智能變電站發(fā)展的現(xiàn)狀與形勢闡述

摘 要：變電站是改變電壓，將電能輸送給用戶的場所，在電力系統(tǒng)中占據(jù)非常重要的位置。智能化為智能電網(wǎng)奠定了發(fā)展的基礎(chǔ)，文章分析了其發(fā)展現(xiàn)狀以及形勢進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：職能變電站；二次保護(hù)設(shè)備；發(fā)展現(xiàn)狀

國家對(duì)智能電網(wǎng)的建設(shè)十分重視，通過全面建設(shè)，國家的電網(wǎng)公司已經(jīng)對(duì)很多變電站進(jìn)行了智能化改造，在2011-2015年期間，新建立的智能變電站就多達(dá)五千余座，并對(duì)超一千座變電站進(jìn)行了智能化改造。

1 變電站發(fā)展的幾個(gè)階段

變電站擔(dān)負(fù)著眾多功能，其發(fā)展經(jīng)過了以下幾個(gè)階段：

1.1 傳統(tǒng)變電站

在上世紀(jì)的八十年代之前變電站使用晶體管、基層電路作為主要保護(hù)設(shè)備，在對(duì)二次設(shè)備進(jìn)行保護(hù)設(shè)定時(shí)依然采用的是傳統(tǒng)的方法，設(shè)備在運(yùn)行時(shí)里面各部分之間都獨(dú)立進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的。隨著微處理器出現(xiàn)和應(yīng)用，通信技術(shù)的發(fā)展日新月異，這些都為運(yùn)動(dòng)裝置奠定了技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)，讓運(yùn)動(dòng)裝置的發(fā)展更上一個(gè)階梯，傳統(tǒng)的變電站也進(jìn)行了更新，新加入了幾項(xiàng)功能，分別是“遙測”、“遙信”、“遙控”以及“遙調(diào)”。

1.2 綜合自動(dòng)化變電站

微機(jī)保護(hù)技術(shù)是1990在得到了快速的發(fā)展，被廣泛地運(yùn)用到變電站中，科技的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的崛起，通信技術(shù)也得到了質(zhì)的飛躍，同時(shí)也帶動(dòng)了變電站的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，得到很好發(fā)展。上述集中技術(shù)的發(fā)展以及信息處理技術(shù)都被廣泛的運(yùn)用，為變電站發(fā)展帶來了非常大的便利，通過這些技術(shù)管理二次設(shè)備，逐漸優(yōu)化和完善二次設(shè)備的功能，對(duì)各功能進(jìn)行科學(xué)的重新組合、升級(jí)設(shè)計(jì)，逐漸發(fā)展演變成一個(gè)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，這一系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)掌握變電站內(nèi)的具體情況，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控、測量以及協(xié)調(diào)設(shè)備的運(yùn)行的功能。其也有不同的三種發(fā)展階段，包括集中式、分散式以及分散分層式發(fā)展階段，經(jīng)歷這些，也讓站內(nèi)的設(shè)計(jì)不斷地得到優(yōu)化和升級(jí)，讓其更趨于完善，增強(qiáng)運(yùn)行的可靠性，可以實(shí)現(xiàn)無人值班的管理模式，對(duì)變電站的管理實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

1.3 數(shù)字化變電站

這是由數(shù)字化技術(shù)發(fā)展而來的，IEC 61850也在我國被廣泛的應(yīng)用，也出現(xiàn)了此標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化變電站。數(shù)字化變電站將變電站內(nèi)的所有信息實(shí)行數(shù)字化，通過網(wǎng)絡(luò)為載體，搭建通信平臺(tái)、并實(shí)現(xiàn)信息的共享功能、實(shí)現(xiàn)高級(jí)的應(yīng)用間的相互互動(dòng)，這些都是其重要的特點(diǎn)。通過對(duì)過程層設(shè)備進(jìn)行數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)信息的網(wǎng)絡(luò)化，將斷路器變更為智能的，對(duì)于變電內(nèi)設(shè)備的檢修也更改了管理的模式，從定期地對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修，改變成將設(shè)備的狀態(tài)作為主要的檢修內(nèi)容。

1.4 智能變電站

上一種在對(duì)信息的處理技術(shù)上得到了很大的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字采集和網(wǎng)絡(luò)化相交互，雖然成就較大，但是還不足以滿足智能電網(wǎng)發(fā)展的需求，我國的電網(wǎng)公司也以建設(shè)智能變電站為發(fā)展的目標(biāo)，通過先進(jìn)、環(huán)保等優(yōu)良的設(shè)備進(jìn)行組合，使用網(wǎng)絡(luò)為載體進(jìn)行信息的輸送，通過數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化以及信息的共享作為智能變電站發(fā)展的要求，自動(dòng)對(duì)變電站內(nèi)的信息進(jìn)行采集和監(jiān)控等多項(xiàng)功能，智能變電站內(nèi)電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，能夠?qū)崿F(xiàn)一些高級(jí)功能。站內(nèi)氛圍設(shè)備層和系統(tǒng)層兩個(gè)層級(jí)。

