調控一體化智能變電站運行管理模式研究

劉漢君，陳 岸，沈振華，王 霞

(1.廣東電網有限責任公司中山供電局，廣東中山528400；2.浙江國自機器人技術有限公司，浙江杭州310053)

調控一體化智能變電站運行管理模式研究

劉漢君1，陳 岸1，沈振華2，王 霞2

(1.廣東電網有限責任公司中山供電局，廣東中山528400；2.浙江國自機器人技術有限公司，浙江杭州310053)

隨著我國科技水平的長足發展，傳統電網已不能滿足國民經濟對電力系統的要求，智能電網成為電力網絡的發展趨勢和方向。智能變電站是智能電網的重要工作環節，是保障智能電網順利運行的基礎，因此，智能變電站的設計和運行管理成為研究的重點。在分析智能變電站技術背景的前提下，以“信息化、智能性、互動節能”為目標，對智能變電站調控一體化的管理模式進行了探討。

智能電網；變電站；調控一體化；管理模式

Abstract:With the rapid development of China's scientific and technological level,the traditional power grid could not meet the requirements of the national economy on the power system,smart grid was the development trend and direction of the power network.Intelligent substation was an important part of the smart grid.It was to protect the smooth operation of the smart grid basis.Therefore,intelligent substation design and operation management were the focus of the study.Under the premise of analyzing the technical background of intelligent substation,the management mode of intelligent substation regulation and control with the aim of"informationization,intelligence and interactive energy saving"was discussed.

Key words:smart grid;substation;regulation and control;management mode

智能變電站是智能電網中的關鍵一環，是指變電站內的一、二次電氣設備及保護裝置實現智能的通信、控制并建立了統一的數據分析平臺的變配電環節。智能變電站為智能電網的堅強性打下良好的基礎。目前，我國的變電站尚未實現完整的智能化體系，但是在變電站的管理過程中也引入了數字化管理的概念，為進一步的智能打下了良好的基礎。

我國傳統電網是基于IEC61850標準的，該標準已經初步定義了電力系統的數據接口，但是缺少了對智能設備及相應技術手段的定義。而一個完善的智能變電站，需要以統一的數據化、信息化及互動性為高性能、高可靠性的智能設備提供運行的基礎，從而有效地完成變電站內信息的采集測量、通信、控制等功能，并為智能調節控制、智能決策、協調運行創造條件。

1 變電站一體化調控的技術分析

智能變電站涉及的技術背景復雜，環節眾多，而其重點是變電站內一次設備的實時監測和二次設備的網絡化。

為了提高智能變電站一次設備實時監控的精度，結合IEC61580標準，智能變電站宜采用分布式監控，分層次管理的策略[1]。具體來說，分布式監控就是將一次設備按照其設備屬性的不同，劃分為若干個不同的管理分區，每一個管理分區以間隔匯控柜來作為分布式分區的管理主體，每一個間隔匯控柜中安放著該分區的傳感器、監測單元及其他的變電站二次設備，例如一些通信設備或設備的供電電源等，所有間隔柜所采集的數據在一次設備的分區中心進行分等級的區域匯總，匯總的原則可以采用電壓分級和設備分類兩種形式，區域匯總的結果通過短距離通信方式傳送至變電站集中狀態監測系統，進行數據的分類匯總及進行狀態分析。具體結構如圖1所示。

對一次設備進行保護和控制的設備都歸于二次設備，智能變電站中的二次電源、繼電保護、通信設備、控制設備等都屬于此列。具體結構方式如圖2所示。

二次設備是智能變電站可靠、安全、穩定、經濟運行的主要保障。各個設備與下層設備之間，各個設備之間，各個設備與變電站集中系統之間的通信是該保障的重要基礎。在智能變電站中，一次設備與二次設備之間距離相隔不會太遠，利用電力以太網構造通信網絡是一種比較理想的選擇。同時有些二次設備由于設備特性及設備的地理位置等問題，有線的網絡化會對設備功能的發揮有所影響，因此，構造無線的局域通信網也是智能變電站必要方式。在目前所有的短距離通信方式中，ZigBee是一種比較適合的方式，成本低、功耗低、可靠性強，組網方式多，節點多，可以為一次設備的數據采集和二次設備的數據傳輸提供良好的基礎。

