淺談變電站智能化改造的優(yōu)勢

趙瑋杰++張凱玲

[摘 要] 近幾年來，我國提出了建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的電網(wǎng)發(fā)展模式。智能變電站的建設(shè)是智能電網(wǎng)的重要組成部分，變電站的智能化是電網(wǎng)智能化的基礎(chǔ)。實(shí)現(xiàn)變電站智能化主要由兩部分組成，一是建設(shè)智能化變電站，二是通過變電站的智能化改造把已經(jīng)運(yùn)行的常規(guī)變電站改造成為智能變電站。

[關(guān)鍵詞] 變電站；智能化；改造；經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2016. 21. 054

[中圖分類號] F273 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2016）21- 0113- 01

隨著我國經(jīng)濟(jì)取得了飛速的發(fā)展，全球經(jīng)濟(jì)形勢和能源發(fā)展格局的變化，使得清潔能源、可持續(xù)發(fā)展、節(jié)能環(huán)保、低碳經(jīng)濟(jì)成為世界關(guān)注的焦點(diǎn)。電網(wǎng)作為資源優(yōu)化配置的主要載體，對促進(jìn)能源開發(fā)、提高能源利用效率、優(yōu)化調(diào)整能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。依靠現(xiàn)代信息、通信、傳感和控制技術(shù)，提高電網(wǎng)智能化水平，轉(zhuǎn)變電力發(fā)展方式，充分發(fā)揮電網(wǎng)資源優(yōu)化配置作用，已經(jīng)成為我國能源和電力行業(yè)發(fā)展的必由之路。常規(guī)變電站存在著設(shè)備之間不具備互操作性、信息難以共享、系統(tǒng)的可靠性受到電磁干擾等、使得現(xiàn)有變電站的運(yùn)行不能很好的滿足社會生產(chǎn)和生活的要求；另一方面，智能電網(wǎng)可靠、穩(wěn)定、安全經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行目標(biāo)也對現(xiàn)有變電站提出了更高的要求。

胡錦濤總書記在2010 年中國工程院、中國科學(xué)院院士大會上提出“構(gòu)建覆蓋城鄉(xiāng)的可靠、高效、智能的電網(wǎng)體系”，2010年3月，國務(wù)院總理溫家寶在《政府工作報(bào)告》中正式提出“加強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)”，電網(wǎng)的智能化建設(shè)符合我國電力發(fā)展的要求，是我國電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢。在智能電網(wǎng)建設(shè)的六個部分中，變電站的智能化建設(shè)起著重要的作用，而變電站智能化改造將貫穿智能變電站建設(shè)的始終。目前我國大部分地方110kV 變電站自動化水平不高，站內(nèi)設(shè)備陳舊，站容站貌差。2008 年的南方雪災(zāi)中，曾調(diào)研了湖南、廣西、云南三省變電站設(shè)備的運(yùn)行情況，在我國的中西部地區(qū)很多110kV 變電站依然存在少油斷路器，以及一些手動刀閘。通過變電站智能化改造，可以降低變電站設(shè)備的操作次數(shù)和減少檢修工作量，提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性，提升運(yùn)行管理水平。

根據(jù)國家電網(wǎng)公司建設(shè)統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的戰(zhàn)略目標(biāo)，把常規(guī)變電站經(jīng)過智能化改造成為具有數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、標(biāo)準(zhǔn)化、互動化等自動化程度較高的智能變電站。由于當(dāng)前存在大量的常規(guī)變電站，智能化變電站的建設(shè)中重要的一部分是把常規(guī)變電站智能化改造為智能變電站。因此，常規(guī)變電站智能化改造在智能電網(wǎng)建設(shè)中占據(jù)著重要的內(nèi)容地位。

國家電網(wǎng)公司在建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的智能變電環(huán)節(jié)中，提出建設(shè)智能變電站的目標(biāo)。一般認(rèn)為，智能變電站是以數(shù)字化變電站為依托，通過采用先進(jìn)的傳感器、電子、信息、通信、控制、智能分析軟件等技術(shù)，建立全站所有信息采集、傳輸、分析、處理的數(shù)字化統(tǒng)一應(yīng)用平臺，實(shí)現(xiàn)變電站的自動控制運(yùn)行、設(shè)備狀態(tài)檢修、運(yùn)行狀態(tài)自適應(yīng)、提高管理和運(yùn)行維護(hù)水平。智能變電站中二次設(shè)備和一次設(shè)備之間用光纖代替了電纜、用電子式互感器代替了傳統(tǒng)互感器、將傳統(tǒng)一次設(shè)備改為智能一次設(shè)備，并且增加了合并單元與智能接口。與傳統(tǒng)變電站相比，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊、布局更加合理，占地面積小。使用價格低、質(zhì)量輕的光纖，減少了有色金屬的使用，有利于環(huán)保和節(jié)能。為了延長設(shè)備使用壽命，提高安全可靠性以及運(yùn)行維護(hù)水平，對設(shè)備進(jìn)行了壽命周期管理。智能變電站吸收了數(shù)字化變電站的優(yōu)點(diǎn)，以數(shù)字化變電站為技術(shù)體系架構(gòu)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了一次設(shè)備智能化、二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化、信息交互標(biāo)準(zhǔn)化、運(yùn)行控制自動化、設(shè)備的狀態(tài)檢修、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與優(yōu)化控制和智能告警等功能。

（1）智能化的一次設(shè)備是未來智能變電站的重要組成部分。光電技術(shù)的應(yīng)用使其可以實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測、智能控制、數(shù)字化接口等智能化功能。

（2）可靠、實(shí)時、高效的網(wǎng)絡(luò)體系是通信系統(tǒng)的關(guān)鍵之一。二次設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化解決了變電站自動化系統(tǒng)內(nèi)部以及其他系統(tǒng)之間的信息交換。

（3）智能變電站內(nèi)從過程層到控制中心均采用統(tǒng)一的IEC 61850 規(guī)約進(jìn)行信息交互。變電站內(nèi)各種設(shè)備的信息建模在IEC 61850 規(guī)約框架下進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)、外的信息交互和共享。

（4）配有用于監(jiān)測系統(tǒng)主設(shè)備的傳感器，采集主設(shè)備的各種運(yùn)行狀態(tài)特征量，為狀態(tài)檢修提供數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備的狀態(tài)檢修。

（5）如果變電站內(nèi)主設(shè)備發(fā)生異常和故障，系統(tǒng)根據(jù)已經(jīng)設(shè)定好的參數(shù)，對主保護(hù)進(jìn)行保護(hù)動作，并記錄下該時期發(fā)生的時間和情況，提供狀態(tài)分析報(bào)告，給出故障原因及處理意見。

（6）實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，從全網(wǎng)的角度對對電網(wǎng)無功裝置進(jìn)行協(xié)調(diào)優(yōu)化控制，提高電壓合格率、改善電能質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)降低網(wǎng)損、達(dá)到系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和優(yōu)化控制的目的。

智能變電站能完成比常規(guī)變電站范圍更寬、層次更深、結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的信息采集和信息處理，變電站內(nèi)、站與調(diào)度、站與站之間、站與大用戶和分布式電源的互動能力更強(qiáng)，更加方便快捷的信息融合和交換，更加可靠靈活的控制方式。適應(yīng)了工業(yè)化要求中易改造、易擴(kuò)展、易升級、維護(hù)方便的要求。