2 從評(píng)價(jià)指標(biāo)看智能化設(shè)備

我國的電網(wǎng)公司對(duì)建成的試點(diǎn)變電站進(jìn)行了評(píng)估，并推出了相關(guān)的細(xì)則，對(duì)一些技術(shù)性的評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行了規(guī)定。

2.1 基礎(chǔ)功能完備性

評(píng)價(jià)指標(biāo)中包括內(nèi)容較多，有一次設(shè)備智能化、對(duì)電流電壓采用數(shù)字化的方式進(jìn)行采集、站控層信息一體化集成度、二次系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化接入及對(duì)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的記錄進(jìn)行分析、一體化電源系統(tǒng)以及對(duì)通信和信息的安全進(jìn)行防護(hù)的體系等。

2.2 技術(shù)先進(jìn)性

技術(shù)的先進(jìn)性表現(xiàn)在多個(gè)方面，其中順控操作要求操作中的監(jiān)控系統(tǒng)要配備站控層順序控制這一功能，并且要加強(qiáng)和上級(jí)的調(diào)動(dòng)的聯(lián)系，二者能夠進(jìn)行有效的互動(dòng)[1]。設(shè)備的可視化操作對(duì)一次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)的信息采集，能夠以可視化的方式進(jìn)行展示以及發(fā)送到上一級(jí)的系統(tǒng)，供上級(jí)進(jìn)行檢查。智能告警就是將所有可能會(huì)發(fā)生的信息進(jìn)行整合，建立出能夠及時(shí)進(jìn)行預(yù)警的邏輯和推理模型，可以將搜集到的設(shè)備運(yùn)行信息進(jìn)行科學(xué)的管理，對(duì)它們進(jìn)行分類，有效地過濾掉不必要的信息，有效處理這些信息，掌握智能變電站內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行情況，能夠及時(shí)地對(duì)出現(xiàn)的情況進(jìn)行處理，自動(dòng)將情況報(bào)告到主站，并等待具體的處理方法，滿足主站的不同需求，為其準(zhǔn)備分層分類的有效告警信息。支持經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與優(yōu)化控制功能，站內(nèi)實(shí)現(xiàn)了對(duì)設(shè)備運(yùn)行超負(fù)荷的智能化控制負(fù)、智能的無功優(yōu)化等與上級(jí)調(diào)度、用戶之間實(shí)現(xiàn)互動(dòng)。最后一種功能，其包括對(duì)繼電綜合信息進(jìn)行展示、保護(hù)動(dòng)作信息展事故情況下能夠及時(shí)地分析和判斷出原因并進(jìn)行智能提示。變電站輔助系統(tǒng)綜合運(yùn)行與監(jiān)視功能就是對(duì)變電站內(nèi)的運(yùn)行情況進(jìn)行視頻監(jiān)控、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警、照明系統(tǒng)、安防系統(tǒng)綜合運(yùn)行和監(jiān)視能力。

3 信息一體化平臺(tái)以及高級(jí)應(yīng)用分析

3.1 信息一體化平臺(tái)

其在站內(nèi)的實(shí)時(shí)監(jiān)控SCADA子系統(tǒng)中占據(jù)著非常重要的地位，其中還包括一些電能量子系統(tǒng)、視頻安防等其他輔助性的子系統(tǒng)等等，通過對(duì)系統(tǒng)中所有數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的接入、儲(chǔ)存，以及處理等等操作，實(shí)現(xiàn)同一標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范化管理，通過搭建數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，這樣能夠切實(shí)有效地對(duì)遠(yuǎn)方的系統(tǒng)提供相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)支持。

信息一體化平臺(tái)有其自身獨(dú)有的特點(diǎn)，信息一體化平臺(tái)能夠?qū)⒏鱾€(gè)子系統(tǒng)當(dāng)中的數(shù)據(jù)源，經(jīng)過間隔層的統(tǒng)一采集，切實(shí)有效地投入到平臺(tái)自動(dòng)化的系統(tǒng)當(dāng)中，而其他一些相對(duì)來說比較高級(jí)的應(yīng)用可以切實(shí)有效的配制到子站的控制器當(dāng)中，最大限度地保證其自身的合理運(yùn)行和應(yīng)用[2]。其次，信息一體化平臺(tái)利用的是統(tǒng)一性的建模思想以及通信服務(wù)，主要是為了能夠切實(shí)有效地將保護(hù)、測控以及通信等一系列的緩解進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)據(jù)記錄，這樣能夠通過通信服務(wù)來接入平臺(tái)當(dāng)中，從而實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一性的管理，這樣能夠從根本上實(shí)現(xiàn)變電站和主站之間的相互協(xié)作和相互統(tǒng)一、相互支撐。

