智能變電站關(guān)鍵技術(shù)解析及其構(gòu)建方式探究

李承武

社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高,迫切要求構(gòu)建現(xiàn)代化的智能電網(wǎng),作為其重要的節(jié)點,智能變電站擔(dān)負(fù)著變電設(shè)備狀態(tài)與電網(wǎng)運行信息的采集工作,因此智能變電站發(fā)揮著重要的作用。

1智能變電站的概念和特征

智能變電站(英文:smartsubstation)是一種采用先進(jìn)的、可靠的集成智能設(shè)備,以信息化、網(wǎng)絡(luò)化以及信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為要求,自動采集信息并進(jìn)行測量、保護和控制,同時可以根據(jù)實際需要對電網(wǎng)進(jìn)行自動控制和智能調(diào)節(jié)的變電站。智能變電站不僅可以保證電網(wǎng)的安全性與穩(wěn)定性,而且可以為未來智能電網(wǎng)實現(xiàn)高效與自愈功能提供基礎(chǔ)性技術(shù)支持。智能變電站具有很多的優(yōu)點,主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

(1)可靠性。智能變電站的可靠性是其應(yīng)用于現(xiàn)代電網(wǎng)的最基本要求,它不僅要求站內(nèi)的設(shè)備與變電站自身具有可靠性,而且還要求變電站自身要有靈敏有效的自診與自愈功能。智能變電站可以對站內(nèi)設(shè)備的故障做到預(yù)防與預(yù)警,并能夠及時有效地將故障造成的電力損失控制在最小范圍之內(nèi)。

(2)互動性與集成性。智能變電站采集到的各種信息不但能夠?qū)崿F(xiàn)站內(nèi)之間的共享,而且還可以實現(xiàn)與電網(wǎng)其他相關(guān)設(shè)備之間的有效互動,為整個電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運行提供信息保障;同時智能變電站實現(xiàn)了現(xiàn)代通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及傳感測量技術(shù)等諸多先進(jìn)技術(shù)的高度融合,不但簡化了變電站數(shù)據(jù)采集的模式,而且形成了一個有效的電網(wǎng)信息服務(wù)平臺,為現(xiàn)代社會經(jīng)濟的需求提供了保證。

(3)低碳環(huán)保。智能變電站用光纖代替了電纜接線,采用了能耗較低的電子元件、以電子式互感器取代充油式互感器。這些改進(jìn)不但節(jié)省了資源,而且減少了對生態(tài)環(huán)境的污染,符合當(dāng)前建設(shè)“資源節(jié)約型”與“環(huán)境友好型”社會的發(fā)展要求。

2智能變電站的關(guān)鍵技術(shù)

較之于傳統(tǒng)的變電站而言,智能變電站有了很大的進(jìn)步,主要表現(xiàn)在其關(guān)鍵技術(shù)上。

2.1 硬件集成技術(shù)

智能變電站的硬件技術(shù)有效地避免了傳統(tǒng)變電站硬件設(shè)計中的弊端,尤其是硬件描述語言的不斷出現(xiàn),使得智能變電站的硬件系統(tǒng)設(shè)計表現(xiàn)出高度的集成化與自動化特點。這些優(yōu)勢使得智能變電站的硬件設(shè)計,真正實現(xiàn)了針對具體功能的模塊化設(shè)計,它可以使一些固定的數(shù)據(jù)邏輯處理過程在高度智能化的設(shè)備中同化,將由軟件實現(xiàn)的功能逐漸轉(zhuǎn)化為由硬件來實現(xiàn)。這種硬件集成技術(shù)不但保證了數(shù)據(jù)邏輯處理的可靠性與實效性,而且還有效地解決了信息數(shù)據(jù)傳輸過程中的問題。既節(jié)省了硬件資源的開支、提高了變電設(shè)備的集成度,又促進(jìn)了智能變電設(shè)備的更新與升級。

2.2 軟件構(gòu)件技術(shù)

從實踐來看,智能變電站軟件系統(tǒng)不但可以實現(xiàn)測控與信息管理,而且還能將相量測量單元與錄波等功能進(jìn)行高度的集成,從而實現(xiàn)站內(nèi)狀態(tài)的估計、在線狀態(tài)監(jiān)測、區(qū)域集控以及遠(yuǎn)程維護和智能管理。智能變電站的軟件構(gòu)件技術(shù)能根據(jù)系統(tǒng)工程信息數(shù)據(jù),實現(xiàn)變電站系統(tǒng)與設(shè)備系統(tǒng)的自動重構(gòu)。軟件構(gòu)件技術(shù)是軟件系統(tǒng)發(fā)揮正常功能的基礎(chǔ),它的應(yīng)用不但減少了功能軟件集成與開發(fā)活動中的重復(fù)性勞動,降低了成本、縮短了周期,而且加強了系統(tǒng)之間的互動性及其自身的可靠性與自愈性。

2.3 信息的存儲、融合與分布式電源的保護技術(shù)

