自動化在智能變電站中的應用探討

　　摘 要：智能電網一大基礎性環節就是智能變電站，而智能變電站是以數字化變電站為基礎的。本文首先介紹了智能變電站的定義及設計原則，在此基礎之上較為全面的闡述了智能變電站體系結構及各層次的主要功能，并對其今后的應用進行了展望。
　　關鍵詞：智能變電站 設計原則 結構體系
　　中圖分類號：TM76；TM63文獻標識碼：A文章編號：1672-3791（2012）09（a）-0124-01
　　國家電網公司結合中國電網建設實際情況，于2009年5月提出了智能電網建設目標，而智能變電站是建設智能電網的一大關鍵性、基礎性環節，深入分析和探討智能變電站相關理論及應用具有重要的現實意義。
　　智能變電站不僅是智能電網的重要組成部分，同時也是實現風能、太陽能等新能源接入電網的重要支撐。作為銜接智能電網發電、輸電、變電、配電、用電和調度六大環節的關鍵技術，智能變電站在技術和功能上能更好地滿足智能電網信息化、自動化、互動化的要求。智能變電站的建成投運，可大幅提升設備智能化水平和設備運行可靠性，實現無人值班和設備操作的自動化，提高資源使用和生產管理效率，運行更加經濟、節能和環保。作為“十二五”開局之年的2011，同時也是智能電網進入全面建設階段的第一年，國家電網公司計劃將2011年2925億元的電網投資向智能建設方面傾斜，預計2011年將有約500億元用于智能化建設，同比增長150%。其中，智能電表仍是電網智能化建設的主要投資對象。與此同時，2011年國家電網公司還將完成兩批智能電網建設試點工程，加快推廣智能變電站、配電自動化、等重點項目。以青島220kV午山變電站為例，與普通變電站相比，按照設備使用壽命15年計算，可節約全壽命成本2240萬元。
　　1 智能變電站相關理論
　　1.1 智能變電站的定義
　　對于智能電網而言，現代高壓電力網是網絡主題框架，中級及低級電網是重要基礎，借助現代化通信技術及信息平臺，確保包括發電、輸電、變電、配電以及調度等環節在內的互動功能的切實實現，使電力流、商務流以及信息流等高度集成的現代化網絡成為現實。智能變電站是建立在數字化變電站基礎之上的，借助智能化一次及二次系統設備的網絡分層實現。
　　1.2 智能變電站的技術基礎
　　優越的綜合分析以及自動控制能力是智能變電站智能化的關鍵。以智能變電站技術導則為依據，在進行設計的過程中要按照以下原則進行。
　　第一，以DL/T1092的相關規定為設計和施工的依據，不但要符合DL/T755關于安全性和穩定性的要求，而且還要符合GB/T14285繼電器關于靈活性、可靠性、選擇性以及速動性的標準；第二，嚴格按照DL/T860的規定設計智能變電站通信網絡及系統，此外還要構建設計電網實時同步運行實時信息、保護信息、設備狀態以及電能質量等數據和信息在內的模型，以確保基礎性數據完整性及統一性要求；第三，以DL/T5149的規定為標準設計智能變電站后臺監控功能，同時確保測量、保護及控制單元符合GB/T13729、DL/T478、DL/T769以及GB/T14285的規定；第四，要想各級電網提供大力支持，確保運行的穩定性、安全性及經濟性；第五，相關功能符合集中控制及無人值守的標準，盡可能控制工作人員現場操作；第六，對性能進行全面的測量及評估；此外，還要構建站內全景數據統一化信息平臺、具有接入可再生能源的能力等。
　　1.3 智能變電站的體系結構
　　當前我國的智能變電站體系結構最為常見的是三層式，分別是站控層、間隔層以及設備層。其中，站控層主要設備包括計算機、操作站、維修站、人機設備、路由器以及服務器等；主要作用在于對變電站控制進行監視，對繼電器設定值的變化進行記錄，此外還有自診斷、故障分析以及遠程監控等功能；借助光纖局域網絡，站控層和間隔層間的通信得以實現，間隔層的主要包括監控設備以及繼電保護設備，主要作用是借助本間隔數據控制一次設備，操作閉鎖以及繼電保護。保護及測控裝置借助GIS控制柜實現了一體化，利用光纖及以太網通信方式，不必再像之前那樣借助許多電纜來確保一次設備和二次設備之間的通信。間隔層及設備層間的數字通信是建立在一次設備智能化基礎之上的。
　　設備層主要包括高壓設備及智能組件，采用的是模塊化設計方案，其作用是變電站測量、保護、控制以及計量，智能組件又包括測量、檢測、保護、控制以及計量等單元。外置智能組件主要涉及到測控裝置、保護裝置以及狀態檢測等，智能設備可以采用的方式主要有三種：獨立運行的高壓設備配合外置智能組件；高壓設備加內嵌式智能組件加外置智能組件；高壓設備配合內嵌式智能組件。
　　系統層是由一系列的子系統構成，主要是自動化系統、通信系統、對時系統以及站域控制系統等。系統層可以處理基本數據，變電站中與智能設備相關聯的信息主要是借助智能組件取得并加以處理，以變電站以及電網運行穩定性的要求為主要依據，對各設備層進行控制，以確保應用功能的順利實現。以變電站電壓等級以及復雜系數為依據，系統層可以對運行方式進行選擇，皆可以是集成運行，也可選擇分布數臺計算機運行。
　　2 智能變電站的應用展望
　　變電環節的智能化可以在很大程度上促進電網穩定性及可靠性的提升，同時還極大的增強了電力輸送能力以及設備的健康水平，今后將智能化設備以及狀態監測等先進技術適時引入到電網中，便可以保障全網設備統一收集運行數據、實時共享電網信息，并對其進行實時控制和智能化調節，為各級電網運行的穩定性、安全性以及一系列高級應用提供有力支持。
　　當前有關智能變電站的研究及建設尚處于起步階段，從長遠角度分析，為確保智能電網需求能夠得到切實滿足，接下來的工作就是要需要深入分析和研究智能變電站的傳感、通信、測量以及信息技術等。通過構建以智能變電站為基礎的高效、互連的發電廠、電網、負荷一體化系統，達到科學合理配置電源資源，確保工廠日益增長的負荷需求得到充分滿足，以盡快實現智能電網所追求的安全可靠、清潔高效、自愈可調的建設目標。
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