張斯淇

【摘 ?要】智能變電站是一個(gè)完全自動(dòng)化的供電網(wǎng)絡(luò)，利用測量、通信、自動(dòng)化等技術(shù)來提高電力系統(tǒng)的能源轉(zhuǎn)換和傳輸效率，為用戶提供更高質(zhì)量的供電服務(wù)。在新時(shí)代的背景下，傳統(tǒng)的變電站運(yùn)行模式已經(jīng)不能適應(yīng)人們的需求了。

【關(guān)鍵詞】智能變電站;必要性

1智能變電站簡介

根據(jù)功能對智能變電站進(jìn)行劃分，其結(jié)構(gòu)可以分為間隔層、過程層、站恐層，因此，智能變電站不僅運(yùn)行可靠穩(wěn)定，而且技術(shù)含量相當(dāng)高。它基于數(shù)字化框架，通信平臺網(wǎng)絡(luò)和信息共享，以及區(qū)間層，過程層和站控層的分層管理要求，以我國頒布的《智能變電站技術(shù)導(dǎo)則》、《智能電網(wǎng)關(guān)鍵設(shè)備（系統(tǒng)）研制規(guī)劃》等標(biāo)準(zhǔn)要求，智能站會(huì)將檢測、保護(hù)、測量、采集于一體，從而保證變電站的先進(jìn)功能，如在線分析診斷、決策和協(xié)同等功能。在我國變電站剛剛起步的時(shí)候，我國變電站通信網(wǎng)絡(luò)沒有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)定，在主設(shè)備與間隔層間的接口也不統(tǒng)一。變電站自動(dòng)化的發(fā)展受到嚴(yán)重干擾和阻礙。然后數(shù)字化變電站與初級設(shè)備智能化，二次設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，符合標(biāo)準(zhǔn)特征，基本實(shí)現(xiàn)數(shù)字信息，傳輸網(wǎng)絡(luò)，模型標(biāo)準(zhǔn)化等功能。使得變電站在綜合自動(dòng)化過渡到數(shù)字化時(shí)可以在降低電纜和陸地的使用量時(shí)，更加可以使變電站內(nèi)部監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)模塊化，規(guī)范化，然后與調(diào)度或集中控制中心建立開放的現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)。通常智能變電站在與智能電網(wǎng)相匹配時(shí)，還要保證其發(fā)展方向和我國變電站的目標(biāo)相一致。就目前而言，國外暫無智能變電站等相關(guān)設(shè)備。然而AREVA、ABB、SIEMENS及相關(guān)設(shè)備的評估和檢測正在不斷更新改善。用于互操作性的國外數(shù)據(jù)模型的統(tǒng)一架構(gòu)也在不斷發(fā)展。即使沒有智能變電站的概念，變電站的發(fā)展也將朝著這個(gè)方向發(fā)展。

2智能變電站的優(yōu)點(diǎn)

作為變電站的發(fā)展方向，智能變電站主要可以解決傳統(tǒng)變電站存在的下列問題。即傳統(tǒng)電壓電流互感器的飽和、諧振以及絕緣。有許多長距離電纜和屏蔽電纜，安裝困難;由于通信標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，因此設(shè)備之間的互操作性受到限制。與傳統(tǒng)變電站相比，智能變電站主要升級了過程層和間隔層，數(shù)字化主系統(tǒng)的模擬量和開關(guān)量的傳遞，用光纖取代現(xiàn)有的電纜連接，實(shí)現(xiàn)過程層以及需要形成聯(lián)系的間隔層設(shè)備之間的通信。智能變電站的優(yōu)點(diǎn)：1.通信網(wǎng)絡(luò)代替了模擬量輸入以及數(shù)字量輸入和輸出，使得二次設(shè)備硬件系統(tǒng)更加簡化。2.得益于可觀測性和可控性的加強(qiáng)，產(chǎn)生了狀態(tài)監(jiān)測、站域保護(hù)控制等新型應(yīng)用。3.控制電纜和信號電纜在變電站的使用范圍大大降低，用光纖進(jìn)行替代，有效節(jié)省了有色金屬，使得設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試工作更加簡潔。4.通過智能終端和GIS智能控制技術(shù)，能夠節(jié)省大量電纜;由于智能變電站采用統(tǒng)一共享的信息平臺，可以避免設(shè)備的重復(fù)投資，使測量、保護(hù)、計(jì)量等多組裝置共用一組電子式互感器。5.智能化一次設(shè)備布置緊湊，能夠優(yōu)化占地。6.智能變電站的建設(shè)過程中，安裝調(diào)試步驟大大簡化，能夠縮短建設(shè)的工期;同時(shí)智能設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)在線檢測，達(dá)到狀態(tài)檢修的目的，因而可以提高設(shè)備的工作效率。與傳統(tǒng)變電站相比，智能變電站的最大變化是二次系統(tǒng)。信息數(shù)字化是智能變電站二次系統(tǒng)的主要特征，主要體現(xiàn)在二次系統(tǒng)架構(gòu)、數(shù)據(jù)采集模式、數(shù)據(jù)傳輸模式、電流和電壓回路、通信協(xié)議等方面發(fā)生了根本性的變化。隨著這些變化，傳統(tǒng)變電站的二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)模式已不能滿足智能變電站二次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。

