王 燦，楊 瓅

（重慶電力高等?？茖W(xué)校，重慶 400053）

0 引 言

智能化變電站是采用先進(jìn)、可靠、集成及環(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)化及信息共享標(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)量及檢測(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)、在線分析決策及協(xié)同互動(dòng)等高級(jí)功能的變電站[1]。智能變電站就是把人工智能技術(shù)和傳統(tǒng)變電站有機(jī)結(jié)合，把人工智能技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)變電站技術(shù)中，通過對(duì)變電站各個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)加工、安裝傳感器及引入自動(dòng)化技術(shù)來實(shí)現(xiàn)智能發(fā)電。智能化變電站是變電站發(fā)展的里程碑，也是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然。本文采用文獻(xiàn)研究法、實(shí)證研究法、定量分析法及定性分析法等多種研究方法，對(duì)智能變電站技術(shù)做了較為系統(tǒng)地研究，從智能變電站系統(tǒng)的概念、現(xiàn)狀分析其創(chuàng)新點(diǎn)。

1 智能變電站技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

20世紀(jì)90年代以來，國(guó)內(nèi)電力產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展，變電站技術(shù)最初全部依靠電纜繼電器完成控制，即保護(hù)和控制環(huán)節(jié)完全由繼電器串聯(lián)回路構(gòu)成。但是繼電器本身的可靠性不強(qiáng)，加之二次電纜有弊病，長(zhǎng)期使用容易引發(fā)安全問題。此時(shí)的變電站測(cè)量控制主要是觀察中央信號(hào)屏。在計(jì)算機(jī)技術(shù)尤其是單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展下，由沈國(guó)榮院士等一批技術(shù)骨干發(fā)展出了微機(jī)繼電保護(hù)裝置，使精確繼電保護(hù)得以實(shí)現(xiàn)。隨著我國(guó)計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，變電技術(shù)不斷進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)了依靠484或者422串行總線完成通信。這時(shí)的變電站基本可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化作業(yè)，其途徑是通過遙信、遙測(cè)、遙脈及遙控的方式。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，以太網(wǎng)的通信速率得到了很大提升，此時(shí)的變電站通信技術(shù)可以通過間隔層來完成通信，利用對(duì)等式的網(wǎng)絡(luò)傳輸，發(fā)展出一系列像間隔五防等利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)多臺(tái)裝置協(xié)作完成某一功能。這時(shí)的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)開始采用分層分布式的概念，把保護(hù)和測(cè)控等裝置劃歸間隔層，把監(jiān)控、遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)劃歸站控層[2]。網(wǎng)絡(luò)方式的控制系統(tǒng)中，各個(gè)變電站自動(dòng)化廠家采用的通信規(guī)約都不相同，導(dǎo)致變電站實(shí)踐過程中規(guī)約轉(zhuǎn)換成為一大難題。此時(shí)題為“一個(gè)世界，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)”的61850規(guī)約應(yīng)運(yùn)而生，最初采用61850規(guī)約的變電站被成為“61850變電站”?！?1850變電站”具有諸多特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，納入電子式互感器成為其最大特點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上建立了數(shù)字化變電站。此外，為了實(shí)現(xiàn)分布式采樣和就地控制，引入了“過程層”的概念。過程層放棄了電纜聯(lián)系，利用光纜聯(lián)系，最大限度地實(shí)現(xiàn)了裝置與裝置之間，裝置與主控室之間的電氣隔離。智能變電站技術(shù)是當(dāng)今社會(huì)主流變電站技術(shù)之一[3]。據(jù)資料顯示，目前全國(guó)已投入運(yùn)行的10 kV變電站約2萬(wàn)多座，而且每年新增變電站的數(shù)量為3%～5%。

2 智能變電站技術(shù)的創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)

智能變電站涉及變電站信息采集技術(shù)、智能傳感技術(shù)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)、狀態(tài)診斷技術(shù)、自適應(yīng)和自優(yōu)化保護(hù)技術(shù)、廣域保護(hù)技術(shù)、協(xié)調(diào)控制技術(shù)及站內(nèi)智能一次設(shè)備技術(shù)等各種專業(yè)技術(shù)[4]。對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，最終建立變電站的模型，可以對(duì)變電站實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)全景模擬。智能變電站技術(shù)的創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)是AI+大數(shù)據(jù)的使用。人工智能（AI）是研究、開發(fā)模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。人工智能可以理解為模擬人的智能、人的思維活動(dòng)及認(rèn)知能力，有時(shí)甚至超過人的智能，對(duì)外界環(huán)境做出判斷，對(duì)程序做出選擇，讓技術(shù)變得更加自動(dòng)化、智能化。人工智能的研究包括機(jī)器人、語(yǔ)言識(shí)別、圖像識(shí)別、自然語(yǔ)言處理及專家系統(tǒng)等[5]?，F(xiàn)代變電站技術(shù)中，人工智能被廣泛應(yīng)用，與物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)核心要件一起，采用表計(jì)識(shí)別、熱成像測(cè)溫診斷及機(jī)器人智能巡檢等各類智能化技術(shù)，形成符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、滿足業(yè)務(wù)應(yīng)用的智能變電站解決方案，有效防護(hù)電網(wǎng)安全，保障智能電網(wǎng)平穩(wěn)運(yùn)行。

