黃亮+田瑞芳

摘 要：如今我國社會經(jīng)濟飛速改革發(fā)展，內(nèi)部電力需求空間持續(xù)擴張，電力工業(yè)同步獲得新生機遇，特別是在面對我國能源、資源分布和經(jīng)濟發(fā)展趨勢失衡，以及大跨距和大容量輸電等狀況，電網(wǎng)企業(yè)開始主張創(chuàng)建智能化電網(wǎng)，至此承擔起能源科學化應用和發(fā)展，以及創(chuàng)新化產(chǎn)業(yè)技術設計推廣使命。筆者的任務，便是針對智能電網(wǎng)概念、數(shù)字化變電站和傳統(tǒng)變電站的差異性，以及數(shù)字化變電站的關鍵技術等內(nèi)容，加以有序論證，希望能夠為日后我國智能電網(wǎng)可持續(xù)改良發(fā)展前景綻放，奠定基礎。

關鍵詞：智能電網(wǎng)；數(shù)字化；變電站；關鍵技術

前言：如今我國電力系統(tǒng)和內(nèi)部基礎設施信息的自動化操作水平大幅度提升，而變電站作為智能電網(wǎng)體系中的關鍵組成單元，必須結合該類電網(wǎng)規(guī)劃發(fā)展戰(zhàn)略進行切實意義上的數(shù)字化改良。畢竟傳統(tǒng)變電站模式已經(jīng)和現(xiàn)代電力系統(tǒng)全方位監(jiān)督管理訴求產(chǎn)生強烈沖突，日后要做的就是透過創(chuàng)新調(diào)試途徑，令其過渡轉化為中轉、變換和輸配單元，進一步發(fā)揮其可靠、安全性運行效果。而這一切目標的達成，都要以關鍵技術要素妥善化梳理整合為基礎。

一、智能電網(wǎng)的概念

所謂智能電網(wǎng)，顧名思義便是電網(wǎng)的智能化，主要是構建在集成、高速雙向通信網(wǎng)絡前提條件下，配合高端傳感、測量、設備、決策支持系統(tǒng)等技術，以及高端處理手段，貫徹落實電網(wǎng)安全、經(jīng)濟、高效率應用等規(guī)范指標的行為流程。其核心功用便是激勵輔助用戶抵御外部攻擊行為，并為各類用戶提供更高質(zhì)量的電能，其間準許多元化發(fā)電模式的接入結果，進一步為后期合理規(guī)模的電力市場開拓和資產(chǎn)的高效率運行，做充分的過渡準備工作。

二、數(shù)字化和傳統(tǒng)形式變電站之間的差異性

盡管說數(shù)字化和傳統(tǒng)樣式的變電站，在物理結構上幾乎一致，但是彼此功能、接口結構、系統(tǒng)運行原理等則存在限制差異。相比傳統(tǒng)變電站信息傳遞、設備連接、物理結構等限定特性，數(shù)字化變電站可以完全利用網(wǎng)絡技術進行信息實時性交換和分配，基于工程建設和設備運行、維護管理的便利性層面考慮，數(shù)字化變電站值得在現(xiàn)代大力推廣沿用。經(jīng)過全方位對比校驗和提煉整理，涉及數(shù)字化變電站的主要技術特征將具體表現(xiàn)為：

（一）數(shù)據(jù)收集、傳輸?shù)臄?shù)字化

數(shù)字化變電站在開展電壓、電流等數(shù)據(jù)信息的收集、整合、傳輸工作中，不單單達成了一、二次有效性電氣隔離目的，同時還令測量動態(tài)范圍和精度得以持續(xù)擴展，一時間令我國變電站信息共享和應用集成化控制理念轉變成為現(xiàn)實。

（二）系統(tǒng)結構分布的緊湊化

數(shù)字化變電站內(nèi)部設置包含過程、間隔、站控等不同結構層次，同步狀況下當中電器、斷路器等一次設備集成了許多創(chuàng)新型器件，至此變電站整體占地面積也逐漸縮減，布置全局顯得愈加縝密精細一些。

