戴士慶

摘? 要：闡述國內(nèi)智能變電站的發(fā)展過程，通過與綜合自動化變電站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的比較，分析應(yīng)用智能變電站后綜合自動化系統(tǒng)產(chǎn)生的變化，智能變電站建設(shè)給各專業(yè)帶來的影響及可能遇到的問題。

關(guān)鍵詞：智能變電站;合并單元;智能終端

1 國內(nèi)智能變電站的發(fā)展過程

在中低壓變電站建設(shè)中，各種電流和電壓互感器的成本僅占變電站建設(shè)成本的很小一部份。但隨著我國超高壓電網(wǎng)的建設(shè)，對變電站的絕緣水平要求相應(yīng)提高，使得變電站一次設(shè)備成本中很大一部分都用于絕緣材料，尤為突出的是大量采用的電流和電壓互感器價(jià)格大幅增加。因此，如能夠研制出直接將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的電子式互感器，用光纖連接互感器和相應(yīng)的二次設(shè)備，就可以很好地解決互感器的絕緣問題，從而大大降低變電站的綜合造價(jià)。

2 智能變電站定義及典型結(jié)構(gòu)

2.1智能變電站的定義

智能變電站是采用先進(jìn)、可靠、集成和環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動完成信息采集、檢測、測量、控制、保護(hù)等基本功能。還具備支持遠(yuǎn)程控制、智能調(diào)節(jié)、在線決策分析等高級功能的變電站。本文著重論述智能變電站綜合自動化系統(tǒng)與傳統(tǒng)綜合自動化系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)和設(shè)備上發(fā)生的變化。

2.2? 智能變電站的典型結(jié)構(gòu)

智能變電站的典型結(jié)構(gòu)一般包括三層兩網(wǎng)結(jié)構(gòu)，三層分為設(shè)備層）間隔層、站控層;兩網(wǎng)主要指站控層網(wǎng)絡(luò)和過程層網(wǎng)絡(luò)。過程層包含有一次設(shè)備和智能組件構(gòu)成的智能設(shè)備、合并單元（以下簡稱MU）和智能終端（以下簡稱ST）。站控層主要指通信系統(tǒng)、時(shí)鐘系統(tǒng)、調(diào)度自動化等子系統(tǒng)，用于全站或一個(gè)以上一次設(shè)備的測量和控制，包含數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視（SCADA）、操作閉鎖以及電能量采集、保護(hù)信息管理、同步相量采集等功能。間隔層一般包括測控裝置、繼電保護(hù)裝置等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)與各種智能傳感器、遠(yuǎn)方輸入/輸出設(shè)備和控制器之間的通信。

2.3? 智能變電站的設(shè)備和結(jié)構(gòu)變化

與傳統(tǒng)綜合自動化變電站相比，智能變電站硬件設(shè)備的變化主要有二次互感器的變化、增加MU和ST設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸方式的變化和繼電保護(hù)裝置硬件的變化三方面。軟件上的區(qū)別主要體現(xiàn)在各種高級應(yīng)用方面以及通信規(guī)約方面。

2.3.1 二次互感器的變化

二次互感器由原來的電磁式變化為電子式，這給二次回路結(jié)構(gòu)帶來了質(zhì)的變化。為了節(jié)省二次光纜，引入了MU和ST;為使數(shù)據(jù)共享在保護(hù)、測控和故障錄波等設(shè)備與MU和ST設(shè)備之間增加了名為過程層網(wǎng)絡(luò)的SV網(wǎng)交換機(jī)和GOOSE網(wǎng)交換機(jī)。

2.3.2? MU和ST設(shè)備

增加MU和ST設(shè)備的主要原因在于它們可以將多路數(shù)據(jù)編碼后合成一路數(shù)據(jù)，通過串行通道，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)綜合自動化變電站大量電纜實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)傳送功能，傳統(tǒng)綜合自動化變電站則采用了大量的電纜。

2.3.3? 數(shù)據(jù)傳輸方式變化

數(shù)據(jù)傳輸方式的變化又體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是數(shù)據(jù)傳輸通道的變化，由原來的電纜發(fā)展成了光纜;二是為了使數(shù)字信號網(wǎng)絡(luò)化傳輸，增加了過程層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，

2.3.4? 繼電保護(hù)裝置的變化

傳統(tǒng)綜合自動化變電站的繼電保護(hù)裝置接收到模擬信號后，需通過裝置內(nèi)部的電流電壓變換器將大電流高電壓變換成能夠滿足采集要求的小電流低電壓，再通過A/D轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字信號，進(jìn)行處理，從而完成數(shù)據(jù)采集;傳統(tǒng)變電站保護(hù)裝置需要通過開入開出采集模塊采集斷路器位置數(shù)據(jù)。

