茍旭丹(成都城電電力工程設(shè)計(jì)有限公司，四川 成都 610041)

新一代智能變電站技術(shù)的研究應(yīng)用與發(fā)展

茍旭丹
(成都城電電力工程設(shè)計(jì)有限公司，四川 成都 610041)

隨著電力系統(tǒng)邁入智能時(shí)代步伐的加快，智能變電站建設(shè)所涉及的新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝，已經(jīng)成為推動(dòng)智能技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的關(guān)鍵。分析了新一代智能變電站的部分新技術(shù)應(yīng)用情況，并提出了一些建議和前景展望。

智能電網(wǎng)；智能變電站；新技術(shù)；展望

0 引 言

電力系統(tǒng)正進(jìn)入智能電網(wǎng)建設(shè)時(shí)代，而智能變電站是智能電網(wǎng)中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。所謂智能變電站，就是采用先進(jìn)、可靠、集成和環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動(dòng)完成信息采集、測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量和檢測(cè)等基本功能，同時(shí)，具備支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策和協(xié)同互動(dòng)等高級(jí)功能的變電站。

國(guó)家電網(wǎng)公司從2009年開始進(jìn)行了第一批智能變電站試點(diǎn)建設(shè)，按照“試點(diǎn)先行、總結(jié)完善、穩(wěn)步推進(jìn)”的工作方針，在各區(qū)域的各電壓等級(jí)范圍內(nèi)，選取了數(shù)十個(gè)涵蓋各種類型的變電站進(jìn)行試點(diǎn)建設(shè)，并在投運(yùn)之后開展了廣泛的技術(shù)總結(jié)和經(jīng)驗(yàn)特色提煉。工程實(shí)踐表明，智能化技術(shù)得以規(guī)范，節(jié)約環(huán)保、節(jié)資效果明顯，在設(shè)備整合、系統(tǒng)集成、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、組柜優(yōu)化、布置優(yōu)化等方面取得成效，有效控制了工程造價(jià)。新一代智能變電站在此基礎(chǔ)上，以“系統(tǒng)高度集成、結(jié)構(gòu)布局合理、裝備先進(jìn)適用、經(jīng)濟(jì)節(jié)能環(huán)保、支撐調(diào)控一體”為目標(biāo)，著力探索前沿技術(shù)，推動(dòng)智能變電站創(chuàng)新發(fā)展。

1 電子式互感器的應(yīng)用及問(wèn)題處理

1.1 電子式互感器的發(fā)展背景

傳統(tǒng)的電流和電壓互感器是電磁感應(yīng)式的,具有類似變壓器的結(jié)構(gòu)。隨著電力系統(tǒng)傳輸?shù)碾娏θ萘坎粩嘣黾?、電壓等?jí)的提高，互感器逐漸暴露出一系列固有的缺點(diǎn)。近年來(lái)，隨著光電子技術(shù)、微電子技術(shù)及光纖通信技術(shù)的發(fā)展，有源光電互感器得到迅速發(fā)展。在國(guó)網(wǎng)公司試點(diǎn)工程中，各種原理的電子式互感器都得到了工程應(yīng)用，電子式互感器的應(yīng)用成為智能變電站的一個(gè)重要特征。

1.2 電子式互感器的分類及性能比較

1.2.1 電子式互感器的分類

圖1 電子式互感器的分類

1.2.2 電子式互感器同常規(guī)互感器優(yōu)缺點(diǎn)比較

表1 電子式互感器同常規(guī)互感器比較

1.3 電子式互感器與常規(guī)互感器全壽命周期比較

1.3.1 一次投資成本(IC)

暫不考慮目前電子式互感器價(jià)格虛高的成份，隨著時(shí)間推移，該技術(shù)成熟后，價(jià)格應(yīng)比常規(guī)互感器低。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)分析，戶外AIS變電站智能化方案后共可節(jié)省控制電纜費(fèi)用為7.5萬(wàn)元。按常規(guī)變電站戶外控制電纜中 TA/TV 電纜占全站控制電纜40% 計(jì)算，因此可節(jié)省控制電纜費(fèi)用3萬(wàn)元。GIS變電站節(jié)省費(fèi)用與此相當(dāng)。

