智能變電站及其技術(shù)特點探討

宋濤 趙克信

摘 要：現(xiàn)如今智能電網(wǎng)技術(shù)伴隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展得到了發(fā)展和廣泛應(yīng)用。而智能變電站則是智能電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵和基礎(chǔ)。本文筆者將著重介紹智能變電站的基本構(gòu)成以及對應(yīng)的關(guān)鍵技術(shù)。旨在通過本次研究為今后智能變電站實際投入應(yīng)用奠定堅實的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：智能變電站；智能電網(wǎng)；一次設(shè)備；技術(shù)特點

我國在2009年起就開始提出了智能電網(wǎng)的構(gòu)建，旨在遵循統(tǒng)一規(guī)劃、標(biāo)準(zhǔn)與建設(shè)的原則，構(gòu)建智能電網(wǎng)。但是在具體構(gòu)建智能電網(wǎng)的過程中需要考慮到不同類型電網(wǎng)的實際需求，實現(xiàn)信息化、自動化等目標(biāo)。智能變電站在智能電網(wǎng)建設(shè)當(dāng)中是其中十分關(guān)鍵的技術(shù)，最終需要實現(xiàn)高效化目標(biāo)。[1]

1 智能變電站基本內(nèi)容概述

1.1 智能變電站構(gòu)建的必要性分析

在建設(shè)智能變電站的過程中需要以通訊平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息交互化以及全站信息數(shù)字化為基礎(chǔ)，當(dāng)前也在逐漸應(yīng)用不少新的、可靠與先進(jìn)的技術(shù)和智能化集成設(shè)備，以這些為基礎(chǔ)構(gòu)建變電系統(tǒng)，從而實現(xiàn)相關(guān)信息的采集、測量、處理和分析以及最終的控制等功能。智能變電站系統(tǒng)當(dāng)中包含了高壓設(shè)備和信息平臺，其中信息平臺所起到的作用主要為，統(tǒng)一獲取管理系統(tǒng)當(dāng)中的上層信息，實現(xiàn)信息的標(biāo)準(zhǔn)化；另外則是可以促進(jìn)透明化目標(biāo)的實現(xiàn)。智能高壓設(shè)備所起到的功能則是包含智能變壓器、互感器以及高壓開關(guān)等。智能電網(wǎng)在今后的發(fā)展仍然具備十分寬廣的發(fā)展空間，這也是未來的發(fā)展方向，已經(jīng)得到了國家的重視。[2]

1.2 智能變電站優(yōu)點

智能變電站和傳統(tǒng)所采用的變電站相比，所具備的優(yōu)點主要表現(xiàn)在一下幾個方面：（1）其交互性更加顯著。變電站中心系統(tǒng)一般會統(tǒng)計處理相關(guān)的數(shù)據(jù)，繼而向電網(wǎng)開展專門的反饋，不但如此，還可以在處理相關(guān)的數(shù)據(jù)之后，與其他系統(tǒng)之間完成信息的交流。因為需要滿足這兩個方面的需求，因此必須要求智能變電站具備很強(qiáng)大的交互性特點。（2）可以實現(xiàn)低碳環(huán)保的目的。智能變電站主要使用高集成度的電子元件以及光線電纜構(gòu)成的，這些構(gòu)成部分的節(jié)能減排結(jié)果，使智能變電站的能耗有效降低，繼而減少對環(huán)境帶來的污染。（3）變得更加可靠和安全。智能變電站具備很高的統(tǒng)一度，每個部分的緩解都會受到中心系統(tǒng)的控制，因此在程序上也存在一定的關(guān)聯(lián)性。[3]如果某個部分出現(xiàn)問題，就會導(dǎo)致連鎖反應(yīng)。因此在智能變電站建設(shè)的過程中就需要考慮到各種各樣的風(fēng)險，開展更加科學(xué)合理的建設(shè)，實現(xiàn)最大程度的安全性。

