調(diào)控一體化智能變電站運(yùn)行管理模式研究

劉漢君，陳 岸，沈振華，王 霞

(1.廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司中山供電局，廣東中山528400；2.浙江國自機(jī)器人技術(shù)有限公司，浙江杭州310053)

調(diào)控一體化智能變電站運(yùn)行管理模式研究

劉漢君1，陳 岸1，沈振華2，王 霞2

(1.廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司中山供電局，廣東中山528400；2.浙江國自機(jī)器人技術(shù)有限公司，浙江杭州310053)

隨著我國科技水平的長足發(fā)展，傳統(tǒng)電網(wǎng)已不能滿足國民經(jīng)濟(jì)對電力系統(tǒng)的要求，智能電網(wǎng)成為電力網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢和方向。智能變電站是智能電網(wǎng)的重要工作環(huán)節(jié)，是保障智能電網(wǎng)順利運(yùn)行的基礎(chǔ)，因此，智能變電站的設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理成為研究的重點(diǎn)。在分析智能變電站技術(shù)背景的前提下，以“信息化、智能性、互動節(jié)能”為目標(biāo)，對智能變電站調(diào)控一體化的管理模式進(jìn)行了探討。

智能電網(wǎng)；變電站；調(diào)控一體化；管理模式

Abstract:With the rapid development of China's scientific and technological level,the traditional power grid could not meet the requirements of the national economy on the power system,smart grid was the development trend and direction of the power network.Intelligent substation was an important part of the smart grid.It was to protect the smooth operation of the smart grid basis.Therefore,intelligent substation design and operation management were the focus of the study.Under the premise of analyzing the technical background of intelligent substation,the management mode of intelligent substation regulation and control with the aim of"informationization,intelligence and interactive energy saving"was discussed.

Key words:smart grid;substation;regulation and control;management mode

智能變電站是智能電網(wǎng)中的關(guān)鍵一環(huán)，是指變電站內(nèi)的一、二次電氣設(shè)備及保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)智能的通信、控制并建立了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)分析平臺的變配電環(huán)節(jié)。智能變電站為智能電網(wǎng)的堅(jiān)強(qiáng)性打下良好的基礎(chǔ)。目前，我國的變電站尚未實(shí)現(xiàn)完整的智能化體系，但是在變電站的管理過程中也引入了數(shù)字化管理的概念，為進(jìn)一步的智能打下了良好的基礎(chǔ)。

我國傳統(tǒng)電網(wǎng)是基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的，該標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)初步定義了電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口，但是缺少了對智能設(shè)備及相應(yīng)技術(shù)手段的定義。而一個完善的智能變電站，需要以統(tǒng)一的數(shù)據(jù)化、信息化及互動性為高性能、高可靠性的智能設(shè)備提供運(yùn)行的基礎(chǔ)，從而有效地完成變電站內(nèi)信息的采集測量、通信、控制等功能，并為智能調(diào)節(jié)控制、智能決策、協(xié)調(diào)運(yùn)行創(chuàng)造條件。

1 變電站一體化調(diào)控的技術(shù)分析

智能變電站涉及的技術(shù)背景復(fù)雜，環(huán)節(jié)眾多，而其重點(diǎn)是變電站內(nèi)一次設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測和二次設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化。

為了提高智能變電站一次設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控的精度，結(jié)合IEC61580標(biāo)準(zhǔn)，智能變電站宜采用分布式監(jiān)控，分層次管理的策略[1]。具體來說，分布式監(jiān)控就是將一次設(shè)備按照其設(shè)備屬性的不同，劃分為若干個不同的管理分區(qū)，每一個管理分區(qū)以間隔匯控柜來作為分布式分區(qū)的管理主體，每一個間隔匯控柜中安放著該分區(qū)的傳感器、監(jiān)測單元及其他的變電站二次設(shè)備，例如一些通信設(shè)備或設(shè)備的供電電源等，所有間隔柜所采集的數(shù)據(jù)在一次設(shè)備的分區(qū)中心進(jìn)行分等級的區(qū)域匯總，匯總的原則可以采用電壓分級和設(shè)備分類兩種形式，區(qū)域匯總的結(jié)果通過短距離通信方式傳送至變電站集中狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的分類匯總及進(jìn)行狀態(tài)分析。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

