智能變電站的建設(shè)對(duì)電力系統(tǒng)的影響

趙學(xué)龍

摘要：智能變電站是以微電子技術(shù)和集成技術(shù)為核心，以高新技術(shù)和前沿科技為手段，以智能化和自動(dòng)化為發(fā)展方向，在傳統(tǒng)變電站的基礎(chǔ)上鼎故革新，形成更具規(guī)模化的變電站。智能變電站的建設(shè)不僅提高了傳統(tǒng)變電站的運(yùn)行效率，還有效提高了電力產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，并且更好地促進(jìn)了電力系統(tǒng)的改進(jìn)升級(jí)，具有極為重要的實(shí)踐意義。文章結(jié)合工作實(shí)踐，對(duì)智能變電站的基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)單闡述，并分析了智能變電站的技術(shù)要點(diǎn)及其對(duì)電力系統(tǒng)產(chǎn)生的影響。

關(guān)鍵詞：智能變電站；電力系統(tǒng)；站控層；間隔層；設(shè)備層

中圖分類號(hào)：TM762 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）19-0154-02

隨著自然資源日益枯竭，各國(guó)逐漸將能源發(fā)展的方向聚焦于再生能源的開發(fā)與利用方面，其中電力資源則成為各國(guó)廣泛關(guān)注的能源之一。而電力資源在傳輸與使用過(guò)程中，電網(wǎng)與變電站則成為電力資源高效配置的關(guān)鍵。目前，各國(guó)都依托高速發(fā)展的科學(xué)技術(shù)，加快進(jìn)行智能電網(wǎng)、智能變電站的構(gòu)思與建設(shè)，從而實(shí)現(xiàn)電力資源的高效使用。我國(guó)也充分認(rèn)識(shí)到電力資源的價(jià)值所在，以可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略為立足點(diǎn)，秉持科學(xué)發(fā)展觀的原則，充分借助微電子技術(shù)、集成技術(shù)，加快了智能變電站的建設(shè)工作。從而打造出更加智能化、自動(dòng)化、規(guī)模化的變電站，并成為構(gòu)建智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)，為國(guó)家電力資源的高效使用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。筆者現(xiàn)就以下方面對(duì)智能變電站進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

1 智能變電站的主要組成

智能變電站的核心技術(shù)主要包括微電子技術(shù)、集成技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)以及數(shù)字化技術(shù)等，它通過(guò)整合上述高新技術(shù)，不僅延續(xù)了傳統(tǒng)變電站所具有的信息采集、數(shù)據(jù)測(cè)量、實(shí)時(shí)控制和繼電保護(hù)等功能，還實(shí)現(xiàn)了電力網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)控制、在線數(shù)據(jù)分析、智能調(diào)節(jié)和協(xié)同運(yùn)作等高級(jí)功能，這些高級(jí)功能恰恰是傳統(tǒng)變電站所不具備的。這些高級(jí)功能能夠保證智能變電站對(duì)這個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行準(zhǔn)確感知與評(píng)估，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)全程監(jiān)控，同時(shí)通過(guò)獲取的實(shí)時(shí)信息，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行做出精準(zhǔn)決策，以此保證系統(tǒng)運(yùn)行效率。因而，智能變電站可以說(shuō)是構(gòu)建智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)與核心，是為智能電網(wǎng)輸送動(dòng)力的關(guān)鍵所在。而綜合來(lái)看，智能變電站主要由以下三部分組成：

1.1 站控層

所謂站控層，主要是由一些具有掌控功能的設(shè)備組合而成的，包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、人機(jī)交換設(shè)備、服務(wù)器等。該部分主要負(fù)責(zé)電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)處理任務(wù)，比如對(duì)獲取的信息進(jìn)行分析處理，判斷是否需要發(fā)送預(yù)警報(bào)告；或者自動(dòng)記錄系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，形成記錄以備后期查修；或者對(duì)事故進(jìn)行初步評(píng)估并進(jìn)行操作閉鎖，防止危害進(jìn)一步擴(kuò)散。

