摘 要：智能電網(wǎng)一大基礎(chǔ)性環(huán)節(jié)就是智能變電站，而智能變電站是以數(shù)字化變電站為基礎(chǔ)的。本文首先介紹了智能變電站的定義及設(shè)計原則，在此基礎(chǔ)之上較為全面的闡述了智能變電站體系結(jié)構(gòu)及各層次的主要功能，并對其今后的應(yīng)用進行了展望。
　　關(guān)鍵詞：智能變電站 設(shè)計原則 結(jié)構(gòu)體系
　　中圖分類號：TM76；TM63文獻標識碼：A文章編號：1672-3791（2012）09（a）-0124-01
　　國家電網(wǎng)公司結(jié)合中國電網(wǎng)建設(shè)實際情況，于2009年5月提出了智能電網(wǎng)建設(shè)目標，而智能變電站是建設(shè)智能電網(wǎng)的一大關(guān)鍵性、基礎(chǔ)性環(huán)節(jié)，深入分析和探討智能變電站相關(guān)理論及應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實意義。
　　智能變電站不僅是智能電網(wǎng)的重要組成部分，同時也是實現(xiàn)風(fēng)能、太陽能等新能源接入電網(wǎng)的重要支撐。作為銜接智能電網(wǎng)發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度六大環(huán)節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)，智能變電站在技術(shù)和功能上能更好地滿足智能電網(wǎng)信息化、自動化、互動化的要求。智能變電站的建成投運，可大幅提升設(shè)備智能化水平和設(shè)備運行可靠性，實現(xiàn)無人值班和設(shè)備操作的自動化，提高資源使用和生產(chǎn)管理效率，運行更加經(jīng)濟、節(jié)能和環(huán)保。作為“十二五”開局之年的2011，同時也是智能電網(wǎng)進入全面建設(shè)階段的第一年，國家電網(wǎng)公司計劃將2011年2925億元的電網(wǎng)投資向智能建設(shè)方面傾斜，預(yù)計2011年將有約500億元用于智能化建設(shè)，同比增長150%。其中，智能電表仍是電網(wǎng)智能化建設(shè)的主要投資對象。與此同時，2011年國家電網(wǎng)公司還將完成兩批智能電網(wǎng)建設(shè)試點工程，加快推廣智能變電站、配電自動化、等重點項目。以青島220kV午山變電站為例，與普通變電站相比，按照設(shè)備使用壽命15年計算，可節(jié)約全壽命成本2240萬元。
　　1 智能變電站相關(guān)理論
　　1.1 智能變電站的定義
　　對于智能電網(wǎng)而言，現(xiàn)代高壓電力網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò)主題框架，中級及低級電網(wǎng)是重要基礎(chǔ)，借助現(xiàn)代化通信技術(shù)及信息平臺，確保包括發(fā)電、輸電、變電、配電以及調(diào)度等環(huán)節(jié)在內(nèi)的互動功能的切實實現(xiàn)，使電力流、商務(wù)流以及信息流等高度集成的現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)成為現(xiàn)實。智能變電站是建立在數(shù)字化變電站基礎(chǔ)之上的，借助智能化一次及二次系統(tǒng)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)分層實現(xiàn)。
　　1.2 智能變電站的技術(shù)基礎(chǔ)
　　優(yōu)越的綜合分析以及自動控制能力是智能變電站智能化的關(guān)鍵。以智能變電站技術(shù)導(dǎo)則為依據(jù)，在進行設(shè)計的過程中要按照以下原則進行。