圖1 智能變電站分布式分層管理體系結構

圖2 智能變電站通信網絡結構圖

2 智能變電站調控一體化管理特征分析

智能變電站中設備大多具備了高新技術，可以有效地將設備的管理、電力系統的調度有機地結合在一起，從而保證了電網運行的順暢和安全，而調控一體化對于提高故障檢測的精確度，避免電力設備檢測的重復性，降低變電站運行管理的工作量及運營成本具有重要的意義。但是與此同時，傳統的變電站管理方式已經不能適應智能化設備的運行方式，具備新的知識和技術是實現調控一體化管理的前提。

在智能變電站中，工作人員需要及時地掌握電網的運行狀況，同時還需要能夠利用智能設備所提供的信息及集中控制系統所提供的決策信息在第一時間發現電網運行過程中可能存在的故障，并做出相應的維護。這就需要電力工作人員掌握一定的電力電子技術、信息處理技術、控制技術、智能決策技術等，以保證在電力管理的過程中做出準確的判斷和決策。

利用調控一體化實現對智能設備的管理對所用調控設備提出了更高的要求，集中管理、智能化控制都需要高精度設備的支持，而這些先進調控設備的運行可靠性是智能變電站安全運行的前提，因此，調控設備的可靠性也是智能電網運行的保證。

3 智能變電站調控一體化運行管理模式探討

智能變電站有效地運行管理離不開三個重要的因素：設備、人員、先進的管理模式[2]?；谝陨先齻€因素，可以總結出智能變電站工作模式所具備的明顯特征。

(1)設備功能的集成化及智能化

設備是變電站的核心，高新設備的引入是形成智能變電站的重要物質基礎。在變電站中，智能化設備分布在一次設備和二次設備乃至控制網絡的各個層次中。在一次設備中，電網側高壓設備已經具備了信息的自動獲取與識別的功能、運行數據的在線監測功能，實時智能控制功能等，同時，這些功能融合在一起，可以形成設備的自我診斷和自我控制，為智能電網打下第一個層次的設備基礎。同時，二次設備開啟了通信自主、在線決策分析、智能控制的集成應用，形成了智能變電站的第二個基礎。這兩個基礎形成了智能變電站的兩層防護，為智能電網信息的集成和分析創造了條件。

(2)信息的高度集成共享和工作流程的優化

設備的智能化為信息的集成共享提供了條件，而與此同時也帶來了管理工作流程的變化。圖3是傳統變電站的管理工作流程，圖4是智能變電站的管理工作流程，從圖中對比可以看出，智能變電站的管理過程中可以實現依據需求和電網設備的運行過程自動生成操作策略，此策略可以實現變電站調度及控制一體化的管理。同時，在智能變電站中，增加了利用智能巡檢設備進行實時設備檢測的功能，一方面可以提高故障預知的能力，另一方面，也可以減少人工巡檢的強度。

圖3 傳統變電站管理工作流程

圖4 智能變電站管理工作流程

(3)工作人員結構改變、工作模式的優化

智能變電站由于設備、管理流程的變化，導致了人員結構與傳統的變電站有很大的不同。在傳統變電站中，維護人員是技術人員，普通的巡檢人員所從事的工作技術性不強，這兩類工作人員在溝通上存在不暢的問題，容易引起溝通故障。而在智能變電站中，巡檢人員所從事的工作都需要一定的技術含量，可以形成檢、修、管一體化，為調控一體化形成良好的基礎。

4 總結

隨著我國國民經濟的發展，工業、農業等社會生產活動越來越活躍，而用電的復雜性也急劇提高，這對電網的管理提出了更高的要求。而作為電網的重要的一環，變電站的智能化是實現調控一體化的基礎，而調控一體化需要有全新的管理體制來配合，從而形成設備、人員、管理的一體化管理過程。

[1]張省三.基于調控一體化的智能變電站運行管理模式研究[J].中國高新技術，2016(30)：138-139.

[2]江亞婧.變電站智能化管理模式的研究[D].保定：華北電力大學，2012：3-5.

Research on operation and management mode of intelligent substation based on regulating and controling

LIU Han-jun1,CHEN An1,SHEN Zhen-hua2,WANG Xia2
(1.Zhongshan Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co.,Ltd.,Zhongshan Guangdong 528400,China;2.Zhejiang Guozi Robot Technology Co.,Ltd.,Hangzhou Zhejiang 310053,China)

TM 131

A

1002-087X(2017)09-1374-03

2017-02-08

變電站巡檢機器人無軌化集群管控系統研究與應用(科技編碼：K-GD2014-217)

劉漢君(1979—)，男，廣東省人，碩士，工程師，主要研究方向為變電運行管理。