智能變電站新型監(jiān)控方案及經(jīng)濟性分析

楊 玲 何 月

（國網(wǎng)鎮(zhèn)江供電公司）

0 引言

隨著科技的快速發(fā)展，智能變電站作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，其監(jiān)控方案也在不斷創(chuàng)新。本文旨在探討針對智能變電站的新型監(jiān)控方案，并對其經(jīng)濟性進行深入分析。隨著智能化技術(shù)的日益成熟，傳統(tǒng)的變電站監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足對數(shù)據(jù)采集、分析和遠(yuǎn)程控制的需求。因此，研究新型監(jiān)控方案對于提高變電站的安全性、可靠性和智能化水平具有重要意義。本文將通過綜合比較不同監(jiān)控方案的成本與效益，以及對未來運維和維護的影響，對新型監(jiān)控方案的經(jīng)濟性進行深入分析，旨在為智能變電站的監(jiān)控系統(tǒng)升級提供理論和實踐支持。

1 新型監(jiān)控方案在智能變電站建設(shè)中的應(yīng)用

1.1 新型監(jiān)控方案的架構(gòu)分析

因現(xiàn)階段變電站建設(shè)過程中的監(jiān)控系統(tǒng)存在部分間隔層設(shè)備過多等問題，結(jié)合發(fā)展需求現(xiàn)有研究已經(jīng)針對原有監(jiān)控方法進行優(yōu)化，提出一種新型監(jiān)控方案［1］。該設(shè)計框架中主要實現(xiàn)對間隔層設(shè)備的優(yōu)化，使其在精簡優(yōu)化后升級成為一種可集群測控的裝置，以此方式對先前按間隔配置設(shè)計方法進行清除，詳細(xì)框架如圖1所示。除此之外，文獻(xiàn)中所提方法還對設(shè)備的布置和設(shè)備功能組成后的整合進行優(yōu)化，借助優(yōu)化后的集群測控實現(xiàn)“集群化”的目的，由此設(shè)計出的變電站系統(tǒng)不僅可以良好的解決設(shè)備安裝設(shè)計問題，同時還可以有效解決無冗余熱備用的問題。經(jīng)過實際投入使用后的建設(shè)結(jié)果與分析認(rèn)為該方案的應(yīng)用具有較高的經(jīng)濟性，可以顯著降低新型智能化變電站的建造資金投入。

圖1 新型監(jiān)控方案的系統(tǒng)架構(gòu)

1.2 新型監(jiān)控方案的間隔層集群測控技術(shù)

新型監(jiān)控系統(tǒng)的核心為集群測控設(shè)備，為實現(xiàn)更為高效的優(yōu)化性能，在該文獻(xiàn)的設(shè)計中將虛擬化技術(shù)引入到集群測控裝置，使其每個裝置都具有多核處理器的能力，在對其優(yōu)化后的實際適用性進行考慮后認(rèn)為該設(shè)計應(yīng)當(dāng)在預(yù)留出軟硬件備用能力。通過對變電站傳統(tǒng)測控裝置使用情況的分析，認(rèn)為傳統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)冗余量較大，基本可被3~4臺集群測控裝置所替代，對此認(rèn)為文獻(xiàn)所提的新型測控系統(tǒng)具有良好的測控能力，并且不會出現(xiàn)傳統(tǒng)系統(tǒng)中某一邏輯間隔故障而影響輻射全站的問題。除此之外，新型監(jiān)控系統(tǒng)還可以實現(xiàn)對邏輯間隔狀態(tài)的調(diào)整，例如將部分設(shè)備設(shè)置成運行、熱冷備用狀態(tài)，同時可結(jié)合設(shè)備的實際情況與不同狀態(tài)進行自動切換與遷移，借助系統(tǒng)的“動態(tài)遷移”與“動態(tài)部署”等優(yōu)化設(shè)計，可有效解決間隔測控?zé)o法熱備用等問題，由此認(rèn)為文獻(xiàn)所提系統(tǒng)除具有良好的系統(tǒng)改進能力外還具有良好的經(jīng)濟性，需要通過對比傳統(tǒng)方案的方式給予驗證。

2 新舊方案的對比

為驗證新型監(jiān)控系統(tǒng)與傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)在實際變電站建設(shè)中的應(yīng)用經(jīng)濟性，將以220kv的智能變電站建設(shè)工程為例進行分析。分析重點對建設(shè)過程中產(chǎn)生的設(shè)備采購費用、設(shè)備調(diào)試費用以及設(shè)備的后續(xù)運維費用等進行經(jīng)濟性分析。為得到兩種方案的對比經(jīng)濟合理性，將假設(shè)“Q”為加權(quán)投資成本則加權(quán)投資成本表示如下所示：

式中，Q1表示設(shè)備的采購費用；Q2表示設(shè)備的調(diào)試成本費用；Q3表示設(shè)備的運維費用。

結(jié)合內(nèi)蒙古某地區(qū)的供電公司公開數(shù)據(jù)以及調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，明確該公司近5年新建220kV變電站的各項成本支出數(shù)據(jù)，經(jīng)過初步分析發(fā)現(xiàn)智能變電站的建設(shè)過程中，設(shè)備的采購、運維與調(diào)試的成本基本為1∶1關(guān)系。新建站的調(diào)試成本數(shù)據(jù)計算需要結(jié)合設(shè)備的使用壽命進行分析，即8年使用期每年進行2次檢修，由此認(rèn)為智能變電站的設(shè)備采購費用、調(diào)試費用以及運維費用的權(quán)重分別為0.5、0.3、0.2，對兩種方案的加權(quán)投資成本Q分析，得出兩種監(jiān)控方案的經(jīng)濟數(shù)據(jù)，其中Q越小則證明監(jiān)控方案的經(jīng)濟性越合理［2-3］。

