淺談智能變電站的優(yōu)點(diǎn)及其優(yōu)化設(shè)計(jì)

袁芳　趙宇紅　唐健　陳冬

摘 要：統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)是一個(gè)堅(jiān)強(qiáng)可靠、經(jīng)濟(jì)高效、清潔環(huán)保、透明開(kāi)放、友好互動(dòng)的現(xiàn)代電網(wǎng)。智能變電站在智能電網(wǎng)建設(shè)中是銜接發(fā)、輸、變、配、用和調(diào)度六大環(huán)節(jié)的重要環(huán)節(jié)。智能變電站對(duì)比常規(guī)變電站具有很多無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，智能變電站的發(fā)展必將代替常規(guī)變電站。為了體現(xiàn)國(guó)家電網(wǎng)“兩型一化”的建設(shè)目標(biāo)，推進(jìn)新一代智能變電站的發(fā)展進(jìn)程，優(yōu)化智能變電站的設(shè)計(jì)是很有必要的。

關(guān)鍵詞：堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)；智能變電站；優(yōu)點(diǎn)；優(yōu)化

智能變電站是采用先進(jìn)、可靠、集成、環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動(dòng)完成信息采集、測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量和檢測(cè)等基本功能，同時(shí)，具備支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策和協(xié)同互動(dòng)等高級(jí)功能的變電站[ 1-2 ]。

1 智能變電站對(duì)比常規(guī)變電站的優(yōu)點(diǎn)

1.1 電纜通信被光纖通信取代

智能變電站中為節(jié)約二次電纜，同時(shí)使二次系統(tǒng)的布線更加的清晰和簡(jiǎn)潔，采用光纖通信取代電纜通信的方式。因?yàn)楣饫w通信取代電纜通信有很多明顯的優(yōu)勢(shì)，不僅可以減少通信過(guò)程中的電磁干擾，在繼電保護(hù)裝置正常工作時(shí)，不會(huì)因?yàn)殡姶鸥蓴_而導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置的誤動(dòng)作，可以提高其通信的可靠性。而且光纖通信對(duì)于采集到的信號(hào)，是通過(guò)數(shù)字信號(hào)的形式將其傳輸?shù)胶笈_(tái)主機(jī)的，這樣更加確保了其通信的可靠性。

1.2 電子式互感器的應(yīng)用

傳統(tǒng)的互感器具有磁飽和問(wèn)題嚴(yán)重、二次線圈不能開(kāi)路以及二次線圈不能短路等問(wèn)題。電子式互感器絕緣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、低壓側(cè)無(wú)開(kāi)路高壓危險(xiǎn)、數(shù)據(jù)傳輸抗干擾能力強(qiáng)、電流互感器頻率響應(yīng)范圍寬、沒(méi)有磁飽和問(wèn)題以及鐵磁諧振現(xiàn)象、體積小、重量輕。在智能變電站中，對(duì)于一個(gè)電壓等級(jí)，電子式互感器使用一臺(tái)就可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)、保護(hù)以及計(jì)量等功能。可以最大程度地減少一次設(shè)備的投入，減少變電站的占地面積和設(shè)備的維護(hù)工作量。此外電子式互感器的高低壓側(cè)是完全電氣隔離的，因此可以避免二次側(cè)出現(xiàn)過(guò)電壓的現(xiàn)象，提高其供電的可靠性。

1.3 智能終端的應(yīng)用

在智能變電站中智能終端與一次設(shè)備采用電纜連接，與保護(hù)、測(cè)控等二次設(shè)備采用光纖連接。智能終端能夠接收保護(hù)跳合閘命令、測(cè)控的手合/手分?jǐn)嗦菲髅罴案綦x刀閘、地刀等GOOSE命令，還具備跳/合閘命令輸出的監(jiān)測(cè)功能。當(dāng)智能終端接收到跳閘命令后，可以通過(guò)GOOSE網(wǎng)發(fā)出收到跳令的報(bào)文，智能終端的告警信息通過(guò)GOOSE上送。智能終端的應(yīng)用可以減少二次電纜的敷設(shè)，簡(jiǎn)化主控室的控制設(shè)備。