1.2 間隔層

所謂間隔層，主要是由連接站控層與設(shè)備層的相關(guān)設(shè)備組成，包括監(jiān)控設(shè)備與繼電保護(hù)設(shè)備。該部分主要負(fù)責(zé)電力系統(tǒng)的運(yùn)行監(jiān)控與繼電保護(hù)，當(dāng)出現(xiàn)錯(cuò)誤預(yù)警后，自動(dòng)進(jìn)行繼電保護(hù)，從而保證電網(wǎng)的安全性。一般情況下，母線保護(hù)以分散式安裝技術(shù)為主，通過(guò)監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行檢驗(yàn)和預(yù)警。間隔層與站控層和設(shè)備層的通訊聯(lián)系均是借由光纖通訊系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，這樣可以保證通訊的速度與質(zhì)量。

1.3 設(shè)備層

所謂設(shè)備層，主要是由高新技術(shù)打造的一系列高端設(shè)備，包括信息處理接口、斷路器、復(fù)合傳感器、分壓型VD、隔離開關(guān)等。可以說(shuō)設(shè)備層是智能變電站的核心所在，也是構(gòu)建智能變電站的關(guān)鍵部分。這些高級(jí)設(shè)備集合了微電子技術(shù)、集成技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等多項(xiàng)前沿科技，充分提高了設(shè)備的自動(dòng)化與智能化水平，其中的復(fù)合傳感器依托集成技術(shù)，結(jié)合了多個(gè)物理傳感器單元，實(shí)現(xiàn)了多方位傳感的功能，而分壓型VD，則可以通過(guò)中間電極電位的變換單元來(lái)檢測(cè)電壓輸出信號(hào)，從而判斷電力傳送情況。

2 智能變電站的核心技術(shù)要點(diǎn)

智能變電站與傳統(tǒng)變電站比較而言，主要具有分散化、集成化與數(shù)字化這三項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，同時(shí)，這三點(diǎn)也是智能變電站的核心技術(shù)要點(diǎn)，在今后智能變電站的建設(shè)與完善過(guò)程中，也要繼續(xù)深化這三點(diǎn)技術(shù)要點(diǎn)，進(jìn)而完善智能變電站的運(yùn)行效率。

2.1 分散化技術(shù)

智能變電站的分散化技術(shù)要點(diǎn)主要體現(xiàn)在建站的分層技術(shù)方面，即將智能變電站劃分為三個(gè)層級(jí)進(jìn)行設(shè)備組建。這種技術(shù)模式可以更好地保護(hù)整個(gè)變電站系統(tǒng)，確保各個(gè)設(shè)備層級(jí)高效運(yùn)行，并且各個(gè)層級(jí)通過(guò)光纖通信技術(shù)聯(lián)接，數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性與時(shí)效性能夠得到充分保證，加之無(wú)需借助站內(nèi)信息傳輸網(wǎng)絡(luò)，更加保證了智能變電站的穩(wěn)定性。

2.2 集成化技術(shù)

智能變電站的集成化技術(shù)要點(diǎn)就是將多個(gè)單獨(dú)存在的個(gè)體集合為一個(gè)整體，使其依托某種聯(lián)系而緊密形成一個(gè)高效運(yùn)作的有機(jī)體。集成化技術(shù)要點(diǎn)的體現(xiàn)既表現(xiàn)在單個(gè)智能組件的構(gòu)成上，如同時(shí)具備控制、監(jiān)測(cè)、保護(hù)多個(gè)職能，又體現(xiàn)在不同組件的有機(jī)組合方面，如聯(lián)用光電信號(hào)促使測(cè)控、保護(hù)裝置的配合反應(yīng)更為緊湊，這樣不僅可以降低設(shè)備造價(jià)，還能更好地保證系統(tǒng)整體的運(yùn)行質(zhì)量。

2.3 數(shù)字化技術(shù)