3 220kV變電站建設(shè)的投資情況分析

結(jié)合上述數(shù)據(jù)來源進行220kv的變電站建設(shè)的成本分析，變電站的使用主要設(shè)備及材料數(shù)據(jù)匯總與下表1中所示。

表1 220kV變電站建設(shè)設(shè)備數(shù)量信息

由上表1中方案對比數(shù)據(jù)可知，從建設(shè)投資成本角度進行分析，對比兩種方案建設(shè)的經(jīng)濟性。在所建智能變電站工程施工全部完成后對設(shè)備與成本數(shù)據(jù)進行核算，傳統(tǒng)監(jiān)控方案下的智能變電站的建設(shè)需要15面屏柜以及42臺測控裝置，而使用新型監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的智能變電站僅需2面屏柜以及6臺測控設(shè)備。由此可看出新型監(jiān)控系統(tǒng)的集控能力比傳統(tǒng)方案要高，實際設(shè)備的使用量明顯下降。

下表2中展示出220kv智能變電站建設(shè)全過程中，主要設(shè)備的成本投入數(shù)據(jù)。

表2 典型220 kV變電站間隔層投資成本對比

由上表2中數(shù)據(jù)可知，一個典型的220kV智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)實際建設(shè)金額約為113萬元；而智能變電站中新型監(jiān)控方案的實際投資成本僅為40萬元，直接節(jié)省成本投入可達(dá)73萬元。假設(shè)該地區(qū)的電力公司按照每年建設(shè)或改建約300座同等級的變電站，則使用文獻(xiàn)中所提新型監(jiān)控方案可直接節(jié)約成本約2.23億元。同時，因新方案中屏柜的使用量明顯減少，還可以在一定程度上節(jié)省變電站實際的建設(shè)用地成本。另外，新型監(jiān)控系統(tǒng)的使用會體現(xiàn)出集群測控裝置的能力，可進一步增加冗余熱備用，使得變電站設(shè)備在出現(xiàn)故障后能夠與電網(wǎng)實現(xiàn)實時監(jiān)視與調(diào)度，為電力搶修人員預(yù)留出足夠的反應(yīng)時間［5］。

4 新型監(jiān)控方案的案例分析

將新型監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用在某供電公司的110kV變電站新建工程，該新建智能變電站使用新型監(jiān)控系統(tǒng)運行10個月。兩種方法在110kV變電站新建工程中的投資成本對比數(shù)據(jù)匯總于表3所示。

表3 110kV變電站間隔層投資成本對比

由上表3中數(shù)據(jù)可知，該110kV變電站的建設(shè)中，使用傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)的投資約為34萬元，而使用新型監(jiān)控方案的投資成本約為24萬元，直接投資成本約10萬元。

除此之外，110kV變電站使用間隔層的集群測控裝置下兩種方法的對比數(shù)據(jù)如表4所示。

表4 110kV變電站二次屏柜數(shù)量及調(diào)試工時對比

由上表中數(shù)據(jù)可知，從設(shè)備的調(diào)試成本角度出發(fā)進行兩種監(jiān)控方案的經(jīng)濟性分析，由上表中數(shù)據(jù)可知，傳統(tǒng)監(jiān)控方案的調(diào)試成本可達(dá)1.6萬元，而文獻(xiàn)所提的新型監(jiān)控方案調(diào)試成本僅為1.1萬元。再從系統(tǒng)的運維成本視角出發(fā)對兩種方案進行對比可以看出，傳統(tǒng)監(jiān)控方案下變電站的設(shè)備運維成本高達(dá)8.5萬元，而新型監(jiān)控方案的實際設(shè)備運維成本僅為1.5萬元。結(jié)合上述分析認(rèn)為，借助新型監(jiān)控方案的智能變電站建設(shè)可以有效進行成本控制，在進行方案替換后可以顯著降低加權(quán)投資成本，實際降低比例能夠達(dá)到34%，證明新型監(jiān)控方案具有良好的經(jīng)濟性。

5 結(jié)束語

綜上所述，智能變電站新型監(jiān)控方案在提升安全性、可靠性和智能化水平方面具有顯著優(yōu)勢。經(jīng)濟性分析顯示，盡管新型監(jiān)控方案的初期投資較高，但在長期運營中將帶來顯著的成本節(jié)約和效益提升。同時，新型監(jiān)控方案還能提高變電站的運維效率，減少故障處理時間，從而降低生產(chǎn)停工損失。因此，推廣應(yīng)用智能變電站新型監(jiān)控方案具有重要意義。未來的研究方向可以聚焦于不同監(jiān)控方案的細(xì)化比較和性能優(yōu)化，以進一步提高智能變電站的運行效率和經(jīng)濟效益。希望本研究能為智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用提供有益的參考和支持。