1.4 合并單元的應(yīng)用

智能變電站中應(yīng)用了合并單元在，可以使系統(tǒng)設(shè)備得到簡(jiǎn)化以及提高信息傳輸?shù)目煽啃浴：喜卧狹U（Merging Unit）是智能變電站特有的功能單元，其主要作用是接收并處理電流、電壓信號(hào)以及實(shí)現(xiàn)獨(dú)立采樣的電壓、電流信號(hào)的同步。合并單元對(duì)整個(gè)通信系統(tǒng)具有十分重要的作用。

1.5 高級(jí)應(yīng)用

智能變電站對(duì)比常規(guī)變電站的核心區(qū)別就是高級(jí)應(yīng)用功能。智能變電站除有信息采集、測(cè)量和保護(hù)控制等基本功能外，還有順序控制、遠(yuǎn)程瀏覽與智能告警、數(shù)據(jù)辨識(shí)等高級(jí)應(yīng)用功能。

2 智能變電站的優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1 電氣主接線

在滿足供電可靠的前提下，采用簡(jiǎn)潔的主接線方式，最大程度的減少一次設(shè)備的投入，達(dá)到智能變電站資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的建設(shè)目標(biāo)。電氣主接線優(yōu)化后可以減少智能電子設(shè)備（Intelligent Electronic Device，IED）的使用，相應(yīng)的減少了網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的投入，建筑面積和占地面積以及現(xiàn)場(chǎng)安裝工作量也會(huì)相應(yīng)的減少。

2.2 GIS設(shè)備的選擇和配置

在土地稀缺的大城市建設(shè)智能變電站，為使其具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益，并最大程度地節(jié)約土地資源，同時(shí)保證供電的可靠性和安全性。對(duì)GIS緊湊型和小型化設(shè)備的選擇，可以有效的減少配電裝置室的建筑面積和整個(gè)變電站的占地面積。

2.3 電氣總平面的布置

本著出線方便，節(jié)省投資的目標(biāo)，電氣總平面的布置盡可能的緊湊合理。對(duì)于框架式并聯(lián)電容器裝置，由于其占地面積比較大，投資也不夠經(jīng)濟(jì)，所以可以研究更加緊湊的布置方案。目前有工程采用三相疊裝的總體結(jié)構(gòu)，較常規(guī)方案大大地節(jié)約了占地面積。

2.4 高壓設(shè)備智能化需要解決的問(wèn)題

雖然電子式互感器和傳統(tǒng)的電磁式互感器相比具有很多優(yōu)越性。但是目前電子式互感器產(chǎn)品成熟度欠缺，制造技術(shù)不夠成熟以及性能評(píng)價(jià)體系不夠完善。在實(shí)際運(yùn)行中，電子式互感器運(yùn)行故障頻發(fā)，可靠性、穩(wěn)定性狀況不佳，尤其是在超高壓和特高壓等級(jí)中，可靠性不高。智能變電站中部分互感器仍采用常規(guī)互感器，通過(guò)常規(guī)互感器配置合并單元來(lái)實(shí)現(xiàn)信息就地化。為了著力解決電子式互感器現(xiàn)存的一些問(wèn)題，需要研究更加科學(xué)、更加有效的智能化方法。

3 結(jié)語(yǔ)

與常規(guī)變電站相比，智能變電站更加的節(jié)能和環(huán)保、結(jié)構(gòu)緊湊、自動(dòng)化水平高。從《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃（2016-2020年）》中可以看到，特高壓輸電以及智能電網(wǎng)成為“十三五”規(guī)劃的重大項(xiàng)目。智能變電站支持分布式電源的接入，因此必須在功能集成、配置優(yōu)化、經(jīng)濟(jì)可靠以及安全穩(wěn)定運(yùn)行中達(dá)到更高的要求。在保證供電可靠的同時(shí)，減少工程投資，全面推進(jìn)我國(guó)智能變電站的建設(shè)。

參考文獻(xiàn)：

[1] Xiaoping Yang， Xianfeng Duan， Yanli Bai. Asymmetrical Voltage Dip Ride-through Enhancement of Directly Driven Wind Turbine with Permanent Magnet Synchronous Generator[C].Sustainable Power Generation and Supply，2009：1-6.

[2] Wenliang Wang， Baoming Ge， Daqiang Bi， et al. Energy Storage based LVRT and Stabilizing Power Control for Direct-Drive Wind Power System[C].2010 International Conference on Power System Technology （POWERCON），2010：1-6.

作者簡(jiǎn)介：

袁芳（1989-），女，漢族，湖南邵陽(yáng)人，碩士，研究方向：電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化。