智能變電站建設對電力系統影響分析

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（寧夏石嘴山供電局，寧夏，石嘴山 753000）

當今世界各國電網建設發展的最新動向就是智能電網，也是21世紀電力系統的重大科技發展方向，世界各國都提出了不同的智能電網特點和建設方案，歐美國家主要是針對智能配電網進行建設，而我國提出建設以特高壓為骨干的、推動新能源發展的堅強智能電網。盡管各國對智能電網的定義和建設思路不同，但智能電網的核心和骨干都是智能變電站，因此智能變電站的建設在構建智能電網中尤為重要。與傳統變電站相比，智能變電站在安全性、成本、環境影響和維護方面都有著絕對的優勢，因此，作為變電站的發展方向和智能電網建設的基礎要求，智能變電站建設對推進智能電網的構建具有重要的意義，本文分析了智能變電站建設對電力系統的影響。

1 智能變電站的建設模式

智能變電站是采用可靠、先進、低碳、環保的智能組件，以全站信息的數字化、信息共享標準化和信息通信的網絡化作為基本要求，對信息自動完成采集、計量、控制、監測、保護并進行控制等功能，并可根據智能電網的要求配合完成智能調節、友好互動、新能源接入和用戶協同互動的高級變電站。現階段智能變電站的建設模式有數字化智能變電站模式、分散式智能變電站建設模式和集中式智能變電站建設模式三種。下面分別介紹各模式的特點。

1.1 數字化模式

這種模式是以數字化變電站為核心，實現一次設備的智能化和二次設備的網絡化為目標，構建在IEC61850通信規約的基礎上，在變電站內實現信息的共享和互操作功能。通常數字化智能變電站要求每個間隔完成保護、測量等功能時都需要多臺設備協同工作，這種建設模式雖然實現了智能變電站的基本功能，但由于其造價高、設備利用率低而急需進一步完善和改進。

1.2 分散式模式

國家電網公司針對不同電壓等級的變電站提出了不同的智能化建設方案，其中針對110kV及以上的智能變電站采用分散式的模式。這種模式更強調保護系統的重要性，保護是基于間隔建設的，采樣數據的傳輸基于IEC-61850-9-2標準并以GOOSE組網的方式傳輸，這樣就使整個保護系統的可靠性大為提高，可不依賴于變電站內的信息傳輸網絡，整個自動化系統的間隔被分為了保護間隔和測控間隔兩部分。因此該模式造價高，特別適用于高電壓等級的或重要的變電站。

1.3 集中式模式

由于 35kV及以下變電站對于智能化的要求與高電壓等級變電站不同，因此其智能化的建設模式也不一樣，35kV及以下變電站宜采用集中式的智能化建設方式。整體的結構也同樣是三層結構兩層網絡，同時為節約資金，在站控層可將監控、管理、安防等集約在一起；在間隔層以兩臺主機實施全站保護，同時集約母差保護、備自投、智能后備保護和接地選線等功能；在過程層用智能化的組件代替智能終端、簡單保護、合并單元、狀態檢測等設備。

2 智能變電站建設對電力系統影響

2.1 電磁式和電子式互感器

與傳統變電站的電磁式互感器不同，智能變電站建設使用了電子式互感器，提高了數據傳輸的速度和精度，解決了電磁式互感器的“飽和”問題。電子互感器是由多個電流、電壓互感器組成的裝置，其傳輸的信息量與被測量量成正比，通常一組電子式互感器與一臺合并單元組合實現其功能。電子式互感器的基本構成圖如圖1所示。

圖1 電子式互感器的基本構成圖

通常傳感單元和合并單元共同組成了電子式互感器。其中傳感單元為遠程裝置，安裝在變電站的一次側，負責高壓信號的采集和整理，并將高壓信號轉換為數字信號。合并單元通常安全在二次側，負責同步合并處理傳感單元遠程傳輸的信號。

2.2 智能組件的應用

智能組件是由智能設備組成的，為實現某一功能而應用的智能設備集合。由于智能組件涉及智能設備較多，本文只分析智能開關設備對電力系統的影響。智能開關設備是具備了傳統的開關和控制功能的基礎上，增加了智能化的監測、診斷等功能，具體包括：智能控制、選相位分閘、機械儲能和電容儲能間的轉換，機械傳動力和電機驅動力之間的轉換等。在具體實施的過程中可利用現有的開關設備，結合已成熟的二次技術，對于室內的GIS系統采用GOOSE網絡和智能開關柜相結合的方法，對于AIS系統，采用GOOSE網絡和智能終端相結合的方法，GOOSE網絡可直接將數據映射到網絡鏈路層上，這樣就確保了重要信息的優先傳輸，同時可以使用廣播地址對信息進行多路的發送和傳遞。

2.3 光纖的使用

智能變電站采用光纖的通信介質取代了傳統的電纜通信介質，通過光纖傳輸采樣值和開關狀態至一次設備，減少了信息傳輸對電纜的依賴程度，簡化了接線模式并降低了施工的成本，很大程度上改善了電磁兼容的環境問題，各間隔間使用的以太網GOOSE通信實現了間隔的閉鎖、過負荷聯切和母線失靈保護等功能。

2.4 IEC61850標準通信規約的使用

IEC61850是變電站自動化系統通信所采用的國際統一標準通信規約，采用開放式的IEC61850通信標準有利于實現信息的互操作和建設標準化。IEC61850可使得智能變電站的通信標準化，提供了面向對象的建模技術和適應性的操作技術，適應快速發展的通信技術，為智能變電站的標準建設提供了保障。

2.5 保護功能的強化

智能變電站采用實用的圖模庫和庫克隆一體化技術，通過雙網雙工或雙網熱備用的方式冗余實現了提高通信系統可靠性的要求，將保護功能獨立出來，強化了保護的通信結構和通信方式，根據保護配置原則進行冗余和信息管理系統的結合，強化了保護功能。同時采用面向間隔的原則合理分配一二次智能設備和通信網絡，主保護和備用保護分開或雙重化的保護獨立組屏，保證屏幕界限清晰且具有軟硬件隔離的特點，方便了保護設備的運行和維護。

3 結論

現階段我國智能變電站的建設技術正在高速的儲備和快速的發展，作為智能電網的基礎和核心，智能變電站將推動變電站自動化程度更一步提高，解決電磁兼容問題，減少電纜的使用程度，大幅度降低相應的運行和維護成本。智能變電站的建設應從生產上的迫切需求出發，綜合考慮技術上和成本上的可能性，積極探索，穩步開展。

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