對一次設(shè)備進(jìn)行保護(hù)和控制的設(shè)備都?xì)w于二次設(shè)備，智能變電站中的二次電源、繼電保護(hù)、通信設(shè)備、控制設(shè)備等都屬于此列。具體結(jié)構(gòu)方式如圖2所示。

二次設(shè)備是智能變電站可靠、安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的主要保障。各個設(shè)備與下層設(shè)備之間，各個設(shè)備之間，各個設(shè)備與變電站集中系統(tǒng)之間的通信是該保障的重要基礎(chǔ)。在智能變電站中，一次設(shè)備與二次設(shè)備之間距離相隔不會太遠(yuǎn)，利用電力以太網(wǎng)構(gòu)造通信網(wǎng)絡(luò)是一種比較理想的選擇。同時(shí)有些二次設(shè)備由于設(shè)備特性及設(shè)備的地理位置等問題，有線的網(wǎng)絡(luò)化會對設(shè)備功能的發(fā)揮有所影響，因此，構(gòu)造無線的局域通信網(wǎng)也是智能變電站必要方式。在目前所有的短距離通信方式中，ZigBee是一種比較適合的方式，成本低、功耗低、可靠性強(qiáng)，組網(wǎng)方式多，節(jié)點(diǎn)多，可以為一次設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和二次設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸提供良好的基礎(chǔ)。

圖1 智能變電站分布式分層管理體系結(jié)構(gòu)

圖2 智能變電站通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

2 智能變電站調(diào)控一體化管理特征分析

智能變電站中設(shè)備大多具備了高新技術(shù)，可以有效地將設(shè)備的管理、電力系統(tǒng)的調(diào)度有機(jī)地結(jié)合在一起，從而保證了電網(wǎng)運(yùn)行的順暢和安全，而調(diào)控一體化對于提高故障檢測的精確度，避免電力設(shè)備檢測的重復(fù)性，降低變電站運(yùn)行管理的工作量及運(yùn)營成本具有重要的意義。但是與此同時(shí)，傳統(tǒng)的變電站管理方式已經(jīng)不能適應(yīng)智能化設(shè)備的運(yùn)行方式，具備新的知識和技術(shù)是實(shí)現(xiàn)調(diào)控一體化管理的前提。

在智能變電站中，工作人員需要及時(shí)地掌握電網(wǎng)的運(yùn)行狀況，同時(shí)還需要能夠利用智能設(shè)備所提供的信息及集中控制系統(tǒng)所提供的決策信息在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行過程中可能存在的故障，并做出相應(yīng)的維護(hù)。這就需要電力工作人員掌握一定的電力電子技術(shù)、信息處理技術(shù)、控制技術(shù)、智能決策技術(shù)等，以保證在電力管理的過程中做出準(zhǔn)確的判斷和決策。

利用調(diào)控一體化實(shí)現(xiàn)對智能設(shè)備的管理對所用調(diào)控設(shè)備提出了更高的要求，集中管理、智能化控制都需要高精度設(shè)備的支持，而這些先進(jìn)調(diào)控設(shè)備的運(yùn)行可靠性是智能變電站安全運(yùn)行的前提，因此，調(diào)控設(shè)備的可靠性也是智能電網(wǎng)運(yùn)行的保證。

3 智能變電站調(diào)控一體化運(yùn)行管理模式探討

智能變電站有效地運(yùn)行管理離不開三個重要的因素：設(shè)備、人員、先進(jìn)的管理模式[2]。基于以上三個因素，可以總結(jié)出智能變電站工作模式所具備的明顯特征。