1.3.2 運(yùn)行成本(OC)

采用電子式互感器不存在更換TA、TV 至合并單元控制電纜費(fèi)用，控制電纜、光纜按12年壽命考慮，在變電站全壽命周期內(nèi)更換兩次。智能變電站比常規(guī)變電站可節(jié)省 3 萬(wàn)元。

1.3.3 故障引起的中斷供電損失成本(FC)

電子式互感器的應(yīng)用不存在電磁式電流互感器由于絕緣問(wèn)題而造成的故障(如瓷套爆裂、爆炸等) 及其帶來(lái)的嚴(yán)重后果。由于不好量化，因故障引起的中斷供電損失成本按FC=0 計(jì)算。

1.3.4 報(bào)廢成本(DC)

變電站二次設(shè)備達(dá)到使用年限報(bào)廢后，基本沒(méi)有回收的價(jià)值，DC 按 0 計(jì)算。

1.3.5 全壽命周期成本比較計(jì)算結(jié)果

采用電子式互感器后，在變電站全壽命周期的成本(控纜部分) LCC(增量)=IC +OC+FC+DC =- 6 萬(wàn)元，其全壽命周期成本比常規(guī)互感器有所減少。

1.4 電子式互感器存在的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)

在看到電子式互感器應(yīng)用技術(shù)效果明顯進(jìn)步的同時(shí)，也看到擴(kuò)展應(yīng)用中面臨的新問(wèn)題：參與廠家眾多，各廠家產(chǎn)品良莠不齊，出現(xiàn)不同質(zhì)量故障問(wèn)題；整個(gè)生產(chǎn)、驗(yàn)收各個(gè)環(huán)節(jié)，缺乏指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)，沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的制造標(biāo)準(zhǔn)、試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，采集器故障為電子式互感器最突出的故障類型，在三類電子式互感器中的占比分別達(dá)到44%、27%和 89%。無(wú)源電流互感器的光纖故障問(wèn)題、有源電壓互感器的絕緣問(wèn)題均不容忽視，且電子式互感器故障后因備品供貨時(shí)間長(zhǎng)，檢修周期延長(zhǎng)，直接影響供電安全，造成間接經(jīng)濟(jì)損失。

1.4.1 電子式互感器存在的問(wèn)題

通過(guò)收集研究前期電子式互感器的應(yīng)用情況，在試點(diǎn)運(yùn)行過(guò)程中的可靠性和穩(wěn)定性較差,故障率較高，歸納總結(jié)電子式互感器出現(xiàn)的問(wèn)題集中在以下幾個(gè)方面：VFTO干擾，頻繁損壞采集器的問(wèn)題；采集器至合并單元通信規(guī)約或接口不統(tǒng)一問(wèn)題；精度及溫漂問(wèn)題；密封問(wèn)題；計(jì)量問(wèn)題。

1.4.2 電子式互感器問(wèn)題的應(yīng)對(duì)

鑒于短時(shí)間內(nèi)無(wú)法解決以上問(wèn)題的出現(xiàn)，為確保電網(wǎng)運(yùn)行安全，2011年版《國(guó)網(wǎng)公司輸變電工程通用設(shè)計(jì)110(66)～750 kV智能變電站部分》電流電壓互感器仍采用常規(guī)互感器加合并單元來(lái)實(shí)現(xiàn)，全面停用電子式互感器的應(yīng)用。但是隨著電力系統(tǒng)自身的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)電磁式互感器的缺點(diǎn)越來(lái)越明顯，已無(wú)法滿足當(dāng)前智能變電站的需求。電子式互感器因其具備的優(yōu)越性，再次引起電力行業(yè)部門的重視。

(1)電磁兼容問(wèn)題的解決：目前，廠家從設(shè)計(jì)構(gòu)思、出廠試驗(yàn)驗(yàn)證兩個(gè)方面提出解決方案?？闺姶鸥蓴_技術(shù)設(shè)計(jì)有：采集回路設(shè)計(jì)、有效的接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)、信號(hào)輸入端設(shè)計(jì)、電源模塊設(shè)計(jì)、一體化設(shè)計(jì)。

