常規變電站智能化改造研究

江鳳麗

[摘 要]智能電網建設是近年來電力系統內建設的重點工程，智能電網要靠智能變電站作為依托，智能電網建設成本大，時間長。對常規變電站的智能化改造成了建設智能電網的重要方法。常規變電站智能電網技術改造通常在原有電網基礎上增加智能設備，提升一次設備的智能化，接著建立二次系統，建立智能變電站的斷路器和通信，文章通過對智能電網的內涵和概念進行分析，提出了智能電網改造的方向和技術。

[關鍵詞]智能變電站；智能電網；技術改造

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2015.41.175

隨著能源需求的不斷增加，電力能源作為國家的重要戰略能源，對國家經濟發展和社會穩定有著不可替代的重要意義，社會對電力能源的需求上升讓電力系統的壓力倍增，電力系統智能化應運而生，智能化電網在西方經濟發達國家已經發展成熟，對電力能源的管理有著重要的提升作用，智能電網建設對于國內經濟電網的發展有巨大的推動作用，首先可以提高電力系統運行的經濟穩定性，降低了電力系統的運行的風險，保證遠程控制不受干擾，能夠快速調節符合。從電力能源發展的愿景來看，電力系統智能化只是一個時間問題，是實現電網自主創先的必經階段，對增強我國電網的競爭力具有重大意義。

1 智能變電站技術

智能電網變電站與常規的變電站之間存在一定的區別，智能電網通過各種無線或者有線監控設置，確定設備的使用狀態，操作多為程序化動作。智能變電站的改造需要克服很多問題，主要是變電站進行技術改造可能面臨著技術上的風險，導致生產安全受到影響，常規的變電站智能化基礎薄弱，落后的設備無法進行簡單的技術改造處理進行重新建設更加合理。所以針對要改造的電力企業進行仔細的勘察和論證很有必要。美國電力企業從事電網智能化起步早，經驗豐富。從2008年開始美國就開始設計并實施智能電網城市。智能電網城市的實施主要靠技術，第一通信必須是高速雙向的網絡，保證遠程監控惡化數據收集和分析的能力，智能家居與物聯網技術的結合，讓各種社會發電系統進入電網大系統中。

部分國家對智能電網的改造持有的理念與美國不同，德國重視提高電力系統的運行效率，降低運營價格加強用戶互動、保護生態環境、重視可再生能源。電網運行的經濟性和電力基礎，電網的調度方式有被動式向主動式轉變、電力行業信息通信更新換代和市場化改革都是現代西方經濟發達地區正在實施的電力戰略。國內電力企業也借鑒了國外電力行業發展的經驗，成立了專業研發中心，制定標準、研發實驗、實踐驗證，隨著通信技術、感應技術、智能技術的發展國內的電力技術創新進入了高速發展階段，取得了一些成果，但是還有很多問題沒有解決，首先是電力系統的智能化對通信網絡的高要求，由于智能系統要求通信網絡具備可靠性和持續性比其他系統更強，由于通信網絡容易受到外部惡意攻擊，一旦電力系統遭遇外部惡意攻擊將會形成不可估量的損失和影響。智能電站建立的系統需要高度的共享，但是目前電力系統內部管理不能滿足智能電網的要求，總結管理經驗適應智能電網成了當下的重點。技術改進讓傳統專業型人才受到挑戰，必須引進綜合性技術人才。

2 智能電網智能化改造方案

改造常規變電站要保證電站的正常安全運行，提前做好預案，防止出現意外。在確保安全的前提下最大限度的控制改造的時間，成立專門的供應部門，保證所有的設備在最短的時間范圍內保持停用狀態。盡量縮小設備投資的多用原有設備投資，降低改造成本。首先要對其二次系統進行智能化改造，二次系統是變電站的核心根據《Q/GDW-11-152-2009 IEC 61850工程應用模型》統一建模；建立智能通信，保護跳閘開關信號的傳輸，一次設備進行改造的范圍僅限制在部分設備，對二次系統進行大面積改建重建，改造期間用雙網并行的方式進行，待新系統建成后放棄舊系統，使用新系統。過GOOSE報文傳輸保護裝置開關量，在一次設備現場配置戶外智能單元通過網絡GOOSE 報文執行保護跳合閘的命令，利用智能單元出口控制斷路器及電動隔離開關的分合閘；對于智能化改造后智能化程度較高的設備采用程序化操作，其范圍如220kV、llOkV設備從運行至冷備用之間操作及設備倒母操作等。將乾元變改造成具有傳統一次設備和網絡化二次設備相結合的具有智能化功能的智能變電站。