智能變電站所構(gòu)建的數(shù)字信息平臺體現(xiàn)了其信息集中管理的目的,信息的集中和存儲管理不但實現(xiàn)了信息模型的集成、調(diào)用、轉(zhuǎn)換以及冗余等功能,而且還可以為一些電網(wǎng)之間的互動提供信息與技術(shù)支撐。同時智能變電站還對各種信息的相互利用設(shè)定了統(tǒng)一的融合標(biāo)準(zhǔn),從而實現(xiàn)了與智能電網(wǎng)之間的無縫通信連接。分布式電源的使用大大提高了智能電網(wǎng)的安全性與效率,但也加大了對其保護的難度。目前來看,分布式電源的保護主要是針對分布式電源的雙向潮流流通以及電源內(nèi)部的電力電子設(shè)備大量引入來設(shè)計的,通過阻抗前饋與負(fù)荷模型的反饋來制定保護和控制策略。分布式電源的保護難點在于并網(wǎng)的控制,若并網(wǎng)則會改變主網(wǎng)架供電格局,增加系統(tǒng)的不穩(wěn)定因素,一般采用自動同期控制與重合閘控制相互配合的方式。

3智能變電站的構(gòu)建

基于以上分析,筆者認(rèn)為,構(gòu)建一所科學(xué)有效的智能變電站至少需要做好體系架構(gòu)、設(shè)備的設(shè)計與應(yīng)用以及繼電保護與信息安全三個方面的工作。

3.1 職能體系的架構(gòu)

智能變電站的體系架構(gòu)應(yīng)當(dāng)更加緊湊、完善,在內(nèi)部系統(tǒng)中應(yīng)當(dāng)采用軟件構(gòu)件技術(shù),使其各種功能可以根據(jù)變電站的實際進(jìn)行進(jìn)行靈活調(diào)配。應(yīng)當(dāng)將硬件集成、組件技術(shù)以及軟件構(gòu)件技術(shù)充分運用到智能變電站的控制系統(tǒng)中去,從而構(gòu)建一套更加安全、靈活的功能體系。實踐證明,這一體系的實踐應(yīng)用,不但提高了智能變電站的數(shù)字化與信息化程度,而且實現(xiàn)了智能變電站與各電網(wǎng)之間的無縫通信,既簡化了該系統(tǒng)的維護與配置復(fù)雜度,又節(jié)省了經(jīng)濟開支。

3.2 智能設(shè)備的設(shè)計與應(yīng)用

所謂智能設(shè)備,就是相對于智能變電站系統(tǒng)提出的,它本身沒有太多的含義,只是智能變電站中的使用設(shè)備而已。智能設(shè)備不但對變電站的過程層與間隔層設(shè)備具有功能進(jìn)行了高度的集成,而且它們還能夠運用實時狀態(tài)監(jiān)測及評價手段在線診斷自身的運行狀態(tài),并及時進(jìn)行在線維修。由此而言,在智能變電站的構(gòu)建過程中,要不斷加強對智能設(shè)備的設(shè)計與應(yīng)用,才能滿足智能電網(wǎng)的有效運行。

3.3 繼電保護與信息安全

為了避免傳統(tǒng)繼電保護中存在的弊端,智能變電站構(gòu)建過程中應(yīng)當(dāng)使用開放式保護控制策略。該保護控制策略改變可固定、機械的傳統(tǒng)模式,它是隨著智能電網(wǎng)的運行參數(shù)變化而變化,通過動態(tài)的調(diào)整和保護來保證智能電網(wǎng)在變化環(huán)境下的正常運行。在智能變電站的構(gòu)建過程中,使用的設(shè)備和系統(tǒng)控制技術(shù)都表現(xiàn)出高度的網(wǎng)絡(luò)化,因此信息數(shù)據(jù)傳輸過程中的安全性問題成為智能電網(wǎng)安全性的關(guān)鍵所在。針對這一問題,筆者認(rèn)為應(yīng)當(dāng)首先構(gòu)建一個信息安全評估系統(tǒng),該系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)以防護、監(jiān)測和恢復(fù)為主要技術(shù)手段,要保證智能變電站內(nèi)各種信息資源的及時性、可靠性、完整性以及保密性。為了保證信息的安全,防止來自網(wǎng)內(nèi)外的惡意攻擊及竊取等,要安裝防火墻與殺毒軟件,必要時還可以設(shè)置加密及訪問權(quán)限。

4結(jié)語

總而言之,智能變電站作為智能電網(wǎng)的重要組成部分,在整個電力資源供應(yīng)過程中發(fā)揮著舉足輕重的作用。但智能變電站的開發(fā)與構(gòu)建工作仍然處于起步階段,真正高效有序的集成信息平臺尚未建成,硬件集成技術(shù)與軟件構(gòu)件技術(shù)的應(yīng)用也只是處于初始階段,因此要實現(xiàn)真正意義上的智能變電站的構(gòu)建,仍然任重而道遠(yuǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉洋溢.大規(guī)模電力控制系統(tǒng)中的基于智能變電站關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用研究[J].城市建設(shè)理論研究(電子版),2011(28).