3智能變電站二次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

智能變電站是按照IEC61850標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議把整個(gè)變電站設(shè)備而分為站控層、間隔層和過程層。在各變電站內(nèi)部，過程層網(wǎng)絡(luò)作為過程層設(shè)備和間隔層設(shè)備保持信息流暢的橋梁，變電站層網(wǎng)絡(luò)作為間隔層設(shè)備和變電站層設(shè)備的中介保持其通信順暢，總體形成了三層兩網(wǎng)結(jié)構(gòu)。智能變電站結(jié)構(gòu)圖如圖1。過程層用于電力運(yùn)行實(shí)時(shí)的電氣量檢測、運(yùn)行設(shè)備狀態(tài)量檢測與統(tǒng)計(jì)和對設(shè)備進(jìn)行操作、控制和驅(qū)動(dòng);間隔層實(shí)現(xiàn)保護(hù)和測控功能;站控層匯集全站的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，不斷刷新實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，按照需要將有關(guān)信息發(fā)送調(diào)度端和各級中心，實(shí)時(shí)等待電網(wǎng)調(diào)度的命令操作。

4第三代智能變電站的應(yīng)用

4.1一次設(shè)備和二次設(shè)備的整合封裝

一次設(shè)備采用內(nèi)嵌智能芯片的超導(dǎo)故障限流器、超導(dǎo)變壓器，通過物聯(lián)網(wǎng)動(dòng)態(tài)感知，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)保護(hù)與控制。二次系統(tǒng)采用云技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能控制和保護(hù)，參與云調(diào)度，支撐基于高速網(wǎng)絡(luò)的電網(wǎng)廣域協(xié)調(diào)、保護(hù)及控制等功能，提高電網(wǎng)的可靠性。研發(fā)與一次設(shè)備同體設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)緊湊、高防護(hù)、抗干擾、免配置、低功耗、可不停電更換的就地模塊，實(shí)現(xiàn)電壓、電流、油溫、油位及斷路器狀態(tài)、分接頭檔位、非電量信號等模擬量、開關(guān)量就地?cái)?shù)字化，大幅減少電纜使用。第三代智能站在詳細(xì)調(diào)研和論證前兩代智能站優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用以分布處理為原則，具有數(shù)字轉(zhuǎn)化、結(jié)構(gòu)緊湊、分散布置特點(diǎn)的就地模塊，替代原有智能終端、合并單元，避免單一設(shè)備故障影響范圍大。就地模塊與一次設(shè)備同體安裝，符合就地?cái)?shù)字化技術(shù)的發(fā)展方向，且目前的高性能集成芯片技術(shù)、通信技術(shù)、設(shè)計(jì)水平已滿足就地模塊小型化、高防護(hù)、免配置要求，并可簡化網(wǎng)絡(luò)層次，節(jié)省電纜和光纖使用。

4.2一次設(shè)備、二次設(shè)備和輔助設(shè)備實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)