通信網絡的改造，可靠性和安全性是通信網絡的必備特性，為了保證通信網絡的可靠性必須采用冗余技術替代原技術，根據數據流的要求運用不同的組合方式。組網建設要在故障最低的原則下進行，如果通信網絡部分元件出現故障仍能保證繼續工作，不影響整體運行。對于設備更換問題，改造時新舊設備同時運行，改造后全部采購新設備安裝。變電站內的網絡數據具有突發性和大量化特征，改造智能電網要符合安全可靠，經濟性的原則，

變電站層與過程層分別組網，相互獨立，采用光纖作為傳輸媒介；變電站層網絡連接所有變電站及間隔層智能化設備；過程層網絡構建兼顧面向設備間隔和功能兩個方面，按電壓等級分別組網，每個子網接入相應電壓等級的間隔層和過程層設備；根據保護雙重化配置要求，采用冗余設計，過程層網絡對應保護雙重化配置雙網絡，防止網絡故障導致設備的無保護運行；每間隔配一交換機，將交換機故障影響縮小到最小范圍；為避免數據沖突，將需要大量交換數據的設備分布在同一個網段上，減少不同網段之間數據流量過程層的數據類型包括釆樣值和GOOSE報文，要求可靠的前提下，具有較高的快速性。過程層網絡對于繼電保護的可靠性、快速性有較大影響，GOOSE網絡獨立組網模擬量采樣網絡能夠降低網絡流量對于可靠性的影響；組建冗余雙網結構能夠防止任一一網絡設備故障時繼電保護功能不受影響；雙重化保護分別使用相互獨立雙網防止任一設備故障都不會使雙網均癱瘓或保護不工作。

3 結 論

隨著經濟的發展，電力能源受重視程度越來越高，智能電網建設將會越來越受重視，文章針對常規變電站智能改造進行了論述，分析了改造中的網絡結構、智能單元、保護裝置和施工方案，智能電站的建設本身復雜而煩瑣，問題多是非程序性，有很多實際問題需要結合具體情況進行分析解決。智能電網的改造以電網的安全穩定為基礎，在此基礎上才是電網的經濟效益，大量的常規電網都面臨改造的問題，根據不同的電壓，不同的設備制造廠家。不同的地域特征進行智能化建設和改造，智能化電網的建設還需要發揮電力人才專業知識的力量，需要社會多方力量的共同支持，才能增強我國的電力企業的競爭力。

參考文獻：

[1]王云峰.智能化變電站設計[A].災備技術國家工程實驗室、北京郵電大學信息安全中心.2011年亞太智能電網與信息工程學術會議論文集[C].災備技術國家工程實驗室、北京郵電大學信息安全中心：，2011：3.

[2]申紅艷.淺談220千伏智能化變電站實施方案[A].災備技術國家工程實驗室、北京郵電大學信息安全中心.2011年亞太智能電網與信息工程學術會議論文集[C].災備技術國家工程實驗室、北京郵電大學信息安全中心：，2011：4.

[3]李志強.智能化變電站定額體系設計[A].電網工程造價管理優秀論文[C].2011：5.

[4]齊慧，戚振彪，呂勇，朱利民.智能化變電站在工程設計中的實現[A].安徽省電機工程學會.2011年安徽省智能電網技術論壇論文集[C].安徽省電機工程學會：，2011：6.

[5]戚安國.延長智能化變電站現場巡視周期的可行性探討[A].山東電機工程學會.山東電機工程學會2011年學術年會論文集[C].山東電機工程學會，2011：1.