智能變電站發(fā)展與未來(lái)

馬浩雍

（沈陽(yáng)市遼中區(qū)第一私立高級(jí)中學(xué)，遼寧 沈陽(yáng) 110000）

目前，我國(guó)的電力部門(mén)有多種發(fā)電方式。智能化系統(tǒng)的出現(xiàn)，將各種發(fā)電方式有效整合到一起，不同能源轉(zhuǎn)換成的電能，在智能系統(tǒng)的輔助下，順利接入大電網(wǎng)。各地區(qū)的電力輸送效率明顯提升，電力部門(mén)在資源整合工作上進(jìn)步很大?？梢钥闯觯悄芑悄壳半娋W(wǎng)發(fā)展的主要研究方向。

1 簡(jiǎn)要介紹

（1）概念。智能區(qū)別于傳統(tǒng)的人工操作，其信息采集、數(shù)據(jù)傳輸?shù)冗^(guò)程都是依靠先進(jìn)的技術(shù)和自動(dòng)化程度較高的設(shè)備完成。將智能系統(tǒng)運(yùn)用到變電站當(dāng)中時(shí)，電網(wǎng)調(diào)度、分析決策等多項(xiàng)事宜都可以在網(wǎng)上完成。不同地區(qū)變電站能夠?qū)崿F(xiàn)信息共享，且在智能化系統(tǒng)的輔助下，信息傳輸?shù)陌踩玫奖ＷC。變電站的工作效率明顯提升，電網(wǎng)處于綠色、高效的環(huán)境之下。

（2）系統(tǒng)發(fā)展歷程。通過(guò)對(duì)我國(guó)變電站的了解，筆者最終將電力系統(tǒng)的發(fā)展歸結(jié)為以下2個(gè)方面：變電技術(shù)的發(fā)展。電能在我國(guó)的運(yùn)用可追溯到上個(gè)世紀(jì)，發(fā)展初期晶體管等分立元件被運(yùn)用到電力系統(tǒng)當(dāng)中，利用相應(yīng)技術(shù)可將晶體管冗余到模擬線路當(dāng)中，這對(duì)電網(wǎng)的合理規(guī)劃起到很好的促進(jìn)作用。在科技的不斷發(fā)展之下，微處理器被運(yùn)用到電網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中，此時(shí)的電網(wǎng)已經(jīng)初步具備智能化的雛形，在微處理裝置的輔助下，電網(wǎng)可以自動(dòng)檢查故障的位置，并通過(guò)分析故障原因提供合理的解決方案。集成化、高效化成為現(xiàn)代變電站的顯著特征，每個(gè)系統(tǒng)相互獨(dú)立卻又有機(jī)的統(tǒng)一在一起，電網(wǎng)監(jiān)測(cè)和故障排查工作聯(lián)系緊密，當(dāng)監(jiān)測(cè)到電力系統(tǒng)故障時(shí)，智能系統(tǒng)將快速隔離故障位置，確保其他部分的電力傳輸正常穩(wěn)定運(yùn)行。

功能結(jié)構(gòu)的發(fā)展。在不斷完善之下，變電系統(tǒng)的功能逐漸增多，在傳統(tǒng)保護(hù)功能的基礎(chǔ)上，新增診斷、電壓控制等功能。目前我國(guó)變電站中，最常用的結(jié)構(gòu)形式包括以下幾類：集中式。即設(shè)置一個(gè)終端管理系統(tǒng)，通過(guò)計(jì)算機(jī)、通信等多種技術(shù)將各項(xiàng)控制工作集成到一起。此種結(jié)構(gòu)只需要一個(gè)較小的集成電路，所占空間較小，結(jié)構(gòu)緊湊。但不能將各系統(tǒng)的工作分離開(kāi)來(lái)，當(dāng)某個(gè)系統(tǒng)故障，其它系統(tǒng)也會(huì)受到影響，安全程度較低；在集中式的基礎(chǔ)上，融入分散結(jié)構(gòu)。將測(cè)控單元、保護(hù)裝置分散安裝，避免兩者相互影響，進(jìn)而提升電網(wǎng)運(yùn)行的安全性；分散式。此種結(jié)構(gòu)將各類裝置分散開(kāi)來(lái)，通過(guò)智能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息互通，開(kāi)關(guān)、母線等都有相互獨(dú)立的單元，其通信過(guò)程由串行接口實(shí)現(xiàn)。此結(jié)構(gòu)的安全程度較高，且不需要繁瑣的人工操作。