（三）系統(tǒng)建模的標準化

數(shù)字化變電站主張配合IEC61850技術，針對一、二次設備加以同步建模，特別是在設備、信息模型，以及模型創(chuàng)建語言等資源上，都采取全局式規(guī)范準則予以命名劃分，為日后變電站和控制中心之間無縫通信，以及信息共享等目標貫徹，奠定基礎。

（四）信息交互過程的網(wǎng)絡和集成化

數(shù)字化不同結構層次中的設備在開展信息交換工作流程中，高速化網(wǎng)絡通信技術發(fā)揮著十分可靠的過渡轉接作用，其可以說是系統(tǒng)內(nèi)部不同類型電子裝置，及其余系統(tǒng)之間信息實時性交換的關鍵性載體。與此同時，對于保留變電站監(jiān)控、維護和故障錄波登功能且分散的二次系統(tǒng)裝置，變電站亦可在合理時間范圍內(nèi)加以信息集成化和功能優(yōu)化控制。

（五）設備檢修的狀態(tài)化

須知在數(shù)字化變電站系統(tǒng)內(nèi)部，包括電壓和電流數(shù)據(jù)的收集整理、二次系統(tǒng)設備運行狀況、各類操作指令的發(fā)布執(zhí)行等信息，都可以借助高端化網(wǎng)絡技術加以細致化監(jiān)測認證，如此內(nèi)部設備運行狀態(tài)等特征量信息收集工作便不再遺留盲區(qū)，設備檢修戰(zhàn)略亦能夠透過常規(guī)變電站設備定期檢修過渡轉化為狀態(tài)檢修形式，最終大幅度改善系統(tǒng)實用性價值。

（六）設備操作的智能化

智能一次設備的存在意義，便是針對系統(tǒng)和關聯(lián)設備，以及內(nèi)部電磁溫度、機械動作等狀態(tài)加以細致化校驗評估，而經(jīng)過我國電子數(shù)控技術持續(xù)革新拓展之后，尤其是在創(chuàng)新型傳感器、電子控制方式等支持作用下，不管是參數(shù)構建和反應動作的快捷靈敏性，以及智能操作回路調(diào)控測試的實時性，等得以成為現(xiàn)實。

三、智能電網(wǎng)下數(shù)字化變電站的關鍵技術

（一）數(shù)字化變電站的基礎技術

數(shù)字化變電站技術基礎的表現(xiàn)形式，便是透過信息及時性獲取、調(diào)試、傳輸?shù)裙ば蛄鞒讨С肿饔孟?，令?nèi)部各類設備運行達到智能化規(guī)范要求，網(wǎng)絡通信和網(wǎng)絡接口則同步過渡轉化為數(shù)字、標準化，至于管理和操作內(nèi)容便須達到自動化形式。保留上述內(nèi)涵機理的變電站，便可以被認定是保留數(shù)字化技術特征。面對該類數(shù)字化變電站，其技術基礎將主要細化為以下內(nèi)容：

1.信號收集、回路驅(qū)動和控制的數(shù)字化

為了順利貫徹落實預設的信號收集和驅(qū)動數(shù)字化改良目標，便需要在全面引入微處理器和光電技術要素基礎上，將可編程控制器貫穿應用在邏輯控制和繼電器回路之中。在此類環(huán)境下，想要實現(xiàn)數(shù)字化信息傳輸目標，則須在有線信號載體之上沿用光電轉換線纜和光纖等媒介。

2.二次設備運行的網(wǎng)絡化

二次設備彼此間在開展信息交流、保護和分布式協(xié)調(diào)化控制工序流程中，衍生出特定規(guī)格樣式的網(wǎng)絡體系，同時針對變電站系統(tǒng)中的各類保護、檢測、無功控制結構單元，沿用標準化微機設計模式搭建起高速網(wǎng)絡化通信技術架構，確保二次設備至此在該類網(wǎng)絡技術環(huán)境支持作用下，獲取十分可靠的資源共享和信息集成化等技術條件支撐。