第三代智能站輔控系統(tǒng)通過主輔設(shè)備間、輔助設(shè)備間智能聯(lián)動(dòng)策略配置，實(shí)現(xiàn)主設(shè)備、在線監(jiān)測、安防、消防、環(huán)境監(jiān)控、燈光智能控制、視頻等系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交互共享、智能聯(lián)動(dòng)?？衫枚嘞到y(tǒng)間的數(shù)據(jù)融合、協(xié)同控制，快速處理異常事件。

（1）主輔設(shè)備聯(lián)動(dòng)管理配置

主設(shè)備遙控預(yù)置信號聯(lián)動(dòng)，根據(jù)一次設(shè)備的遙控預(yù)置指令選擇設(shè)置對應(yīng)視頻預(yù)覽、錄像等功能。主設(shè)備變位信號聯(lián)動(dòng)，根據(jù)斷路器、隔離刀閘、接地刀閘等一次設(shè)備的變位信號選擇設(shè)置聯(lián)動(dòng)對應(yīng)視頻預(yù)置位預(yù)覽等功能。主設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)告警聯(lián)動(dòng)，根據(jù)主變壓器及斷路器等一次設(shè)備的非電量告警信號、單體一次設(shè)備融合后的總告警信號、保護(hù)動(dòng)作跳閘信號選擇設(shè)置聯(lián)動(dòng)對應(yīng)視頻預(yù)置位，召喚在線監(jiān)測數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)開啟燈光照明等功能。主設(shè)備檢修狀態(tài)時(shí)，不應(yīng)發(fā)送聯(lián)動(dòng)信息。

（2）輔助設(shè)備聯(lián)動(dòng)管理配置

安全防范系統(tǒng)入侵報(bào)警聯(lián)動(dòng)，打開報(bào)警防區(qū)對應(yīng)回路燈光照明;啟動(dòng)防區(qū)現(xiàn)場、主控室、門衛(wèi)室警笛報(bào)警;聯(lián)動(dòng)防區(qū)視頻預(yù)置位，彈出現(xiàn)場視頻監(jiān)控預(yù)覽窗口，開啟錄像。消防系統(tǒng)火災(zāi)報(bào)警聯(lián)動(dòng)，支持門禁緊急開門聯(lián)動(dòng)提示和確認(rèn)、操作，方便火災(zāi)區(qū)域的人員逃生;聯(lián)動(dòng)開啟現(xiàn)場燈光照明，啟動(dòng)現(xiàn)場聲光報(bào)警;聯(lián)動(dòng)報(bào)警區(qū)域視頻預(yù)置位，彈出現(xiàn)場視頻監(jiān)控預(yù)覽窗口;支持現(xiàn)場空調(diào)、風(fēng)機(jī)的開啟/關(guān)閉聯(lián)動(dòng)提示和確認(rèn)、操作。環(huán)境監(jiān)測越限告警聯(lián)動(dòng)，室內(nèi)溫濕度越限告警，聯(lián)動(dòng)空調(diào)（風(fēng)機(jī)）啟/停，運(yùn)行模式調(diào)節(jié)等;集水井水浸報(bào)警時(shí)聯(lián)動(dòng)水泵啟動(dòng);室外微氣象（臺風(fēng)、暴雨等）數(shù)據(jù)越限告警，聯(lián)動(dòng)現(xiàn)場視頻監(jiān)控預(yù)覽窗口。SF6監(jiān)測濃度越限聯(lián)動(dòng)，支持排風(fēng)機(jī)啟動(dòng)聯(lián)動(dòng)的提示和確認(rèn)、操作;啟動(dòng)現(xiàn)場聲光報(bào)警;聯(lián)動(dòng)報(bào)警區(qū)域視頻預(yù)置位，彈出現(xiàn)場視頻監(jiān)控預(yù)覽窗口。

5結(jié)束語

總之，在不久的將來，我國研發(fā)的智能變電站必將使智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)安全可靠、經(jīng)濟(jì)效益高、既清潔又環(huán)保、與環(huán)境友好互動(dòng)的現(xiàn)代電網(wǎng)，可以說智能變電站在智能電網(wǎng)各個(gè)方面中具有強(qiáng)大的價(jià)值。

（作者單位：呼和浩特市電力勘察設(shè)計(jì)院有限公司）