變電站的智能化發(fā)展方向分析

于同偉 黃旭

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【摘 要】變電站技術(shù)發(fā)展經(jīng)過了幾個階段，包括傳統(tǒng)變電站、自動化變電站、數(shù)字化變電站至今，變電站技術(shù)有了很大的進步和發(fā)展，其中技術(shù)向智能化方向發(fā)展是目前的一個很主要的方向。本文重點介紹變電站的發(fā)展歷程，分析智能變電站關(guān)鍵技術(shù)的研究方向，指出智能變電站建設(shè)的重點工作，提出編制智能變電站建設(shè)規(guī)劃時應(yīng)考慮的問題。

【關(guān)鍵詞】能變電站 關(guān)鍵技術(shù) 建設(shè)規(guī)劃

智能電網(wǎng)中的智能變電站是由先進、可靠、節(jié)能、環(huán)保、集成的設(shè)備組合而成，以高速網(wǎng)絡(luò)通信平臺為信息傳輸基礎(chǔ)，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監(jiān)測等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實時自動控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動等高級應(yīng)用功能。隨著2009年9月《智能變電站技術(shù)導(dǎo)則》通過評審，變電站智能化將成為變電站建設(shè)的必然趨勢。

1 變電站發(fā)展情況分析

1.1 傳統(tǒng)變電站

1980年之前，集成電路與晶體管成為變電站的主要保護設(shè)備，同時，二次設(shè)備各部分獨立運行且均以傳統(tǒng)方式布置。通信技術(shù)和微處理器的發(fā)展，顯著提高了遠動裝置（RTU）的性能，傳統(tǒng)變電站也因此逐漸增加了“遙信”、“遙測”、“遙調(diào)”、“遙控”功能。

1.2 變電站綜合自動化

1990年后，微機保護技術(shù)被廣泛應(yīng)用，同時，借助于網(wǎng)絡(luò)、計算機、通信等技術(shù)的發(fā)展，使得變電站綜合自動化得到長足進展。研究人員運用現(xiàn)代電子技術(shù)、計算機技術(shù)、信息處理技術(shù)和通信技術(shù)，重新組合并優(yōu)化設(shè)計了變電站的二次設(shè)備功能，在此基礎(chǔ)上建成了變電站綜合自動化系統(tǒng)。

1.3 數(shù)字化變電站

近年來，IEC61850標準的推廣應(yīng)用和不斷進步的數(shù)字化技術(shù)，使得基于IEC 61850的數(shù)字化變電站在國內(nèi)出現(xiàn)。此類變電站不僅具有網(wǎng)絡(luò)化的通信平臺和全站信息數(shù)字化，同時也具備信息共享標準化、高級應(yīng)用互動化重要特征。

1.4 智能變電站

智能電網(wǎng)中的智能變電站是由先進、可靠、節(jié)能、環(huán)保、集成的設(shè)備組合而成，它的信息傳輸基礎(chǔ)是高速網(wǎng)絡(luò)通信平臺，可以自動完成測量、信息采集、保護、控制、監(jiān)測、計量等基本功能，同時也具備智能調(diào)節(jié)、支持電網(wǎng)實時自動控制、協(xié)同互動、在線分析決策等高級應(yīng)用功能。智能變電站由系統(tǒng)層、設(shè)備層組成。變電站的站控層由系統(tǒng)層承擔(dān)，用于實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)可視化、信息共享、分析決策、智能告警等高級智能應(yīng)用。設(shè)備層主要由智能組件、智能設(shè)備和高壓設(shè)備構(gòu)成，實現(xiàn)IEC 61850中所提及的變電站控制、測量、檢測、保護、計量等間隔層和過程層的功能。

2 變電站智能化發(fā)展方向研究分析

目前，變電站一次設(shè)備的智能化程度和自動化技術(shù)水平尚未達到智能電網(wǎng)的發(fā)展要求。未來變電站智能化以關(guān)鍵技術(shù)為基礎(chǔ)展開其發(fā)展目標及發(fā)展思路，本文從以下幾方面開展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)工作。

2.1 斷路器設(shè)備數(shù)字化測控技術(shù)

以數(shù)字化變電站為平臺，研究斷路器設(shè)備數(shù)字化測控技術(shù)。基于自檢測功能，并要求斷路器滿足操動機構(gòu)時間特性來研究與斷路器相關(guān)的智能化功能。

2.2 智能變電站設(shè)備及其系統(tǒng)的自動重構(gòu)技術(shù)