（二）數(shù)字化變電站內(nèi)部的一次智能化設備類型

數(shù)字變電站主要依靠智能化一次設備和信息共享等途徑獲取穩(wěn)固的技術基礎支持條件，如此一來，其測控工作便會同步彰顯出高精準和可靠性特征，確保后續(xù)二次設備及時獲取精準化信息。至于當中的一次智能化設備類型則包括：

1.智能化開關

其可以被視為在配置傳感器、控制器、執(zhí)行機構前提下，額外提供標準化數(shù)字接口并可以自由進行網(wǎng)絡通信的開關設備，特別是在網(wǎng)絡技術控制范圍下，能夠快速轉化成為數(shù)字化監(jiān)測的關鍵結構單元，并且保留可靠的自我診斷和評估功能特性。至于其運行的特征將表現(xiàn)為：監(jiān)測結果精準且可靠，有助于貫徹落實預設的智能和順序化控制指標，并且結合數(shù)字化或是轉換后的接口銜接在總線、控制網(wǎng)絡之上。

2.智能化變壓器

這類設備在智能電網(wǎng)環(huán)境下的數(shù)字化變電站之中，可謂是最基礎的結構單元，現(xiàn)實存在意義便是針對不同電壓等級交流電網(wǎng)實施可靠性能量轉換。其和智能開關存在一定的共通點，就是都會配備傳感和控制器，擁有執(zhí)行機構和數(shù)字化網(wǎng)絡接口。與此同時，其在囊括了一般變壓器功能前提下，提供設備狀態(tài)精確化監(jiān)測、科學化評估和協(xié)調(diào)化維護等功能。特別是和傳統(tǒng)樣式的一次設備相互對比校驗發(fā)現(xiàn)，智能化設備在接收相關指令過程中響應速度非常之快，動作精準之余更保留合理程度的自適應性。

（三）數(shù)字變電站的管理操作技術

涉及自動化的操作和管理技術，一直是我國數(shù)字變電站建設工程中的一項關鍵內(nèi)容，特別是在網(wǎng)絡通信技術支持作用下，可以針對變電站相關設備運行細節(jié)鑒定、歷史數(shù)據(jù)信息解析、系統(tǒng)精確化模擬等工序流程加以統(tǒng)一監(jiān)管，使得變電站之中一切操作和管理流程實效性得以改善。尤其是經(jīng)過自動化技術推廣貫穿之后，對于變電站內(nèi)部供電可靠性、設備維修和數(shù)據(jù)分析實效性等目標達成，有著積極輔助效用。

而狀態(tài)監(jiān)測和檢修，則是快速預測相關事故并達成設備科學管理的關鍵性技術。與此同時，其還可處理好批量化原始數(shù)據(jù)歸納和分析工作，為后續(xù)變電站系統(tǒng)內(nèi)部各類故障分析和診斷，提供豐富的指導性線索。當然，為了確保日后設備檢修和維護工作得到妥善化指導，方便快速校驗評估電力系統(tǒng)運行的可靠性，相關工作人員仍需設計沿用狀態(tài)評估體系，目的是針對電網(wǎng)一切風險加以評估克制。

結語：綜上所述，數(shù)字化變電站是當前我國智能化電網(wǎng)的關鍵性支持結構單元，相信經(jīng)過各類高端創(chuàng)新化技術融入之后，勢必令變電站功能發(fā)展空間得以持續(xù)拓寬，進一步為日后電網(wǎng)整體安全、經(jīng)濟和可靠性運行，提供應有的保障條件。

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作者簡介：

黃亮，1984年出生，工程師，碩士研究生，天津送變電工程公司調(diào)試分公司。

田瑞芳，1984年出生，助理研究員，碩士研究生，天津農(nóng)學院人文學院，教學秘書。