(2)采集器至合并單元通信規(guī)約或接口不統(tǒng)一問(wèn)題的應(yīng)對(duì)：各廠家宜相互配合，逐漸形成行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)遠(yuǎn)期推廣電子式互感器，形成調(diào)試和檢修規(guī)范提供有利條件。

(3)精度及溫漂問(wèn)題的應(yīng)對(duì)：這一問(wèn)題，許繼研制的GIS組合式電子式互感器通過(guò)獨(dú)特的溫度補(bǔ)償技術(shù)，已順利通過(guò)測(cè)試。

(4)密封問(wèn)題的應(yīng)對(duì)：采用雙層防水技術(shù)，有效解決互感器頂部由于凝露問(wèn)題帶來(lái)的浸水問(wèn)題。

(5)關(guān)口計(jì)量問(wèn)題的應(yīng)對(duì)：數(shù)字電度表與測(cè)控共用合并單元；電子式互感器加裝數(shù)模轉(zhuǎn)換插件。同時(shí)建議相關(guān)部門加快數(shù)字電度表作為關(guān)口計(jì)量的標(biāo)準(zhǔn)制定和認(rèn)證工作，引起有關(guān)部門及廠家的高度重視。

1.5 結(jié)論

(1)目前電子式互感器行業(yè)已對(duì)前期出現(xiàn)的問(wèn)題部分進(jìn)行整改、規(guī)范制造，設(shè)備正在從當(dāng)初的間隔掛網(wǎng)運(yùn)行、整站試點(diǎn)逐漸進(jìn)入到實(shí)際工程推廣應(yīng)用階段。

(2)220 kV、110 kV智能變電站互感器配置方案：戶內(nèi)GIS考慮采用有源電子式電流互感器ECT或ECVT，阻容分壓式電壓互感器EVT配合合并單元實(shí)現(xiàn)。

(3)結(jié)合地區(qū)特點(diǎn)要求及前期工程可研批復(fù)意見(jiàn)，也可采用常規(guī)互感器+合并單元的配置方案。

2 集成式智能設(shè)備

隨著智能變電站建設(shè)的發(fā)展，智能一次設(shè)備已成為技術(shù)重要組成部分之一。從一、二次設(shè)備智能化的發(fā)展來(lái)看，一次設(shè)備智能化程度滯后于二次設(shè)備，二次設(shè)備與一次設(shè)備的信息交互仍然得由二次回路完成。就地智能終端及合并單元的應(yīng)用作為實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)一次設(shè)備數(shù)字化的重要手段被采用。

2.1 智能化一次設(shè)備發(fā)展趨勢(shì)

智能化一次設(shè)備由傳統(tǒng)高壓設(shè)備和智能組件組成，傳感器和執(zhí)行器為兩者間的樞紐，三者類似身體、大腦和神經(jīng)。智能組件承擔(dān)宿主的數(shù)字化測(cè)量、智能化控制和狀態(tài)監(jiān)測(cè)的基本功能，也可集成相關(guān)保護(hù)、測(cè)量、計(jì)量等擴(kuò)展功能。一次設(shè)備智能化演變趨勢(shì)如圖2。

圖2 一次設(shè)備智能化演變趨勢(shì)圖

在第一階段，智能組件是分散獨(dú)立的，也是傳統(tǒng)的二次設(shè)備，其與傳統(tǒng)的一次設(shè)備構(gòu)成了一個(gè)松散的“智能設(shè)備”，而智能組件和高壓設(shè)備剛好畫出了相當(dāng)于過(guò)程層和間隔層的接線；在第二階段，在線監(jiān)測(cè)設(shè)備融入高壓設(shè)備中，主要是傳感器與高壓智能設(shè)備本體的一體化安裝，保護(hù)、測(cè)控、計(jì)量的安裝隨著技術(shù)的成熟逐漸走出小室，安裝在高壓設(shè)備附近。松散的“智能設(shè)備”體現(xiàn)了緊湊型一體化的趨勢(shì)；在第三階段，智能組件和高壓設(shè)備將進(jìn)一步融合，高壓設(shè)備可以集成的智能組件越來(lái)越多，直至智能組件全部嵌入高壓設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)一次高壓設(shè)備的智能化控制操作、狀態(tài)評(píng)估和檢修時(shí)，最終形成真正意義上的緊湊型一體化的智能設(shè)備。

