智能變電站運(yùn)行管理模式探索

陳 明

（銀川供電局變電運(yùn)行工區(qū)，銀川 750002）

近年來，我國電力工業(yè)得到了迅速發(fā)展，區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)已基本形成了500kV網(wǎng)架，以特高壓為骨干網(wǎng)架的智能電網(wǎng)正在逐步建設(shè)階段[1]。智能變電站作為智能電網(wǎng)的核心和樞紐，是智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，目前國內(nèi)已新建或改造了數(shù)座示范性智能變電站。智能變電站與傳統(tǒng)變電站有很大區(qū)別，因此相對于傳統(tǒng)變電站，智能變電站對電網(wǎng)運(yùn)行管理模式提出了新的要求，本文結(jié)合對已投入運(yùn)行的220kV某智能變電站的改造經(jīng)驗(yàn)和運(yùn)行分析，進(jìn)行了智能變電站運(yùn)行管理模式的探索性研究。

1 智能變電站的理念

智能變電站是指通過依靠可靠、先進(jìn)和環(huán)保的智能組件來實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)信息的標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化，對全站進(jìn)行全自動(dòng)化配置以完成測量、監(jiān)測、控制等基本功能[2]，并能夠與智能電網(wǎng)中其他組件配合實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的自動(dòng)控制和實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，主動(dòng)完成在線分析等高級(jí)應(yīng)用功能。智能變電站的建設(shè)完成了電力系統(tǒng)中調(diào)度與設(shè)備運(yùn)行信息的互動(dòng)和共享，有助于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的全壽命周期的優(yōu)化管理，為實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)全網(wǎng)統(tǒng)一數(shù)據(jù)采集、信息共享及智能控制奠定了基礎(chǔ)。

智能變電站中采用了“智能設(shè)備”的創(chuàng)新概念。所謂智能設(shè)備，是指不但具有傳輸和分配電能的主設(shè)備本體，而且具有測量、控制、保護(hù)計(jì)量等功能[3]。其回歸電力系統(tǒng)設(shè)備的本意，不再強(qiáng)調(diào)傳統(tǒng)的一、二次設(shè)備的劃分。各功能的物理形態(tài)以智能組件方式體現(xiàn)，組件又是一個(gè)靈活的概念，可以由一個(gè)完成所有功能，也可以分散獨(dú)立完成，可以外置于主設(shè)備本體之外，也可以內(nèi)嵌于主設(shè)備本體之內(nèi)。智能組件的概念考慮到了一、二次設(shè)備的現(xiàn)狀，對智能變電站的建設(shè)和運(yùn)行都會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

2 智能變電站對運(yùn)行管理要求分析

2.1 智能變電站對運(yùn)行方式的要求

在當(dāng)前的電力系統(tǒng)中普遍采用集中控制的方式對設(shè)備進(jìn)行控制，在集中控制方式中調(diào)度作為核心部門將會(huì)下達(dá)針對所有設(shè)備的操作命令，這些命令最終將會(huì)落實(shí)到具體的設(shè)備上，整個(gè)操作的流程如圖1所示[4]。

圖1 傳統(tǒng)的電網(wǎng)操作流程示意圖

根據(jù)圖1中的操作流程，調(diào)度系統(tǒng)和調(diào)度人員通過控制電網(wǎng)的操作方式共同保證了系統(tǒng)中操作命令實(shí)施的正確性，同時(shí)相應(yīng)的安全操作規(guī)章制度和具體的操作人員保障了操作的可靠性，整個(gè)操作流程中涉及了許多人工環(huán)節(jié)，因此控制的過程也較復(fù)雜，導(dǎo)致操作設(shè)備的時(shí)間較長，無法準(zhǔn)確掌握設(shè)備的狀態(tài)，使得誤操作的風(fēng)險(xiǎn)性大為增加。

隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，電網(wǎng)能夠?qū)ψ陨頎顟B(tài)自動(dòng)、快速地做出響應(yīng)和變化，同時(shí)隨著分布式電源的接入，電網(wǎng)內(nèi)非線性電氣元件的數(shù)量會(huì)越來越多，其特性也會(huì)更加復(fù)雜，這就對電網(wǎng)的控制方式提出了更高的要求，同時(shí)傳統(tǒng)的自動(dòng)化結(jié)合人工的控制方式很難將電網(wǎng)的控制命令進(jìn)行細(xì)化分解并分配到具體的設(shè)備上，因此當(dāng)前電網(wǎng)的控制方式已無法滿足智能電網(wǎng)的控制要求。為解決這個(gè)問題，對已投入運(yùn)行的220kV某智能變電站的運(yùn)行方式進(jìn)行了如下改造：將具體電氣設(shè)備操作的細(xì)節(jié)工作從調(diào)度員的具體工作分離出來，使其能夠?qū)⒏嗟木ν度氲綄﹄娋W(wǎng)整體的控制中。這也就要求智能變電站具有這樣一種特性：可以將對具體設(shè)備的操作通過示意圖自動(dòng)解析為詳細(xì)的單步指令后反饋給調(diào)度人員，同時(shí)從潛在的風(fēng)險(xiǎn)角度分析每一步操作，預(yù)測可能發(fā)生的故障以滿足智能電網(wǎng)靈活運(yùn)行方式的要求。

2.2 智能變電站對設(shè)備管理的要求

電氣設(shè)備作為組成變電站的基本元件，對其進(jìn)行合理控制是保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定的前提和條件，但由于受到設(shè)備管理手段和水平的限制，傳統(tǒng)的變電站電氣設(shè)備管理方式都是采用專業(yè)化的管理方式，尚未完成從變電站整體的角度來對電氣設(shè)備進(jìn)行管理，這種管理方式導(dǎo)致設(shè)備管理人員只專注于設(shè)備的某一方面的問題，如試驗(yàn)、檢修和缺陷等，同時(shí)由于需要根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度部門編制的電網(wǎng)的運(yùn)行方式來完成設(shè)備的投入和切換等，這就造成了變電站設(shè)備管理和設(shè)備運(yùn)行方式上的孤立和相互隔離。因此，為了滿足智能電網(wǎng)的建設(shè)要求和進(jìn)一步提高供電可靠性，減少變電站內(nèi)設(shè)備的冗余和電網(wǎng)存在的潛在風(fēng)險(xiǎn)，增強(qiáng)電網(wǎng)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)性，我們需要構(gòu)建一種全新的設(shè)備管理理念，即將設(shè)備管理上升至變電站設(shè)備管理的層次，從變電站整體上對站內(nèi)設(shè)備進(jìn)行管理，增強(qiáng)變電站設(shè)備管理的自主能力，實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)設(shè)備狀態(tài)自動(dòng)報(bào)告的方式；當(dāng)其需要檢修和試驗(yàn)時(shí)應(yīng)自動(dòng)給能出合理的建議，提高變電站內(nèi)設(shè)備管理的效率，使變電站成為具備自主管理能力的智能變電站。同時(shí)在完成智能變電站管理方式的基礎(chǔ)上還應(yīng)對電網(wǎng)設(shè)備和管理方式進(jìn)行優(yōu)化，可通過建立設(shè)備管理中心的方式實(shí)現(xiàn)同一網(wǎng)絡(luò)中多組智能變電站的數(shù)據(jù)融合和決策，這樣就可以使變電站具有設(shè)備管理和調(diào)度互動(dòng)的功能，從而極大地提升了電網(wǎng)對于設(shè)備的管理和控制能力。

