智能變電站關(guān)鍵技術(shù)及其構(gòu)建方式的探討

張文琴

摘 要：文章根據(jù)智能變電站的研究、發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀，從多個(gè)角度對(duì)變電站的互動(dòng)化、自動(dòng)化、數(shù)字化和信息化進(jìn)行了探討，對(duì)當(dāng)前智能變電站建設(shè)和研究過(guò)程中應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析，并在此基礎(chǔ)上，確定了智能變電站的設(shè)計(jì)原則和構(gòu)建方式。

關(guān)鍵詞：智能變電站；關(guān)鍵技術(shù)；設(shè)計(jì)原則；構(gòu)建方式

前言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，智能變電站對(duì)促進(jìn)我國(guó)低碳經(jīng)濟(jì)的實(shí)現(xiàn)、可再生能源的發(fā)展具有重要的意義。智能變電站是繼智能電網(wǎng)的概念出現(xiàn)的，是智能電網(wǎng)建設(shè)的支撐和基礎(chǔ)。現(xiàn)在的大部分傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、保護(hù)、測(cè)量和控制設(shè)備都安裝在變電站中，因此，智能電網(wǎng)則將發(fā)電環(huán)節(jié)、輸電環(huán)節(jié)、變電環(huán)節(jié)、配電環(huán)節(jié)、用電環(huán)節(jié)和調(diào)度環(huán)節(jié)六個(gè)部分的銜接控制功能配置在智能變電站上。智能變電站就成了電網(wǎng)電壓變化、電能分配、電流流向控制和電壓調(diào)整的重要部分，對(duì)提高電網(wǎng)的安全性和穩(wěn)定性具有重要的作用。文章主要對(duì)智能變電站的背景進(jìn)行了介紹，然后對(duì)當(dāng)前智能變電站建設(shè)和研究過(guò)程中應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析，并在此基礎(chǔ)上，確定了智能變電站的設(shè)計(jì)原則和構(gòu)建方式。

1 智能變電站的關(guān)鍵技術(shù)

1.1 一次設(shè)備的智能化

設(shè)備的智能化是變電站智能化的重要特征，這個(gè)特征形成了和其他常規(guī)變電站的區(qū)別之一，是未來(lái)變電站的發(fā)展趨勢(shì)。一次設(shè)備主要指智能組件和一次設(shè)備的結(jié)合體，包括電力功能元件、外置的智能組件、或其他功能元件等，該設(shè)備能夠保證智能變電站的信息互動(dòng)、功能一體、狀態(tài)可視、網(wǎng)絡(luò)可控和數(shù)字化測(cè)量的要求，而且能夠?qū)φ麄€(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。

一次設(shè)備一般應(yīng)用智能化的控制和監(jiān)視手段，設(shè)備體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不僅降低了設(shè)備停電檢修的時(shí)間和成本，還大大減少了人為因素帶來(lái)的設(shè)備誤差，給變電站信息的采集和智能化傳輸提供了前提條件。

1.2 二次設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化

隨著科技的發(fā)展，以太網(wǎng)的速度和接口都得到了顯著的進(jìn)步，從而有效促進(jìn)了變電站通信的實(shí)時(shí)性和有效性。設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化摒棄了常規(guī)系統(tǒng)中一次設(shè)備與二次設(shè)備間的電纜，取而代之的是通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行通信，信息量及信息傳輸速率都大幅提高，這樣能夠有效消除信息通信的延遲性。

1.3 管理維護(hù)的自動(dòng)化

變電站的管理運(yùn)行包括狀態(tài)記錄和運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄等內(nèi)容，一旦運(yùn)行設(shè)備出現(xiàn)故障，要求變電站能夠提供及時(shí)的分析報(bào)告，除此之外，還要求系統(tǒng)能夠根據(jù)保護(hù)動(dòng)作自動(dòng)推理分析出事故發(fā)生的性質(zhì)和區(qū)域，自動(dòng)發(fā)送檢修報(bào)告，從而大大降低人力和財(cái)力，對(duì)提高系統(tǒng)的檢修率具有重要的意義。

1.4 信息交流的互動(dòng)化

智能變電站的信息交流系統(tǒng)主要完成變電站之間、用戶和變電站之間、控制中心和變電站之間、其他設(shè)備和變電站之間的溝通，一般都采用以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)。統(tǒng)一的信息交流系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了信息的共享，還能夠保證設(shè)備間的交互需求，為實(shí)現(xiàn)整個(gè)變電站系統(tǒng)的智能化提供了幫助。

1.5 數(shù)據(jù)采集的集成化

隨著科技的發(fā)展，數(shù)據(jù)采集正朝著市場(chǎng)化、標(biāo)準(zhǔn)化、集成化、數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。變電站智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以高速以太網(wǎng)通信為基礎(chǔ)，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)字化信息平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了變電站所有數(shù)據(jù)的采集和信息的高度集成。