2.2 集成式智能控制柜需要解決的問(wèn)題

目前智能變電站采用預(yù)制式設(shè)備、實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)、工廠化加工、即插即用等新的建設(shè)模式已經(jīng)成為變電站建設(shè)的趨勢(shì)，這對(duì)智能控制柜的應(yīng)用提出了新的要求，但在建設(shè)實(shí)踐中還存在如下問(wèn)題。

(1)在工程實(shí)施中，一、二次廠家需要配合設(shè)計(jì)，在一次設(shè)備廠內(nèi)完成一次接線和部分二次接線(一次設(shè)備與智能組件之間)，在現(xiàn)場(chǎng)完成剩余二次接線(二次過(guò)程層與間隔層設(shè)備之間)。

(2)一、二次接口不清晰，造成多個(gè)廠家設(shè)計(jì)間的反復(fù)修改、推諉扯皮，耗費(fèi)多方精力且責(zé)任劃分不明確，這樣的設(shè)計(jì)模式已難以滿足新的建設(shè)模式要求。

2.3 220 kV系統(tǒng)智能控制柜設(shè)計(jì)方案研究

以220 kV變電站為例，對(duì)220 kV電壓等級(jí)智能設(shè)備進(jìn)行討論。

220 kV采用雙母線接線形式，母差保護(hù)柜、對(duì)時(shí)分柜、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)柜、直流分電柜等下放布置在220 kV配電裝置室； 220 kV間隔層設(shè)備、過(guò)程層設(shè)備均下放布置于220 kV配電裝置室。

2.3.1 220 kV GIS智能控制柜布置組合方案

以下方案主要是在一、二次設(shè)備接口界面、柜內(nèi)設(shè)備優(yōu)化接線、控制柜體標(biāo)準(zhǔn)化三個(gè)方面進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、預(yù)制式研究。

2.3.2 方案比較

方案1、方案2均為部分組合式智能控制柜，兩模塊間的接口可以采用預(yù)制光纜，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化連接也較為容易。但兩面柜體聯(lián)合布置需要仔細(xì)設(shè)計(jì)，考慮間隔寬度和GIS 室面積，采用前后布置或并列布置。在調(diào)試時(shí)，需分兩個(gè)階段，或分別調(diào)試或現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)調(diào)。方案1將智能組件全部下放，使一次設(shè)備具備數(shù)字化接口，具備智能一次設(shè)備形式。方案2將間隔層、過(guò)程層A、B套完全分開，實(shí)現(xiàn)了220 kV兩套二次回路的物理上的完全隔離。

表2 智能控制柜布置組合方案

兩個(gè)方案每個(gè)間隔都要配置兩面智能控制柜，增加占地面積，增加投資，也增加了施工周期。

方案3實(shí)現(xiàn)了將一次設(shè)備本體(帶機(jī)構(gòu)箱)作為一部分，將傳統(tǒng)匯控柜、智能控制過(guò)程層部分、智能控制間隔層部分作為一個(gè)模塊，以此實(shí)現(xiàn)內(nèi)部接線工廠化加工。

220 kV集成式智能控制柜在設(shè)計(jì)生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)實(shí)現(xiàn)以下部分的標(biāo)準(zhǔn)化：220 kV智能控制柜內(nèi)交直流供電方案、端子排及回路布置要求、操作開關(guān)、電源空氣開關(guān)、柜體結(jié)構(gòu)、控制柜外觀及尺寸。

2.4 結(jié)論

集成智能式設(shè)備的采用能實(shí)現(xiàn)以下改進(jìn)。

(1)縮小GIS配電裝置室的尺寸：智能控制柜使保護(hù)控制下放，減少了二次設(shè)備室的面積，縮小了GIS配電裝置室的尺寸，減少了城市變電站的占地面積。

(2)實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備的智能化：保護(hù)、測(cè)控、表計(jì)、PMU、合并單元、智能終端等各種組件與高壓設(shè)備集成，使智能高壓設(shè)備具有測(cè)量數(shù)字化、控制網(wǎng)絡(luò)化、狀態(tài)可視化、功能一體化、信息互動(dòng)化特征，對(duì)關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)備可觀測(cè)、可控制和自動(dòng)化。