3 智能變電站運(yùn)行管理模式探索

3.1 智能變電站運(yùn)行管理

已投入運(yùn)行的某智能變電站采取了一種友好、智能、便捷的運(yùn)行管理方式，管理的基本架構(gòu)圖如圖2所示。

在圖2中，智能型的電氣設(shè)備構(gòu)成了智能變電站的整體結(jié)構(gòu)，智能處理核心是智能變電站的大腦，其不但能夠分解上級(jí)調(diào)度命令為多個(gè)單步的操作，而且能夠?qū)⒅悄茉O(shè)備的信息反饋至調(diào)度中心，并提示操作后可能帶來的風(fēng)險(xiǎn)。在得到調(diào)度員的確認(rèn)后方可執(zhí)行命令，且執(zhí)行后的結(jié)果將直接反饋至調(diào)度，處理核心的數(shù)據(jù)庫中記錄著每個(gè)操作的指令和結(jié)果。因此，已建成的220kV某智能變電站可作為電網(wǎng)中的一個(gè)智能節(jié)點(diǎn)，通過調(diào)度人員將操作示意圖發(fā)給該智能節(jié)點(diǎn)即可完成操作記錄的自動(dòng)上報(bào)工作，操作起來便捷，迅速，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)的快速反應(yīng)，確保了其安全穩(wěn)定運(yùn)行。

圖2 智能變電站運(yùn)行管理架構(gòu)圖

3.2 智能變電站的設(shè)備管理

相對于傳統(tǒng)的變電站，220kV某智能變電站采用了先進(jìn)的設(shè)備管理方式，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備可靠性分析、狀態(tài)監(jiān)視和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測等高級(jí)輔助決策功能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化管理的目的，其管理架構(gòu)如圖3所示。

圖3 智能變電站設(shè)備管理架構(gòu)圖

如圖3所示，該智能變電站中具備了檢測和傳遞設(shè)備狀態(tài)的信息網(wǎng)絡(luò)，通過該網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)信息的動(dòng)態(tài)監(jiān)測、輔助決策和風(fēng)險(xiǎn)評估等高級(jí)應(yīng)用功能，在上級(jí)調(diào)度部門的指導(dǎo)下，設(shè)備管理中心將綜合協(xié)調(diào)各個(gè)高級(jí)功能模塊，并將綜合決策結(jié)果送至執(zhí)行部門。

3.3 智能變電站信息管理

信息是決策的基礎(chǔ)，智能變電站作為局部信息融合中心，具有加工站內(nèi)和站外信息的功能，而對于多個(gè)智能變電站之間的決策信息則由設(shè)備管理中心進(jìn)行融合和處理。智能變電站建設(shè)時(shí)首先應(yīng)考慮完成智能變電站信息工作站的構(gòu)建，這在已建成的220kV某智能變電站中已有體現(xiàn)，其次當(dāng)建成完成多個(gè)智能變電站后應(yīng)考慮設(shè)備管理中心的建設(shè)。根據(jù)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的現(xiàn)狀，可將已有的系統(tǒng)整合為智能電網(wǎng)的設(shè)備管理中心，如圖4所示。

圖4 智能變電站信息管理架構(gòu)圖

4 結(jié)論

作為智能電網(wǎng)的重要單元，智能變電站的運(yùn)行和設(shè)備管理將使電氣設(shè)備從具體的單一層面提升到電網(wǎng)整體層面，這就對調(diào)度部門提供了有力的支撐，不但達(dá)到了降低電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的目的，而且也提高了電網(wǎng)整體的可靠性。

[1] 高翔.數(shù)字化變電站應(yīng)用技術(shù)[M].北京:中國電力出版社,2008.

[2] 劉嬌,劉斯佳,王剛.智能變電站建設(shè)方案的研究[J].華東電力,2010,38(7): 0974-0977.

[3] 蘇永春,吳素農(nóng).江西電網(wǎng)智能變電站研究及建設(shè)展望[J].江西電力,2009(5): 1-5.

[4] 陳樹勇,宋書芳.智能電網(wǎng)技術(shù)綜述[J].電網(wǎng)技術(shù),2009,33(8): 1-7.