3.2 高級(jí)應(yīng)用

3.2.1 智能開票。在實(shí)際的操作過程中，能夠切實(shí)有效地實(shí)行自動(dòng)推理開票的現(xiàn)象，其中包括四種模式的開票方式，在實(shí)際的開票過程中，運(yùn)行人員可以根據(jù)實(shí)際的情況，選擇適合自己的開票方式，系統(tǒng)能夠與規(guī)則庫實(shí)行切實(shí)有效的匹配，可以有效地智能生成適用于運(yùn)行人員的類型票。

3.2.2 一鍵式順序控制。通過智能巡視機(jī)器人來進(jìn)行操作，可以實(shí)現(xiàn)其控制與視頻系統(tǒng)進(jìn)行完美的結(jié)合，而在實(shí)操中，如果有設(shè)備是一次性，視頻系統(tǒng)就會(huì)通過圖像識(shí)別技術(shù)能夠準(zhǔn)確地判斷出不同設(shè)備的不同情況，從而開啟自動(dòng)確認(rèn)的模式，這樣不僅能夠有效地實(shí)行順序控制，而且能夠有效地提高工作效率。

3.2.3 智能警告與故障綜合分析。在變電站的實(shí)際操作運(yùn)行過程中，難免會(huì)出現(xiàn)一些事故問題，所以智能警告信息處理模型是一種必不可少的存在，智能告警的模型建立不僅能夠有效地實(shí)現(xiàn)告警信息的預(yù)處理系統(tǒng)，而且能夠切實(shí)有效地建立專門的故障處理知識(shí)庫，方便日后對(duì)數(shù)據(jù)的搜集和分析。而智能警告系統(tǒng)報(bào)出的一系列信息、故障的簡單報(bào)表等等，都能夠直接對(duì)變電站的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，而機(jī)器人和告警系統(tǒng)的相結(jié)合，能夠開發(fā)智能告警人機(jī)顯示界面，可以對(duì)信息進(jìn)行分層管理，而且能夠提高故障診斷的準(zhǔn)確性，使得定位更加的準(zhǔn)確，方便及時(shí)地了解故障發(fā)生點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行切實(shí)有效的解決，保證變電站的日常安全運(yùn)行[3]。

3.2.4 變電站圖模一體化。變電站模型與主站調(diào)度模型二者是有聯(lián)系的，因此在建立模型的時(shí)候就需要注意它們之間的映射關(guān)系，可以有效地實(shí)現(xiàn)子站端對(duì)于數(shù)據(jù)模型的維護(hù)和圖形畫面的維護(hù)，在這種形勢下，導(dǎo)入進(jìn)調(diào)度中心，能夠在各種自動(dòng)化的系統(tǒng)當(dāng)中切實(shí)有效的使用，從而有效地提高工作效率，減少維護(hù)工作量，有效地保證各子站和主站系統(tǒng)模型和數(shù)據(jù)是完全統(tǒng)一的。

3.3 智能巡視系統(tǒng)

智能巡視系統(tǒng)主要是利用機(jī)器人來進(jìn)行變電站的巡檢工作，并且與固定的攝象頭之間進(jìn)行相互的配合，不僅能夠有效地代替人為勞動(dòng)力，而且能夠保證巡檢的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，而利用機(jī)器人智能巡視系統(tǒng)，不僅能夠?qū)υO(shè)備進(jìn)行詳細(xì)的巡視，而且能夠?qū)t外線的溫度測量以及設(shè)備狀態(tài)的確認(rèn)等都準(zhǔn)確無誤的進(jìn)行，從而可以將巡視的結(jié)論展示到后臺(tái)，并進(jìn)行告警。在實(shí)際的應(yīng)用中，加入定位技術(shù)、多角度云臺(tái)預(yù)置技術(shù)等的應(yīng)用，可以有效地滿足站內(nèi)對(duì)所有類型設(shè)備的實(shí)際巡視需求，從根本上完善當(dāng)前的巡視系統(tǒng)[4]。