1.6 設(shè)備檢修的狀態(tài)化

變電站是智能電網(wǎng)的關(guān)鍵一環(huán)，設(shè)備能否安全運(yùn)行對(duì)保證智能電網(wǎng)的穩(wěn)定具有重要的意義。設(shè)備檢修的狀態(tài)化，主要指根據(jù)各種狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)提供的信息，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行評(píng)估。這種方法節(jié)省了大量物力和人力，同時(shí)還能夠避免由于事后檢修造成的設(shè)備破壞，因此能夠極大程度地提高設(shè)備的可靠性和利用率。

2 智能變電站構(gòu)建方式簡(jiǎn)介

2.1 智能變電站的體系架構(gòu)

智能化變電站融合了一次、二次設(shè)備，通過(guò)智能控件和高壓設(shè)備組建了設(shè)備層，完善了變電站的計(jì)量、檢測(cè)、保護(hù)、控制和測(cè)量等功能。間隔層設(shè)備一般使用集成化、模塊化的設(shè)計(jì)方式，很大程度上改變了變電站內(nèi)的信息采集和共享模式。分散化控制設(shè)計(jì)保證了各個(gè)設(shè)備模塊間的獨(dú)立性，集分工合作與獨(dú)立完成于一身，最大程度保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

變電站站控層除了擔(dān)負(fù)監(jiān)視、控制和協(xié)同站內(nèi)多個(gè)設(shè)備及通信的任務(wù)，還能夠進(jìn)行分析決策、智能告警和站域控制等高級(jí)功能。站控層的軟件構(gòu)件技術(shù)，能夠讓變電站的規(guī)模隨著功能的需求隨時(shí)變化。另外，變電站的緊湊架構(gòu)能夠讓變電站的數(shù)據(jù)采集、信息傳輸、設(shè)備間信息交互、信息冗余、各種功能分布以及功能的集成等方面變得更加合理。通過(guò)硬件的集成和各種組件技術(shù)，變電站形成了可靠、安全、靈活的功能體，同時(shí)提高了電站系統(tǒng)的信息化、數(shù)字化程度，加強(qiáng)了自動(dòng)化設(shè)備間的集成程度和自身協(xié)調(diào)能力，將系統(tǒng)的配置和維護(hù)過(guò)程簡(jiǎn)化，節(jié)約了工程開(kāi)支，促進(jìn)變電站系統(tǒng)進(jìn)入一個(gè)嶄新的階段。

2.2 智能變電站的控制保護(hù)策略

智能變電站需要開(kāi)放的控制保護(hù)策略，即保護(hù)策略事先不固定，而是按照一定原則根據(jù)電網(wǎng)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的調(diào)整，以滿足不同狀態(tài)下的電網(wǎng)運(yùn)行要求。分布式的信息控制系統(tǒng)，能夠在多個(gè)層次上對(duì)變電站的運(yùn)行進(jìn)行協(xié)調(diào)，以提高變電站的故障處理能力，分散控制帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。

2.3 智能變電站的測(cè)試仿真技術(shù)

智能變電站需要將測(cè)試活動(dòng)貫穿于整個(gè)開(kāi)發(fā)的生命周期中。智能變電站的主要測(cè)試過(guò)程包括系統(tǒng)測(cè)試、單元測(cè)試和集成測(cè)試三個(gè)步驟。該測(cè)試活動(dòng)主要是面向功能的，不僅包括測(cè)試工具，還包括對(duì)應(yīng)的配置文件和軟件輔助。

2.4 智能變電站的信息安全維護(hù)

智能變電站要求建立一個(gè)以評(píng)估為基礎(chǔ)，通過(guò)各種恢復(fù)、響應(yīng)、監(jiān)測(cè)和防護(hù)技術(shù)為工具和手段，以落實(shí)安全管理為目標(biāo)的多層安全框架，以保證變電站系統(tǒng)的可用性、完整性和可靠性。

3 結(jié)束語(yǔ)

智能變電站在智能電網(wǎng)的建設(shè)中起到了支撐的作用。從設(shè)備上來(lái)說(shuō)，變電站的智能化體現(xiàn)在一次設(shè)備和設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)視上；對(duì)于系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，變電站的智能化則表現(xiàn)在信息采集的唯一性、同步性、標(biāo)準(zhǔn)性和全站化方面，因此，智能變電站能夠得到最優(yōu)的控制效果，滿足電網(wǎng)的運(yùn)行維護(hù)要求。除此之外，在工程的實(shí)施階段，也處處體現(xiàn)了智能變電站的智能化。只有完善的基礎(chǔ)設(shè)施才能保證變電站的智能化，因此，需要在變電站時(shí)間同步、信息標(biāo)準(zhǔn)化和自動(dòng)化方面開(kāi)展更多的研究。

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