　　第一，以DL/T1092的相關(guān)規(guī)定為設(shè)計和施工的依據(jù)，不但要符合DL/T755關(guān)于安全性和穩(wěn)定性的要求，而且還要符合GB/T14285繼電器關(guān)于靈活性、可靠性、選擇性以及速動性的標準；第二，嚴格按照DL/T860的規(guī)定設(shè)計智能變電站通信網(wǎng)絡(luò)及系統(tǒng)，此外還要構(gòu)建設(shè)計電網(wǎng)實時同步運行實時信息、保護信息、設(shè)備狀態(tài)以及電能質(zhì)量等數(shù)據(jù)和信息在內(nèi)的模型，以確?；A(chǔ)性數(shù)據(jù)完整性及統(tǒng)一性要求；第三，以DL/T5149的規(guī)定為標準設(shè)計智能變電站后臺監(jiān)控功能，同時確保測量、保護及控制單元符合GB/T13729、DL/T478、DL/T769以及GB/T14285的規(guī)定；第四，要想各級電網(wǎng)提供大力支持，確保運行的穩(wěn)定性、安全性及經(jīng)濟性；第五，相關(guān)功能符合集中控制及無人值守的標準，盡可能控制工作人員現(xiàn)場操作；第六，對性能進行全面的測量及評估；此外，還要構(gòu)建站內(nèi)全景數(shù)據(jù)統(tǒng)一化信息平臺、具有接入可再生能源的能力等。
　　1.3 智能變電站的體系結(jié)構(gòu)
　　當前我國的智能變電站體系結(jié)構(gòu)最為常見的是三層式，分別是站控層、間隔層以及設(shè)備層。其中，站控層主要設(shè)備包括計算機、操作站、維修站、人機設(shè)備、路由器以及服務(wù)器等；主要作用在于對變電站控制進行監(jiān)視，對繼電器設(shè)定值的變化進行記錄，此外還有自診斷、故障分析以及遠程監(jiān)控等功能；借助光纖局域網(wǎng)絡(luò)，站控層和間隔層間的通信得以實現(xiàn)，間隔層的主要包括監(jiān)控設(shè)備以及繼電保護設(shè)備，主要作用是借助本間隔數(shù)據(jù)控制一次設(shè)備，操作閉鎖以及繼電保護。保護及測控裝置借助GIS控制柜實現(xiàn)了一體化，利用光纖及以太網(wǎng)通信方式，不必再像之前那樣借助許多電纜來確保一次設(shè)備和二次設(shè)備之間的通信。間隔層及設(shè)備層間的數(shù)字通信是建立在一次設(shè)備智能化基礎(chǔ)之上的。
　　設(shè)備層主要包括高壓設(shè)備及智能組件，采用的是模塊化設(shè)計方案，其作用是變電站測量、保護、控制以及計量，智能組件又包括測量、檢測、保護、控制以及計量等單元。外置智能組件主要涉及到測控裝置、保護裝置以及狀態(tài)檢測等，智能設(shè)備可以采用的方式主要有三種：獨立運行的高壓設(shè)備配合外置智能組件；高壓設(shè)備加內(nèi)嵌式智能組件加外置智能組件；高壓設(shè)備配合內(nèi)嵌式智能組件。
　　系統(tǒng)層是由一系列的子系統(tǒng)構(gòu)成，主要是自動化系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、對時系統(tǒng)以及站域控制系統(tǒng)等。系統(tǒng)層可以處理基本數(shù)據(jù)，變電站中與智能設(shè)備相關(guān)聯(lián)的信息主要是借助智能組件取得并加以處理，以變電站以及電網(wǎng)運行穩(wěn)定性的要求為主要依據(jù)，對各設(shè)備層進行控制，以確保應(yīng)用功能的順利實現(xiàn)。以變電站電壓等級以及復(fù)雜系數(shù)為依據(jù)，系統(tǒng)層可以對運行方式進行選擇，皆可以是集成運行，也可選擇分布數(shù)臺計算機運行。
　　2 智能變電站的應(yīng)用展望
　　變電環(huán)節(jié)的智能化可以在很大程度上促進電網(wǎng)穩(wěn)定性及可靠性的提升，同時還極大的增強了電力輸送能力以及設(shè)備的健康水平，今后將智能化設(shè)備以及狀態(tài)監(jiān)測等先進技術(shù)適時引入到電網(wǎng)中，便可以保障全網(wǎng)設(shè)備統(tǒng)一收集運行數(shù)據(jù)、實時共享電網(wǎng)信息，并對其進行實時控制和智能化調(diào)節(jié)，為各級電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性、安全性以及一系列高級應(yīng)用提供有力支持。
　　當前有關(guān)智能變電站的研究及建設(shè)尚處于起步階段，從長遠角度分析，為確保智能電網(wǎng)需求能夠得到切實滿足，接下來的工作就是要需要深入分析和研究智能變電站的傳感、通信、測量以及信息技術(shù)等。通過構(gòu)建以智能變電站為基礎(chǔ)的高效、互連的發(fā)電廠、電網(wǎng)、負荷一體化系統(tǒng)，達到科學(xué)合理配置電源資源，確保工廠日益增長的負荷需求得到充分滿足，以盡快實現(xiàn)智能電網(wǎng)所追求的安全可靠、清潔高效、自愈可調(diào)的建設(shè)目標。
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