3.4 輔助設(shè)備智能化

3.4.1 智能接地線管理系統(tǒng)。通過使用這一系統(tǒng)，可以保證對(duì)接地線實(shí)現(xiàn)整體存取的效果，在此基礎(chǔ)上對(duì)其實(shí)行科學(xué)有效的管理，在當(dāng)前的微機(jī)防務(wù)誤閉鎖系統(tǒng)當(dāng)中加入對(duì)其的使用，能夠從根本上對(duì)其進(jìn)行管理，并且減少故障的發(fā)生率。

3.4.2 緊急解鎖鑰匙智能管理系統(tǒng)。如歸對(duì)其進(jìn)行科學(xué)合理的應(yīng)用，就可以達(dá)成多種形式的防誤鎖具，實(shí)現(xiàn)對(duì)鎖具的的智能化管理，可以有效避免拿錯(cuò)鑰匙的問題，避免因此而造成嚴(yán)重的事故，從根本上實(shí)施一對(duì)一的設(shè)備解鎖，避免拿錯(cuò)鑰匙、用錯(cuò)鑰匙，對(duì)鑰匙的使用進(jìn)行切實(shí)有效的管理和控制。

3.4.3 站內(nèi)智能組件柜智能化改造。需要對(duì)智能組件柜進(jìn)行智能化改造，從根本上對(duì)其進(jìn)行改造，在站內(nèi)智能組件柜當(dāng)中加入熱交換器智能調(diào)節(jié)柜，這樣能夠切實(shí)有效地對(duì)柜內(nèi)的溫度以及濕度根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)節(jié)。

3.4.4 站內(nèi)輔助系統(tǒng)智能化改造。這一改造，目的是對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行操作聯(lián)動(dòng)，系統(tǒng)中還有視頻的監(jiān)視、移動(dòng)定位以及門禁等，加強(qiáng)安全防護(hù)的設(shè)備進(jìn)行管理和聯(lián)動(dòng)，對(duì)設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行監(jiān)視的同時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離控制[5]。

3.4.5 光伏發(fā)電和綠色照明。在具體操作中，通過安裝太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，保證其正常的運(yùn)行，是輸出交流380伏的電來控制其實(shí)際的運(yùn)行狀態(tài)，而如果遇到緊急情況，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)可以通過控制器輸出直流110伏的電來對(duì)直流系統(tǒng)進(jìn)行充電作用，不僅能夠有效地改造照明系統(tǒng)，而且能夠?qū)崿F(xiàn)直流系統(tǒng)的應(yīng)急備用功能，完成這一目標(biāo)。

4 超導(dǎo)變電站

在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)發(fā)展越來越快的影響下，超導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，其是智能電網(wǎng)中非常基礎(chǔ)和重要的一項(xiàng)技術(shù)，在以后的電網(wǎng)整體發(fā)展過程中，超導(dǎo)技術(shù)不僅會(huì)大規(guī)模的被使用，而且會(huì)成為主要發(fā)展趨勢[6]。而我國對(duì)于超導(dǎo)變電站的研究已經(jīng)逐漸的取得了一定的成效，我國的白銀超導(dǎo)變電站是世界首座超導(dǎo)變電站，其自身的影響力不容小覷，其匯集了我國在這方面最新的研究成果，包括在國際上一流的技術(shù)成果，白銀超導(dǎo)變電站中包括了很多方面，其中有超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)、超導(dǎo)限流器、超導(dǎo)變壓器等等，這些裝置不僅有超強(qiáng)的耐高溫特制，而且能夠相互作用、相互結(jié)合，與電網(wǎng)的實(shí)際負(fù)荷進(jìn)行有效的連接，從而保證變電站的正常安全運(yùn)行。

5 結(jié)束語

綜上所述，在當(dāng)前我國科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的影響下，變電站的智能化已經(jīng)成為主要的發(fā)展趨勢，特別是在當(dāng)前科技網(wǎng)絡(luò)廣泛應(yīng)用的前提下，對(duì)其的實(shí)現(xiàn)益處很多，可以完成對(duì)我國當(dāng)前的電網(wǎng)改造、也為相關(guān)的設(shè)計(jì)以及設(shè)備等提供了一定的發(fā)展機(jī)遇，而且建立完善的站內(nèi)技術(shù)體系結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站整體設(shè)備體系的優(yōu)化和升級(jí)，而且能夠推動(dòng)我國智能化變電站的長期穩(wěn)定發(fā)展。雖然智能化變電站的實(shí)際應(yīng)用和發(fā)展過程中，仍然有很多需要深入研究的問題，但是在技術(shù)不斷成熟和創(chuàng)新的影響下，智能化變電站的發(fā)展水平會(huì)越來越高。

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作者簡介：潘翔（1976-），男，河南信陽人，本科，工程師。