智能變電站的數(shù)字化技術(shù)是現(xiàn)代通信技術(shù)與微電子技術(shù)高效結(jié)合的產(chǎn)物，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的關(guān)鍵所在。通過(guò)將一些列的指令數(shù)字化，并通過(guò)相應(yīng)的接收轉(zhuǎn)譯裝置來(lái)反應(yīng)數(shù)字指令，從而實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控與遠(yuǎn)程維護(hù)，不僅減少人力資源，還提升了設(shè)備的科學(xué)化水平，最重要的是保證了電網(wǎng)運(yùn)行的高效性。

3 智能變電站對(duì)電力系統(tǒng)的影響

我國(guó)智能電網(wǎng)的建設(shè)雖然較歐美發(fā)達(dá)國(guó)家起步晚，但是近些年得到了前所未有的進(jìn)步。但正所謂“沒(méi)有一蹴而就的改革，也不會(huì)有一勞永逸的進(jìn)步”，智能電網(wǎng)的構(gòu)建更是一項(xiàng)需要不斷革新的探索歷程。其中智能變電站的建設(shè)，則對(duì)智能電網(wǎng)和電力系統(tǒng)產(chǎn)生了極為重要的影響。

3.1 電子互感器的應(yīng)用

互感器是一種依照一定比例轉(zhuǎn)換電壓或電流的裝置。以往所使用的是電磁式互感器，由鐵芯與繞線構(gòu)成，雖然穩(wěn)定性較高，但是容量小，已然不能滿足現(xiàn)階段的電網(wǎng)運(yùn)行需求。并且其阻抗小，發(fā)生副邊短路后，會(huì)導(dǎo)致電流激增燒毀線圈，造成電力輸送障礙。智能變電站中則淘汰了電磁式互感器，引進(jìn)更為有效的電子互感器，這對(duì)電力系統(tǒng)可謂一大創(chuàng)新。電子互感器是通過(guò)傳感單元與合并單元，分別實(shí)現(xiàn)信號(hào)的發(fā)送收集與合并處理，并能夠同時(shí)處理多個(gè)信號(hào)，它一般由多個(gè)組間構(gòu)成，因而不會(huì)出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，更能保證信息處理的廣度與精度。

3.2 智能組件的應(yīng)用

智能變電站更加注重智能組件的使用，不僅引進(jìn)新型智能設(shè)備，還對(duì)傳統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行革新，融入多種智能組件，來(lái)提高傳統(tǒng)設(shè)備的使用效率。如智能開關(guān)，革新后具備了智能管控、機(jī)械儲(chǔ)能、相位分閘等功能，還能協(xié)助進(jìn)行故障監(jiān)測(cè)與診斷。而智能組件的應(yīng)用更多的是提高了電力系統(tǒng)的智能性，大大縮減了人工作業(yè)時(shí)間。

3.3 光纖通信技術(shù)的應(yīng)用

在智能變電站大范圍使用光纖通信技術(shù)，不僅減少了傳統(tǒng)變電站對(duì)電纜的依托度，節(jié)約了建站成本，還徹底消除了電磁兼容問(wèn)題。特別是在通信過(guò)程中使用GOOSE組網(wǎng)模式，實(shí)現(xiàn)了間隔閉鎖與母線失靈保護(hù)的諸多功能。另外在通信過(guò)程中引進(jìn)了IEC61850這一國(guó)際公認(rèn)的通信規(guī)約，更好地實(shí)現(xiàn)了無(wú)縫對(duì)接，為電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全面智能化提供了理論基礎(chǔ)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，智能變電站的建設(shè)關(guān)乎國(guó)家資源命脈，需要電力工作人員予以高度重視，并且不斷引進(jìn)國(guó)際先進(jìn)技術(shù)，提高智能變電站的構(gòu)建效率，盡早實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的全方位覆蓋，從而實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)智能化、數(shù)字化、科學(xué)化運(yùn)行，為百姓生活提供電力，為國(guó)家發(fā)展輸注

動(dòng)力。

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