建立智能裝置模型的自描述規(guī)范，應(yīng)用智能裝置模型描述、分類以及即插即用的關(guān)鍵技術(shù)，重構(gòu)智能變電站中設(shè)備、系統(tǒng)的模型，在系統(tǒng)升級、改造和擴建時，實現(xiàn)變電站快速化、智能化的系統(tǒng)測試、部署、糾錯和校驗。

2.3 基于自診斷功能的風(fēng)險評估與數(shù)值預(yù)報技術(shù)

以自診斷功能及相關(guān)知識積累為基礎(chǔ)，完成設(shè)備可靠性評估、健康狀態(tài)評估和安全性評價，同時建立變電站相關(guān)設(shè)備的智能評估體系，完成變電站設(shè)備的安全評估系統(tǒng)研發(fā)。

2.4 智能電網(wǎng)故障柔性定位技術(shù)

分析研究大批量數(shù)據(jù)猝發(fā)遠程傳輸和廣域同步故障數(shù)據(jù)提取技術(shù)，建立能夠融合多種故障測距方法的綜合性測距算法模型，建立分層分布式柔性的廣域故障定位網(wǎng)絡(luò)。

2.5 基于智能電網(wǎng)框架的保護與廣域測量技術(shù)

以智能電網(wǎng)廣域測量與保護技術(shù)的研究為基礎(chǔ)，研制適合智能電網(wǎng)保護與廣域測量的設(shè)備和系統(tǒng)，并投入試運行。

2.6自診斷設(shè)備信息數(shù)據(jù)交互規(guī)約技術(shù)

以智能設(shè)備共享規(guī)約和信息管理研究為基礎(chǔ)，實現(xiàn)變電站設(shè)備自診斷狀態(tài)信息共享功能，提出符合智能設(shè)備要求的主設(shè)備接口技術(shù)規(guī)范與自診斷設(shè)備傳感器以及自診斷設(shè)備信息交互技術(shù)規(guī)范。

3 智能變電站建設(shè)的重點措施

智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)為智能變電站，本文從變電站技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀出發(fā)，遵循智能電網(wǎng)階段性建設(shè)需求和統(tǒng)一的總體目標，同時緊密遵循智能變電站技術(shù)路線和建設(shè)的實施原則，主要在以下幾方面重點進行研究工作：

（1）對變電運行管理模式進行全新探索。加快建設(shè)智能變電站，初步實現(xiàn)變電站設(shè)備信息診斷、狀態(tài)的監(jiān)控與電網(wǎng)運行管理的雙向互動。調(diào)整運行、調(diào)度人員的工作模式，以實現(xiàn)設(shè)備的全生命周期管理和完全狀態(tài)檢修。

（2）對智能裝備進行研發(fā)并對裝備智能化進行改造。通過對電網(wǎng)智能設(shè)備的技術(shù)水平進行提升，來實現(xiàn)電網(wǎng)靈活優(yōu)化控制以達到電網(wǎng)功能自動化。

（3）制定智能變電站相關(guān)規(guī)范標準。制定智能變電站技術(shù)體系的架構(gòu)，制定相應(yīng)的規(guī)范和標準，按照規(guī)范、標準對舊變電站的改造和智能變電站建設(shè)進行指導(dǎo)，規(guī)范智能變電站的設(shè)計、建設(shè)、驗收、試驗和運行維護。

（4）對智能變電站綜合信息開展研究分析。對變電站各種信息量進行實時采集、分析及傳輸，為系統(tǒng)穩(wěn)定運行、預(yù)防矯正和調(diào)度決策提供重要數(shù)據(jù)參考及依據(jù)，最終實現(xiàn)電網(wǎng)的信息化。

4結(jié)語

以實現(xiàn)變電站智能化為目標，緊緊圍繞智能變電站建設(shè)的技術(shù)路線和實施原則，開展裝備智能化改造及智能裝備研發(fā)，對智能變電站綜合信息進行分析，尋求全新的變電站運行管理模式，推動國家智能化變電站的技術(shù)革新從而推動我國電力事業(yè)的發(fā)展。采取改造和新建并行發(fā)展的方式，對部分樞紐變電站進行改造和建設(shè)，推進變電站智能化進程。同時在智能變電站改造過程中，宜首要考慮將數(shù)字化變電站升級改造為智能變電站。

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作者簡介：于同偉（1978—），男，碩士，現(xiàn)在國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院電網(wǎng)技術(shù)中心從事智能變電站控制保護及其運維技術(shù)研究工作；黃旭（1970—），男，國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院從事智能電網(wǎng)技術(shù)研究。