1.3 智能變電站的主要構(gòu)成框架

智能變電站的核心是以計算機(jī)技術(shù)控制系統(tǒng)為核心，所使用到的核心設(shè)備和系統(tǒng)等需要借助于傳感器等對電壓和電流的變化開展實時監(jiān)控。光纖則是傳遞這些數(shù)據(jù)信息傳遞的載體，為了確保數(shù)據(jù)在傳輸過程中的安全性，還需要設(shè)置專門的回路裝置對數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)。因此總體上來看，可以直接將智能變電站分為不同的層次，包含間隔層、站控層以及間隔層。[4]其中設(shè)備層當(dāng)中包含變電站當(dāng)中所使用到的各種設(shè)備一起，可以起到鎖閉作用，確保設(shè)備在帶電操作和運(yùn)行當(dāng)中能夠因為誤操作所帶來的意外事故。設(shè)備層當(dāng)中還包含斷路器、互感器等不同的設(shè)備，調(diào)節(jié)相關(guān)輸配電的參數(shù)。站控層則是對智能變電站進(jìn)行全方位的控制，主要需要通過人機(jī)交互設(shè)備以及自控器來實現(xiàn)。需要對變電站當(dāng)中的各項數(shù)據(jù)進(jìn)行實時的監(jiān)控，若相關(guān)數(shù)據(jù)指標(biāo)出現(xiàn)異常，需要發(fā)出警報或者進(jìn)行自我處理。間隔層的主要功能是連接站控層和設(shè)備層，將智能變電站當(dāng)中所包含的設(shè)備等進(jìn)行管理、監(jiān)控和連接，使智能變電站的整體功效得到有效發(fā)揮。

2 智能變電站的主要技術(shù)特點分析

2.1 一次設(shè)備主要內(nèi)容介紹

高壓設(shè)備在電網(wǎng)中屬于比較基礎(chǔ)的構(gòu)成單元。高壓智能設(shè)備也是智能設(shè)備的另一種稱呼，更是構(gòu)建智能電網(wǎng)的重要環(huán)節(jié)，也因為其具備的特殊性和傳統(tǒng)的電網(wǎng)之間存在明顯的差別。智能電網(wǎng)當(dāng)中的智能變電站會利用傳感器來實時監(jiān)控運(yùn)行狀況，使電網(wǎng)設(shè)備實現(xiàn)自動化、可觀測以及可控制的目標(biāo)。[5]在我國所頒布的相關(guān)文獻(xiàn)當(dāng)中一次設(shè)備給出了專門的界定與規(guī)定，因此在一次設(shè)備的實際應(yīng)用當(dāng)中需要以這些既有的規(guī)定作為前提，再開展一體化設(shè)計，主要包含以下內(nèi)容：（1）需要完成高壓設(shè)備以及相關(guān)部件、傳感器、執(zhí)行器等一體化設(shè)計，從而實現(xiàn)控制和監(jiān)測目的。（2）需要將高壓設(shè)備、互感器、斷路器等進(jìn)行一體化設(shè)計，減少智能變電站的占地面積。（3）在智能組件當(dāng)中，需要進(jìn)行計量、控制、測量和保護(hù)等，以此為基礎(chǔ)開展一體化設(shè)計，完成一次和二次設(shè)備的融合設(shè)計。

2.2 順序控制相關(guān)技術(shù)介紹

順序控制是智能化高壓設(shè)備不同具體功能實現(xiàn)的根本，也是滿足無人值班以及區(qū)域監(jiān)控中心站正常運(yùn)營要求的保障，可以實現(xiàn)后臺系統(tǒng)、調(diào)度中心和監(jiān)控中心所發(fā)布的各項控制命令等，在經(jīng)過校核之后，會滿足相關(guān)運(yùn)行方式的變換需求，也可以自動生成不同運(yùn)行方式或者是不同主接線情況下的典型操作步驟。如果設(shè)備出現(xiàn)了緊急缺陷，會導(dǎo)致不同急停現(xiàn)象出現(xiàn)，為了實現(xiàn)可視化操作，還會配備不同可以直觀觀看的圖像畫面。

2.3 不同高級功能的實現(xiàn)

設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、智能操作票、綜合故障診斷、防誤功能、智能告警等都屬于智能化變電站高級功能，具體分析如下：

（1）狀態(tài)監(jiān)測相關(guān)技術(shù)與方法。智能變電站的智能具體表現(xiàn)為可以實現(xiàn)在線監(jiān)測，且能夠?qū)崿F(xiàn)不同形式的在線監(jiān)測，這一功能的具備也讓監(jiān)測變得更加的科學(xué)可行。在智能變電站當(dāng)中可以使電網(wǎng)當(dāng)中各種運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)得到有效地獲取，同時也可以對設(shè)備當(dāng)中涉及到的智能電子、信號回路可能出現(xiàn)的故障狀態(tài)等進(jìn)行監(jiān)控，減少數(shù)據(jù)采集過程中出現(xiàn)的盲區(qū)。但是縱觀當(dāng)前已有的智能變電站在線監(jiān)測技術(shù)水平發(fā)現(xiàn)其無法將所有設(shè)備都囊括進(jìn)來開展全面在線監(jiān)測。如果是針對一些主要的一次性設(shè)備進(jìn)行在線監(jiān)測，反而可以獲得很好的效益，同時也可以對一些變電站當(dāng)中使用的主變設(shè)備、避雷器設(shè)備等進(jìn)行在線監(jiān)測。