(3)節(jié)約了電纜等設(shè)備投資以及相應(yīng)的施工投資：實(shí)現(xiàn)了對(duì)智能控制柜接口和責(zé)任的明確劃分，且大大減少了電纜、光纜消耗，縮短了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)間、施工時(shí)間，基本上做到了即插即用，體現(xiàn)了裝配式建設(shè)的理念。

3 基于無(wú)人值守智能變電站的一體化電源系統(tǒng)

智能變電站的一大亮點(diǎn)是“無(wú)人值守”，較之前的“無(wú)人值班”更強(qiáng)調(diào)“調(diào)控一體、運(yùn)維一體”。為滿足智能變電無(wú)人值守的要求，采用交直流一體化電源系統(tǒng)方案,統(tǒng)一設(shè)計(jì)、集控、生產(chǎn)、調(diào)試、服務(wù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)一體化電源系統(tǒng)進(jìn)行分散數(shù)據(jù)采集、控制和集中集控管理，遠(yuǎn)程可實(shí)時(shí)查看各電源的參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)等，可修改系統(tǒng)參數(shù)、運(yùn)行方式、遙控開關(guān)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)站用交直流電源的狀態(tài)檢修和智能化管理，減少日常巡視和維護(hù)工作量。

圖3 智能變電站一體化電源系統(tǒng)圖

3.1 系統(tǒng)現(xiàn)存的問(wèn)題

隨著電網(wǎng)規(guī)模的日益擴(kuò)大和負(fù)荷需求的不斷增加，電網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)變電站交、直流系統(tǒng)的運(yùn)行要求越來(lái)越高，現(xiàn)運(yùn)行系統(tǒng)存在以下問(wèn)題：缺乏統(tǒng)一技術(shù)規(guī)范，無(wú)法推廣應(yīng)用；無(wú)統(tǒng)一監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)，各設(shè)備監(jiān)測(cè)裝置各自獨(dú)立形成系統(tǒng)，形成多個(gè)信息孤島，造成資源浪費(fèi)；信息通信標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，信息傳輸交換難度大；缺乏設(shè)備信息狀態(tài)診斷、智能分析、預(yù)警、壽命預(yù)測(cè)和管理等高級(jí)應(yīng)用功能，不能為運(yùn)行部門進(jìn)行狀態(tài)檢修和全壽命管理提供有效支持。

3.2 一體化電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.2.1 系統(tǒng)功能

交直流電源運(yùn)行狀態(tài)一體化監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中監(jiān)控交流電源、直流電源、蓄電池組、UPS等設(shè)備的實(shí)時(shí)和歷史運(yùn)行信息。系統(tǒng)功能包括：監(jiān)視功能、實(shí)時(shí)監(jiān)控、實(shí)時(shí)通訊、地理圖導(dǎo)航、數(shù)據(jù)查詢、錄波瀏覽、日志服務(wù)等，另外還兼具高級(jí)應(yīng)用功能(含專家分析、充電機(jī)性能分析、直流饋線環(huán)網(wǎng)告警)、管理功能(含報(bào)表管理、用戶管理、系統(tǒng)設(shè)置、參數(shù)管理)，通過(guò)平臺(tái)的建設(shè)，積累大量的變電站交直流系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，形成了交直流系統(tǒng)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，為以后設(shè)備的運(yùn)行評(píng)價(jià)等工作積累了數(shù)據(jù)財(cái)富。

3.2.2 系統(tǒng)特點(diǎn)

一體化監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)，在具備以上功能的基礎(chǔ)上，突破傳統(tǒng)的系統(tǒng)概念，搭建起一體化的交直流數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺(tái)、變電站交直流系統(tǒng)全景數(shù)據(jù)平臺(tái) 、變電站交直流系統(tǒng)專家分析與診斷平臺(tái)，提供了交直流系統(tǒng)在線測(cè)試平臺(tái)，最終可實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程智能專家診斷，重點(diǎn)體現(xiàn)在：站用電源系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)、預(yù)測(cè)和診斷蓄電池性能、充電機(jī)性能分析、設(shè)備缺陷等級(jí)判斷， 并能創(chuàng)新用戶體驗(yàn)和豐富的WEB瀏覽發(fā)布功能，實(shí)現(xiàn)了變電站內(nèi)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn) 。

