展提供物理基礎。

1.智能化變電站與常規(guī)變電站的區(qū)別

智能變電站指的是運用先進的技術手段，以低碳環(huán)保作為構建原則，并結合信息數(shù)字資源、網絡平臺及信息共享平臺，智能化完成對電力數(shù)據(jù)的信息記錄、檢測、計算、處理等相關工作，并根據(jù)當?shù)氐膶嶋H需求對電網進行自動控制與智能調節(jié)，并根據(jù)所得數(shù)據(jù)信息對變電站的運行狀況進行分析與調節(jié)。

從變電站的基本結構來看，常規(guī)變電站普遍采用綜自系統(tǒng)，該系統(tǒng)中的設備不存在層次，而智能變電站的基本架構則是由過程層、間隔層和站控層組成。一次設備和相關設備被稱為過程層，該層主要用于連接各智能單元，最后通過各部分的相互協(xié)作，最終實現(xiàn)變電站的終端智能化。智能設備適用性強，可用于電網監(jiān)測、電力分配、電力傳輸?shù)确矫妗５Ｒ?guī)變電站系統(tǒng)結構簡單，不存在結構劃分，因此其信息采集、處理等相關工作需借助大量電纜來完成，此種連接方式不能實現(xiàn)對變電站設備間的有效隔離，大量相互交叉的電纜也不利于變電站的故障診斷，易造成二次系統(tǒng)的損傷。

由上文可知，常規(guī)變電站系統(tǒng)中缺乏層次劃分，其二次裝置與電站設備及通信規(guī)約種類繁多。當前，我國變電站中常見的通信協(xié)議有DNP，104，MODBUS等，由于通訊協(xié)議的多樣化，使得“四遙”系統(tǒng)缺乏穩(wěn)定性，從而導致電網變電站裝置間的相互協(xié)作受到阻礙?；诖饲闆r，國際電工委員會將IEC 61860作為通信標準，從而使得智能化變電站更加標準化與智能化。

2.智能變電站關鍵技術與構建

2.1 智能一次設備的實現(xiàn)

一次設備是智能變電站的主要組成部分，該項設備的智能化程度是判斷變電站自動化與標準化程度的重要依據(jù)，換句話說，該項設備的智能化程度是影響智能電網的整體水平的主要因素。在實現(xiàn)一次設備的智能化過程中，相關工作人員需確定監(jiān)測范圍，并明確數(shù)據(jù)采集內容，對設備狀態(tài)及其監(jiān)測結果進行全面分析與研究，此后才能有效完成對變電站設備的定時維護與檢修。

變壓器是變電站的關鍵設備，智能化變電站采用內嵌式變壓器的安裝方式，從而實現(xiàn)各單元傳感器間的信息交流，變壓器運行狀態(tài)的監(jiān)測、設備的定期維護及故障預警等亦離不開變壓器的正常運行，其集成智能組件的主變壓器結構如圖1所示。

2.2 二次設備網絡化的實現(xiàn)方式

根據(jù)相關智能變電站設計規(guī)范可知，二次設備主要采用三層兩網的組合方式。但某些智能化變電站由于地形、天氣等因素影響，使得其網絡設計存在一定缺陷，導致未能實現(xiàn)二次設備的網絡智能化。在變電站設計、施工的相關規(guī)范出臺前，某些地區(qū)的網絡設計并不符合相關規(guī)定。二次設備站的網絡通信采用“四網于一”及“一網三層的”組網方式，從而實現(xiàn)采樣測量值與制造報文規(guī)范報文的同網傳輸，及IEEE 1688的對時報文同網傳輸。除此之外，二次設備網絡化的實現(xiàn)還能將變電站的控制層設備及其保護測控系統(tǒng)都納入該層，從而實現(xiàn)二次設備網絡化與自動化，其自動化系統(tǒng)結構如圖2所示。

3.現(xiàn)階段工程實施的關鍵問題

3.1 動態(tài)數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理是變電站智能化工程建設的主要工作內容之一，變電站的正常運行離不開動態(tài)數(shù)據(jù)處理工作。當前，我國正處于網絡大數(shù)據(jù)時代，通過對動態(tài)數(shù)據(jù)的處理，為變電站智能化的構建提供了豐富的數(shù)據(jù)資源，此外，變電站監(jiān)控功能還能為其系統(tǒng)故障診斷提供參考數(shù)據(jù)，從而保證電網系統(tǒng)的安全運行。

3.2 高精度時鐘同步技術

高精度時鐘同步技術主要用于采集相關電力數(shù)據(jù)，且得到高精度的相關數(shù)據(jù)。只有數(shù)據(jù)資源的準確性和完整性得到保證，才能實現(xiàn)對各個控制單元格的全面監(jiān)控及各設備間的數(shù)據(jù)傳遞。常規(guī)變電站的數(shù)據(jù)采集及處理模式已不能滿足當前變電站的時鐘精度標準。因此，相關電力工作人員需及時采取相關措施，進一步成熟與完善高精度時鐘同步技術。

簡言之，智能技術在我國正處于快速發(fā)展階段，基于此背景，筆者詳盡闡述了智能化變電站與常規(guī)變電站的區(qū)別，并分析了智能變電站的優(yōu)勢，闡述了智能變電站關鍵技術與構建內容。本文通過對智能變電站關鍵技術及其構建方式的探討，以期為我國電網的整體智能化構建奠定基礎。