(1)設(shè)備功能的集成化及智能化

設(shè)備是變電站的核心，高新設(shè)備的引入是形成智能變電站的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。在變電站中，智能化設(shè)備分布在一次設(shè)備和二次設(shè)備乃至控制網(wǎng)絡(luò)的各個層次中。在一次設(shè)備中，電網(wǎng)側(cè)高壓設(shè)備已經(jīng)具備了信息的自動獲取與識別的功能、運(yùn)行數(shù)據(jù)的在線監(jiān)測功能，實(shí)時(shí)智能控制功能等，同時(shí)，這些功能融合在一起，可以形成設(shè)備的自我診斷和自我控制，為智能電網(wǎng)打下第一個層次的設(shè)備基礎(chǔ)。同時(shí)，二次設(shè)備開啟了通信自主、在線決策分析、智能控制的集成應(yīng)用，形成了智能變電站的第二個基礎(chǔ)。這兩個基礎(chǔ)形成了智能變電站的兩層防護(hù)，為智能電網(wǎng)信息的集成和分析創(chuàng)造了條件。

(2)信息的高度集成共享和工作流程的優(yōu)化

設(shè)備的智能化為信息的集成共享提供了條件，而與此同時(shí)也帶來了管理工作流程的變化。圖3是傳統(tǒng)變電站的管理工作流程，圖4是智能變電站的管理工作流程，從圖中對比可以看出，智能變電站的管理過程中可以實(shí)現(xiàn)依據(jù)需求和電網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)行過程自動生成操作策略，此策略可以實(shí)現(xiàn)變電站調(diào)度及控制一體化的管理。同時(shí)，在智能變電站中，增加了利用智能巡檢設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)設(shè)備檢測的功能，一方面可以提高故障預(yù)知的能力，另一方面，也可以減少人工巡檢的強(qiáng)度。

圖3 傳統(tǒng)變電站管理工作流程

圖4 智能變電站管理工作流程

(3)工作人員結(jié)構(gòu)改變、工作模式的優(yōu)化

智能變電站由于設(shè)備、管理流程的變化，導(dǎo)致了人員結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的變電站有很大的不同。在傳統(tǒng)變電站中，維護(hù)人員是技術(shù)人員，普通的巡檢人員所從事的工作技術(shù)性不強(qiáng)，這兩類工作人員在溝通上存在不暢的問題，容易引起溝通故障。而在智能變電站中，巡檢人員所從事的工作都需要一定的技術(shù)含量，可以形成檢、修、管一體化，為調(diào)控一體化形成良好的基礎(chǔ)。

4 總結(jié)

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)、農(nóng)業(yè)等社會生產(chǎn)活動越來越活躍，而用電的復(fù)雜性也急劇提高，這對電網(wǎng)的管理提出了更高的要求。而作為電網(wǎng)的重要的一環(huán)，變電站的智能化是實(shí)現(xiàn)調(diào)控一體化的基礎(chǔ)，而調(diào)控一體化需要有全新的管理體制來配合，從而形成設(shè)備、人員、管理的一體化管理過程。

[1]張省三.基于調(diào)控一體化的智能變電站運(yùn)行管理模式研究[J].中國高新技術(shù)，2016(30)：138-139.

[2]江亞婧.變電站智能化管理模式的研究[D].保定：華北電力大學(xué)，2012：3-5.

Research on operation and management mode of intelligent substation based on regulating and controling

LIU Han-jun1,CHEN An1,SHEN Zhen-hua2,WANG Xia2
(1.Zhongshan Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co.,Ltd.,Zhongshan Guangdong 528400,China;2.Zhejiang Guozi Robot Technology Co.,Ltd.,Hangzhou Zhejiang 310053,China)

TM 131

A

1002-087X(2017)09-1374-03

2017-02-08

變電站巡檢機(jī)器人無軌化集群管控系統(tǒng)研究與應(yīng)用(科技編碼：K-GD2014-217)

劉漢君(1979—)，男，廣東省人，碩士，工程師，主要研究方向?yàn)樽冸娺\(yùn)行管理。