3.3 效益對(duì)比分析

通過(guò)一體化電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提高了變電站交直流監(jiān)測(cè)的管理水平，實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一的變電站交直流系統(tǒng)監(jiān)控管理平臺(tái)，提高了變電站管理的信息化程度，節(jié)省了人力成本，進(jìn)一步提升了變電站交直流系統(tǒng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平及智能系統(tǒng)的決策反應(yīng)的快速性和正確性。

3.4 設(shè)備研究方向

基于新一代智能變電站背景，為實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，對(duì)交直流一體化電源系統(tǒng)的現(xiàn)狀進(jìn)行了進(jìn)一步分析，分析發(fā)現(xiàn)包括系統(tǒng)各饋線回路在內(nèi)，站內(nèi)所有用電設(shè)備的電源均僅具備故障后告警功能，而不具備回路電流、電壓量監(jiān)測(cè)及遠(yuǎn)方控制的功能，這一領(lǐng)域的空白致使現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工作量大，對(duì)調(diào)控一體的支撐力度不夠，不滿足電網(wǎng)運(yùn)維管理體制轉(zhuǎn)變的要求。因此研究能實(shí)現(xiàn)回路實(shí)時(shí)監(jiān)控的設(shè)備成為必然，智能磁保持微型斷路器是近年開發(fā)的設(shè)備，具有三遙、保護(hù)、通信功能，可以支持一體化電源系統(tǒng)的高級(jí)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端控制和事故處理，提高運(yùn)檢效率，避免人為事故，實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制。同時(shí)，對(duì)并聯(lián)蓄電池的相關(guān)參數(shù)、各方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較的研究，也成為參建各方越來(lái)越關(guān)注的部分。

一體化電源系統(tǒng)是變電站各類設(shè)備的生命線，電源系統(tǒng)故障直接影響到電網(wǎng)穩(wěn)定和設(shè)備安全。通過(guò)引入一些新技術(shù)、新裝置，可以適時(shí)監(jiān)控電源系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故隱患，實(shí)現(xiàn)前瞻式管理，確保后備電源系統(tǒng)可靠、安全、高效運(yùn)行，并且可以減少人工檢測(cè)因誤操作可能引起的設(shè)備損害，也是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

4 智能變電站輔助系統(tǒng)綜合監(jiān)控平臺(tái)技術(shù)

目前國(guó)內(nèi)多家智能輔助系統(tǒng)研發(fā)公司開發(fā)了適應(yīng)智能化變電站輔助系統(tǒng)綜合管理的多種數(shù)字監(jiān)控設(shè)備及系列智能視頻監(jiān)控軟件，具有完全的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)電網(wǎng)的多個(gè)變電站以及發(fā)電廠。經(jīng)過(guò)多年的研究開發(fā)和工程實(shí)踐，這些公司基本上形成了較為完整的電力視頻監(jiān)控及安全防范解決方案。

4.1 輔助系統(tǒng)綜合監(jiān)控平臺(tái)結(jié)構(gòu)

輔助系統(tǒng)綜合監(jiān)控平臺(tái)系統(tǒng)采用集中管理，分散控制的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通過(guò)IP通信網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的分級(jí)、分區(qū)域部署，實(shí)現(xiàn)主站與站端間、站端與設(shè)備間的互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)資源的共享和信息的分級(jí)分權(quán)限控制。

分層：系統(tǒng)分為主站系統(tǒng)、前端系統(tǒng)兩個(gè)層次；分級(jí)：采用集控中心、站端兩級(jí)結(jié)構(gòu)；分域：系統(tǒng)按照所管轄的范圍可劃分為不同監(jiān)控區(qū)域分別管理。見(jiàn)圖4。

圖4 輔助系統(tǒng)綜合監(jiān)控平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖

4.2 站端系統(tǒng)組成

智能輔助系統(tǒng)綜合監(jiān)控平臺(tái)根據(jù)功能的不同可劃分為視頻監(jiān)控系統(tǒng)、報(bào)警與環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、智能分析系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、對(duì)講系統(tǒng)和門禁系統(tǒng)，并具有與綜自、消防聯(lián)動(dòng)功能。