2.3.5? 智能變電站的通信規(guī)約及高級應(yīng)用

（1）智能變電站的通信規(guī)約。智能變電站采用IEC 61850通訊規(guī)約，它面向?qū)ο蠼⒛Ｐ?，是國際電工委員會（IEC）TC57工作組制定的《變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)》系列標(biāo)準(zhǔn)。采用標(biāo)準(zhǔn)化通信規(guī)約的目的是在變電站需更換保護(hù)測控等裝置時(shí)，無論任何廠家，設(shè)備之間均可通用。傳統(tǒng)變電站在這一點(diǎn)上還存在一定的缺陷。

（2）智能變電站的高級應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)智能化，智能變電站開發(fā)了多項(xiàng)高級應(yīng)用，主要有一體化五防和全景信息平臺、一體化故障信息子站、故障信息分析決策、智能報(bào)警、分布式狀態(tài)估計(jì)、輔助系統(tǒng)等高級應(yīng)用。充分利用智能變電站的高級應(yīng)用，不僅可以提高變電站運(yùn)行操作的可靠性，而且在電網(wǎng)出現(xiàn)負(fù)荷不均、設(shè)備異常、電網(wǎng)故障時(shí)，智能變電站可以給出變電站的全景數(shù)據(jù)并給出相對合理的處理意見，為處理異常、故障提供可靠數(shù)據(jù)保障。

3對智能變電站的幾點(diǎn)認(rèn)識

從以上介紹可以看出，與綜合自動化變電站相比，智能變電站的一次設(shè)備和二次設(shè)備都有了很大的變化。采用智能變電站對電網(wǎng)運(yùn)行、檢修和管理將會產(chǎn)生較大的影響

3.1 智能變電站主要優(yōu)勢

（1）智能變電站互感器由原來的電磁式變化為電子式，解決了傳統(tǒng)電磁式互感器磁飽和問題，同時(shí)電流及電壓量轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，互感器也不存在帶載能力的限制。

（2）智能變電站的MU和ST設(shè)備將多路數(shù)據(jù)編碼后合成一路數(shù)據(jù)，同時(shí)數(shù)據(jù)傳輸通道由原來的電纜發(fā)展成了光纜，不僅節(jié)約了電纜使用量，而且避免了通過控制電纜產(chǎn)生的電磁干擾。

（3）智能變電站采用統(tǒng)一的IEC 61850國際標(biāo)準(zhǔn)通訊規(guī)約，實(shí)現(xiàn)了不同廠家的保護(hù)測控裝置互換使用，解決了技術(shù)壟斷和售后服務(wù)的壁壘。

3.2 智能變電站帶來的影響

（1）基于IEC 61850的智能化變電站的二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)，需要設(shè)計(jì)人員熟悉各種“功能邏輯節(jié)點(diǎn)”，以便能夠了解物理設(shè)備如何通過邏輯節(jié)點(diǎn)連接去實(shí)現(xiàn)所需功能。

（2）智能化變電站的安裝、調(diào)試過程是系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化的過程。繼電保護(hù)人員需充分理解保護(hù)的配置，利用IEC 61850規(guī)約的特點(diǎn)，創(chuàng)新測試方法，設(shè)計(jì)出完善的測試方案，能夠同時(shí)測試通信、信息同步等多項(xiàng)功能。

（3）智能化變電站的建設(shè)給現(xiàn)場驗(yàn)收工作帶來了新的形式要求，不僅要驗(yàn)收系統(tǒng)中的硬件、軟件，還包括系統(tǒng)中使用的說明文檔、設(shè)備的配置參數(shù)文檔、系統(tǒng)數(shù)據(jù)和信息模型文檔等項(xiàng)目。

4 結(jié)論

智能變電站是極具發(fā)展前景的一項(xiàng)綜合技術(shù)，是未來變電站建設(shè)的趨勢。從當(dāng)前技術(shù)現(xiàn)狀看，盡管智能變電站技術(shù)還存在一些不足，但選用的風(fēng)險(xiǎn)遠(yuǎn)小于當(dāng)年油田選用綜合自動化變電站的風(fēng)險(xiǎn)。我們應(yīng)本著積極準(zhǔn)備，循序漸進(jìn)的方式，擇機(jī)建設(shè)一座智能變電站，不斷積累運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，為打造永恒電力，助力百年油田提供強(qiáng)大的技術(shù)支撐。