（3）現(xiàn)存問(wèn)題?，F(xiàn)階段，我國(guó)電網(wǎng)的智能化還在探索階段，其還有較大的發(fā)展空間，其問(wèn)題主要包括以下2點(diǎn)：兼容性不高。智能化系統(tǒng)用到的很多零部件，是由不同廠家生產(chǎn)，在沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的情況下，零件組合到一起可能會(huì)出現(xiàn)不兼容的情況，這會(huì)嚴(yán)重阻礙正常的信息傳輸過(guò)程；為出臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)化的政策，很多廠家和電力部門(mén)在溝通時(shí)觀點(diǎn)不能達(dá)到一致，生產(chǎn)出的系統(tǒng)部件不能滿足電網(wǎng)需求。

2 優(yōu)勢(shì)概述

對(duì)于傳統(tǒng)的變電站，融入智能系統(tǒng)的電網(wǎng)具備自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，傳輸信息等能力，并且能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)的運(yùn)行情況，自動(dòng)調(diào)整內(nèi)部電壓，保證電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。其優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)為：各類系統(tǒng)非常先進(jìn)，集成化程度高；設(shè)備精密，且美觀牢固，具有較長(zhǎng)的壽命。此外，智能系統(tǒng)該表現(xiàn)出如下更好的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

（1）精確化程度高。智能變電站可以使用各種光電變壓器來(lái)克服傳統(tǒng)變壓器的缺點(diǎn)。靈敏性明顯增強(qiáng)，傳感裝置的整體性能得到優(yōu)化，可用于高速遙感和遙測(cè)系統(tǒng)，如保護(hù)和監(jiān)測(cè)。提高測(cè)量精度，保證準(zhǔn)確率。

（2）實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。智能即為自動(dòng)化，是指在沒(méi)有人工看護(hù)的情況下，系統(tǒng)能夠根據(jù)電網(wǎng)的實(shí)際情況，作出簡(jiǎn)單的反應(yīng)。自動(dòng)化系統(tǒng)通常和檢測(cè)系統(tǒng)的工作是同步的，監(jiān)測(cè)裝置將電網(wǎng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)向控制終端傳輸，智能終端通過(guò)分析確定電網(wǎng)的實(shí)際情況，并根據(jù)分析結(jié)果向各系統(tǒng)下達(dá)相應(yīng)的調(diào)節(jié)指令。電網(wǎng)系統(tǒng)在指令的指導(dǎo)下，完成相應(yīng)的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換過(guò)程。從數(shù)據(jù)采集到系統(tǒng)轉(zhuǎn)換，此過(guò)程并不需要工作人員手動(dòng)操作。

（3）提高電網(wǎng)穩(wěn)定性。目前我國(guó)對(duì)電能的需求量呈現(xiàn)出連年增長(zhǎng)的趨勢(shì)，為滿足人們更高的需求，電力部門(mén)將電網(wǎng)的容量不斷增加。同時(shí)為保證電能傳輸過(guò)程的安全穩(wěn)定，又新增很多功率承載元件，電力元件的增加使得電力系統(tǒng)產(chǎn)生大量諧波，諧波的存在會(huì)降低電能傳輸?shù)姆€(wěn)定性。在此情況下，智能系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，有效消減諧波的同時(shí)保證電能傳輸?shù)馁|(zhì)量。

（4）通信質(zhì)量提升。變電站管理過(guò)程中融入智能系統(tǒng)，將測(cè)量、分析和控制過(guò)程集中到一起，系統(tǒng)間的信息傳遞非常通暢，且將傳統(tǒng)信息傳輸?shù)臏笮匀毕輳氐捉鉀Q。系統(tǒng)能夠分析電力傳輸?shù)膶?shí)時(shí)情況，自動(dòng)選擇最適合的通信通道，保證各個(gè)模塊之間的信息傳遞準(zhǔn)確、高效，且傳輸過(guò)程不會(huì)受到外界電磁波的干擾，信息很少會(huì)出現(xiàn)失真現(xiàn)象。

（5）實(shí)時(shí)監(jiān)控。智能變電站具有對(duì)主電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，同時(shí)收集運(yùn)行信息，將信息向存儲(chǔ)單元和控制終端傳遞的功能。為優(yōu)化電能傳輸質(zhì)量和設(shè)備操作提供有力的數(shù)據(jù)支撐，并可監(jiān)控電網(wǎng)運(yùn)行中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)。分析和處理實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)的故障，并將故障檢修過(guò)程記錄下來(lái)，為以后的檢修工作提供參考。