數(shù)據(jù)融合也是信息融合，主要是對多種數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取、表示以及分析等，發(fā)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)信息之間的內(nèi)在聯(lián)系。信息融合技術(shù)處理信息主要是從多信息角度出發(fā)，發(fā)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)之間的內(nèi)在聯(lián)系和規(guī)律，刪除無聊信息，確保最后得到的信息都是正確的以及有用的信息，也為今后智能信息處理相關(guān)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供新的途徑和保障。

同時在智能變電站當(dāng)中還包含診斷系統(tǒng)以及狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，主要是用于設(shè)備狀態(tài)信息的監(jiān)測，其依托的基礎(chǔ)是多信息融合技術(shù)，對設(shè)備進(jìn)行綜合故障監(jiān)測和診斷。在實際應(yīng)用這一功能的過程中需要對相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行歷史、環(huán)境、運(yùn)行狀態(tài)和特性參數(shù)等進(jìn)行全面有效地評估。

（2）防誤功能相關(guān)技術(shù)分析。在智能變電站當(dāng)中，防誤閉鎖技術(shù)的應(yīng)用表現(xiàn)為：①智能變電站技術(shù)與常規(guī)變電站的防誤閉鎖功能相比，增加了監(jiān)控中心層面的功能。②順序控制主要是通過計算機(jī)來下達(dá)操縱任務(wù)，通過計算機(jī)按照步驟來完成操作任務(wù)。在智能變電站當(dāng)中所有的開關(guān)都會設(shè)置防誤功能，如接地開關(guān)、隔離開關(guān)等，需要采用本間隔電氣節(jié)點和編輯防誤等來實現(xiàn)防誤功能。在邏輯防誤實現(xiàn)的過程中，GOOSE屬于關(guān)鍵的節(jié)點，需要得到足夠重視。

（3）事故信息分析決策。在智能變電站當(dāng)中會安裝專門的事故信息決策分析系統(tǒng)以及告警系統(tǒng)。在具體運(yùn)行當(dāng)中會將接收到的信號分開，提取與保存與故障相關(guān)的信息，再對這些保存下來的故障信息進(jìn)行處理與判斷。可以結(jié)合已有的相關(guān)變電站邏輯和推力模型等分類和過濾告警信號，再在此基礎(chǔ)上完成相應(yīng)的推理和分析。若變電站出現(xiàn)異常會進(jìn)行自動報告，同時提出相應(yīng)的故障處理指導(dǎo)意見，也為主站進(jìn)行智能報警和相關(guān)決策提供依據(jù)。

（4）智能操作票相關(guān)內(nèi)容介紹。 順序控制軟件以及五防連鎖等都是智能操作票當(dāng)中的重要構(gòu)成內(nèi)容。在實際過程當(dāng)中在使用智能操作票系統(tǒng)的過程中需要與平臺充分結(jié)合起來，實現(xiàn)實時的SCADA圖形以及模型等，同時還需要使實時態(tài)和模擬態(tài)數(shù)的可靠隔離得以實現(xiàn)。以確保整個過程都可以安全、實時、可靠等，結(jié)合用戶自身需求完成相應(yīng)的定制，實現(xiàn)操作票的智能推理。可以自由定制業(yè)務(wù)表單，也可以對不同的開票方式進(jìn)行自由切換。系統(tǒng)拓?fù)湮宸拦δ?、?quán)限定制功能、開票功能等都是智能操作票的主要內(nèi)容。

（5）電壓無功自動技術(shù)主要內(nèi)容分析。在此種技術(shù)的作用下，電壓控制可以被當(dāng)做二級控制，以此為基礎(chǔ)實現(xiàn)最合格、最經(jīng)濟(jì)以及操作最少等相關(guān)目標(biāo)，同時也可以在子系統(tǒng)內(nèi)部實現(xiàn)不同變電站之間的控制和協(xié)調(diào)。但是其目標(biāo)的實現(xiàn)首先需要數(shù)據(jù)采集，送入無功分析和電壓分析模塊，進(jìn)而形成主要的調(diào)節(jié)指令，運(yùn)行指令。

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