3 智能變電站技術(shù)的推廣應(yīng)用

目前，社會(huì)生活的方方面面越來越離不開電力的支持。智能變電系統(tǒng)與傳統(tǒng)變電系統(tǒng)相比有著諸多優(yōu)勢(shì)，最明顯的表現(xiàn)是兩者在電力輸送中擔(dān)負(fù)的功能不同。智能變電系統(tǒng)可以為社會(huì)生產(chǎn)生活提供大量的電能，達(dá)到高效的目標(biāo)。此外，智能變電站由于采用的都是高科技材料，工作原理及工作方法都安全可靠，因此具有極高的安全性，可以達(dá)到安全變電的效能，滿足電能生產(chǎn)的安全原則。智能變電站技術(shù)，與傳統(tǒng)的變電站技術(shù)相比，創(chuàng)新之處還在于其智能化水平高，可以通過電子計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)操控，適應(yīng)生產(chǎn)實(shí)踐中各種因素的變化。智能變電站技術(shù)也具有低碳環(huán)保、交互性良好的優(yōu)勢(shì)，在當(dāng)前資源日益緊張的社會(huì)發(fā)展前景廣闊，易于受到政府、企業(yè)的政策傾斜和資金注入。因此，智能變電站技術(shù)的推廣應(yīng)用尤為重要[6]。目前，智能變電技術(shù)的推廣應(yīng)用中，統(tǒng)一數(shù)字化變電站的信息標(biāo)準(zhǔn)，可以加強(qiáng)變電站的管理水平，實(shí)現(xiàn)由變電運(yùn)行一區(qū)向二區(qū)、三區(qū)、四區(qū)的資源整合；在站控層增加綜合應(yīng)用服務(wù)器、圖形網(wǎng)關(guān)機(jī)及通信網(wǎng)關(guān)機(jī)等電子信息儀器，能使變電站信息平臺(tái)實(shí)現(xiàn)一體化。通過視頻監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測(cè)、智能控制、安全周界、門禁管理及智能巡航等智能化設(shè)備及系統(tǒng)的加載，提高了變電站的運(yùn)行、管理效率和供電安全，推動(dòng)了智能化變電站、變電站無(wú)人值守以及變電站運(yùn)行集中監(jiān)控等電網(wǎng)運(yùn)行模式的應(yīng)用。智能變電站技術(shù)推廣應(yīng)用時(shí)，采用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的主動(dòng)運(yùn)維管理，提高變電站內(nèi)運(yùn)維工作效率。網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴抑制功能是智能變電站的網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)之一，支持變電站內(nèi)設(shè)備的靈活配置，減少交換機(jī)數(shù)量，簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，降低變電站的建造和運(yùn)行成本[7]。在智能變電站設(shè)計(jì)時(shí)，需要充分考慮到網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性與可擴(kuò)展性，還應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的信息流量進(jìn)行計(jì)算和控制，設(shè)立最大節(jié)點(diǎn)數(shù)和最大信息流量，并保持系統(tǒng)冗余。智能變電站技術(shù)推廣應(yīng)用時(shí)，應(yīng)該注重系統(tǒng)融合，系統(tǒng)融合集成多個(gè)符合標(biāo)準(zhǔn)的子系統(tǒng)，并可按需擴(kuò)展業(yè)務(wù)功能，充分滿足業(yè)務(wù)需求。此外，采用AI、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的多維度視角管控，與業(yè)務(wù)管理深度結(jié)合，以促進(jìn)智能變電站技術(shù)的推廣應(yīng)用[8]。智能變電站技術(shù)的推廣應(yīng)用中，政府應(yīng)出臺(tái)支持電力行業(yè)及電網(wǎng)企業(yè)（國(guó)家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)）的技術(shù)規(guī)范/標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，規(guī)范市場(chǎng)準(zhǔn)入規(guī)則，支持采用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議多級(jí)級(jí)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。在智能變電站技術(shù)推廣應(yīng)用的成功實(shí)踐中，浙江金華做出典型表率。浙江金華在±800 kV特高壓換流站建立了一套完整的輔助監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)智能化管理，將來自金沙江的磅礴電能分散到經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、供電形勢(shì)緊缺的華東地區(qū)。此外，石家莊1 000 kV變電站的輔助監(jiān)控系統(tǒng)，也助力其成為榆橫—濰坊1 000 kV特高壓交流輸電工程中至關(guān)重要的變電站之一。

4 結(jié) 論

電力領(lǐng)域中最顯著的發(fā)明與應(yīng)用就是智能變電站。按照國(guó)家電網(wǎng)“十二五”智能電網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃，在規(guī)劃前期，新建智能變電站進(jìn)度保持較快增速，在規(guī)劃后期，智能變電站改造占比將逐步提升。智能變電站通過改變電力的輸出和使用環(huán)節(jié)，為人們的生活提供了多樣化的產(chǎn)品、便捷化的服務(wù)，在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中扮演著不可或缺的角色。智能變電站的發(fā)展，加強(qiáng)了電力系統(tǒng)的安全性，提高了輸電效率，提供了精確化管理，直接帶動(dòng)了國(guó)家工業(yè)的發(fā)展，進(jìn)而帶動(dòng)人們生活水平的提高和生活質(zhì)量的優(yōu)化。