4.3 網(wǎng)絡(luò)要求

監(jiān)控系統(tǒng)需要提供至少一個(gè)網(wǎng)絡(luò)通道，同時(shí)為該變電站的視頻處理單元分配一個(gè)IP地址，變電站通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控中心相連。系統(tǒng)支持帶寬自動(dòng)檢測(cè)、控制功能，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)帶寬情況，自動(dòng)限制上傳圖像數(shù)量，保證網(wǎng)絡(luò)暢通，并支持多畫面復(fù)合上傳功能。

4.4 系統(tǒng)功能

完善的輔助系統(tǒng)綜合監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)以下功能：①實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，包括實(shí)時(shí)預(yù)覽、云臺(tái)控制、視頻輪巡、OSD疊加；②錄像管理功能；③環(huán)境監(jiān)測(cè)功能；④報(bào)警功能，包含報(bào)警等級(jí)、報(bào)警聯(lián)動(dòng)策略設(shè)置、實(shí)時(shí)告警接收與顯示、歷史告警記錄和查詢等內(nèi)容；⑤電子地圖功能，包括設(shè)備定位顯示功能、查看視頻、告警事件定位和操作、地圖操作等多項(xiàng)內(nèi)容；⑥大屏管理功能；⑦門禁管理功能；⑧與綜自系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。

4.5 選用系統(tǒng)應(yīng)注意的問(wèn)題

通過(guò)對(duì)運(yùn)行工程案例的分析對(duì)比，在智能輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選型中還應(yīng)注意以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：①兼容性問(wèn)題；②操作模式多樣化；③必須支持高清全景視頻接入；④安全性問(wèn)題；⑤綠色節(jié)能問(wèn)題；⑥對(duì)集成商技術(shù)水平、綜合協(xié)調(diào)能力的要求。同時(shí)設(shè)計(jì)方應(yīng)該把好技術(shù)關(guān)，從各系統(tǒng)的原理、設(shè)備的配置合理性、通訊協(xié)議方面提出具體要求，以完全滿足智能變電站可視化監(jiān)控和調(diào)度，提高運(yùn)行和維護(hù)的安全性及可靠性。

5 結(jié) 語(yǔ)

以上僅是討論了智能變電站新技術(shù)的一小部分內(nèi)容，對(duì)相關(guān)部分也僅僅進(jìn)行了粗淺和較為表面的分析。除此之外，在諸如二次設(shè)備監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、層次化保護(hù)系統(tǒng)、一體化監(jiān)控系統(tǒng)的高級(jí)應(yīng)用等方面，新技術(shù)、新設(shè)備存在廣闊的研究空間和應(yīng)用前景。特別對(duì)于應(yīng)用成效和效益分析，還必須具備足夠的工程實(shí)例、充足的投運(yùn)時(shí)間來(lái)進(jìn)行技術(shù)支撐，研究的技術(shù)手段也應(yīng)該更加多樣化、多元化和多維度，因此這項(xiàng)研究工作既應(yīng)該是即時(shí)的，同時(shí)也應(yīng)該是嚴(yán)肅嚴(yán)謹(jǐn)和長(zhǎng)期的，做為智能化電網(wǎng)建設(shè)的參建者，有義務(wù)有責(zé)任認(rèn)真科學(xué)、有條不紊地開展這項(xiàng)工作，進(jìn)一步推動(dòng)智能變電站的創(chuàng)新發(fā)展。

[1] 曹楠，李剛，王冬青.智能變電站關(guān)鍵技術(shù)及其構(gòu)建方式的探討[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2011,39(5):63-68.

[2] 黃新波，賀霞，王宵寬,等.智能變電站的關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用實(shí)例[J].電力建設(shè)，2012,33(10):27-33.

[3] 王鵬，羅承沐,張貴新，等.基于低功率電流互感器的電子式電流互感器[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2006,30(4):98-101.

With the faster development of power system entering the era of smart grid, the new technologies and facilities involved in the construction of smart station have became the significant factors to promote the development of smart technical innovation. The utilization of some new technologies in new generation of smart station is analyzed, and some suggestions and prospects are proposed.

smart grid; smart substation; new technology; prospect

TM769

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1003-6954(2015)02-0089-06

2014-12-22)