（6）兼容性強(qiáng)。隨著電能需求量的逐漸增加，風(fēng)力、太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)逐漸成熟，其提供的電能也被接入大電網(wǎng)中，這就要求電網(wǎng)具有較強(qiáng)的兼容性。智能系統(tǒng)的出現(xiàn)，很好地解決了這一問(wèn)題，其能夠平衡廠商、電廠和用戶間的關(guān)系，同時(shí)將各類電網(wǎng)保持在相對(duì)平衡的狀態(tài)，電網(wǎng)的兼容性明顯增強(qiáng)。

3 發(fā)展及前景

（1）發(fā)展現(xiàn)狀。在傳統(tǒng)變電站的基礎(chǔ)上，融入智能系統(tǒng)，使得現(xiàn)代電網(wǎng)的穩(wěn)定性明顯提升。與其他行業(yè)相比，智能變電站非常適應(yīng)我國(guó)現(xiàn)階段的電力部門(mén)發(fā)展，因此其推廣過(guò)程十分順利。智能電網(wǎng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)的區(qū)別主要體現(xiàn)在以下幾方面：設(shè)備智能。用于電網(wǎng)運(yùn)行的某些設(shè)備，其內(nèi)部安裝有智能芯片，可對(duì)電力系統(tǒng)出現(xiàn)的某些故障做出簡(jiǎn)單的反應(yīng)。當(dāng)自身反應(yīng)機(jī)制不能應(yīng)對(duì)故障時(shí)，設(shè)備會(huì)自動(dòng)斷電，處于待機(jī)狀態(tài)，將電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失降到最低；信息傳輸及時(shí)。此過(guò)程主要依賴于強(qiáng)大的通信技術(shù)，如光纖通信。地區(qū)間各變電站之間信息互通，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電力資源的最優(yōu)化調(diào)度，避免電能浪費(fèi)；狀態(tài)監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)過(guò)程是由各種傳感裝置完成的，如電壓、電流等傳感器，設(shè)備和電能傳輸?shù)臓顟B(tài)處于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)之下，工作人員可根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)可能發(fā)生的故障，從而有針對(duì)性地采取防護(hù)措施，減少故障發(fā)生的頻次。

（2）前景分析。在信息技術(shù)快速發(fā)展的現(xiàn)代社會(huì)中，變電站的智能化改造是電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)?；趯?duì)現(xiàn)階段電網(wǎng)運(yùn)行的考察，筆者對(duì)變電站未來(lái)的發(fā)展方向做出以下預(yù)測(cè)：集成化。傳統(tǒng)的機(jī)電保護(hù)器只包括相應(yīng)的集成電路。未來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)將被集成到集成電路中。在測(cè)控過(guò)程中，計(jì)算機(jī)會(huì)將各項(xiàng)數(shù)據(jù)記錄下來(lái)，整理后傳輸?shù)较鄳?yīng)的存儲(chǔ)單元。當(dāng)電網(wǎng)某一部位的運(yùn)行出現(xiàn)故障時(shí)，計(jì)算機(jī)可充當(dāng)信息交流的媒介，及時(shí)向控制終端反饋故障情況，這對(duì)縮短故障維修時(shí)間有很大的促進(jìn)作用。此外，在相關(guān)技術(shù)的相互配合下，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)故障的預(yù)測(cè)，減少電網(wǎng)故障頻率，進(jìn)而降低維修成本。

在智能電網(wǎng)的不斷發(fā)展之下，我國(guó)已經(jīng)認(rèn)識(shí)到產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的重要性，并且已經(jīng)開(kāi)始著手完善相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。相信在對(duì)零部件型號(hào)、規(guī)格等的嚴(yán)格規(guī)范下，系統(tǒng)組裝后兼容性會(huì)有很大提升，電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、流暢性會(huì)大大增加。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，是對(duì)變電站智能化的相關(guān)介紹，首先對(duì)其定義和系統(tǒng)發(fā)展歷程進(jìn)行介紹，其次總結(jié)了當(dāng)前智能電網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)，最后分析了變電站未來(lái)的發(fā)展方向。從中可以看出智能化在變電站管理中發(fā)揮的重要作用。在傳感器、通信等多種技術(shù)的共同輔助下，人工操作明顯減少，數(shù)據(jù)記錄、系統(tǒng)更換等過(guò)程誤差率降低。