變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展方向探討

鄒文峰

（廣東電網(wǎng)公司惠州供電局，廣東 惠州 516000）

上個(gè)世紀(jì)末，變電站的自動(dòng)化技術(shù)逐漸的由研發(fā)轉(zhuǎn)向市場推廣，截止到目前變電站的自動(dòng)化水平已經(jīng)有了顯著的提高和進(jìn)步。就目前我國在這方面的成就來看，110kV以下的低壓變電站基本上實(shí)現(xiàn)了無人操作的全自動(dòng)化，而中壓220kV及以上的變電站也廣泛的采用了自動(dòng)化管理和控制系統(tǒng)，大大的降低了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率。隨著通訊技術(shù)和電子技術(shù)的不斷發(fā)展，國家相關(guān)管理部門對于變電站的自動(dòng)化程度提出了更高的要求，引發(fā)了變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展和變革。

1 現(xiàn)有變電站自動(dòng)化系統(tǒng)存在的問題

雖然我國目前的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)已經(jīng)取得了較大的發(fā)展成就，也在一定程度上促進(jìn)了電力系統(tǒng)的發(fā)展，但是在實(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn)仍然有很多亟待改進(jìn)的地方，下面筆者將對該問題做詳細(xì)闡述：

首先，現(xiàn)有的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行設(shè)備體積較大、質(zhì)量較重，給工作人員的安裝和運(yùn)輸?shù)膸砹撕艽蟮牟槐?，不僅增加了運(yùn)輸成本，也容易導(dǎo)致設(shè)備故障，并且增加了意外事故導(dǎo)致的損失。其次，高壓電路系統(tǒng)中選用的CT物理結(jié)構(gòu)電容式電壓互感器的穩(wěn)定性較差，容易導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)作中的誤操作。再次，在變電站的自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行過程中容易出現(xiàn)信息的重復(fù)采集，導(dǎo)致的直接后果就是各個(gè)系統(tǒng)之間的信息無法共享以及信息的處理效率較低。

這些系統(tǒng)問題的存在嚴(yán)重的制約了變電站的自動(dòng)化運(yùn)行和管理，也給設(shè)備的維護(hù)帶來了很大的障礙，從而降低了系統(tǒng)的工作效率。隨著信息技術(shù)和數(shù)字技術(shù)的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)的變電站自動(dòng)化運(yùn)行也迎來了新一輪的技術(shù)改革，新型智能變電站將逐漸取代傳統(tǒng)的變電站自動(dòng)化模式更好的為電力系統(tǒng)的運(yùn)行服務(wù)。

2 智能變電站產(chǎn)生的背景

就我國目前的變電站自動(dòng)化程度來看，可以具體劃分為常規(guī)變電站和數(shù)字化變電站兩種。常規(guī)變電站在實(shí)踐中存在的主要問題有：資源重復(fù)采集、多套系統(tǒng)并行、設(shè)計(jì)和調(diào)試不靈活、標(biāo)準(zhǔn)性差等問題；而數(shù)字化變電站在實(shí)踐中存在的問題則主要表現(xiàn)為：無具體操作規(guī)范、可靠性差、評估機(jī)制不健全等問題。雖然二者在實(shí)踐中的缺陷表現(xiàn)形式不同，但是這些問題都嚴(yán)重的制約了變電站的正常運(yùn)行，也不利于提升電力系統(tǒng)的整體運(yùn)行水平。智能變電站的出現(xiàn)不僅可以很好的克服上述問題，還能夠以其“互動(dòng)化、自動(dòng)化和信息化”的優(yōu)勢，建立一個(gè)統(tǒng)一的便捷管理平臺(tái)，將變電站的運(yùn)行管理同電力系統(tǒng)的管理結(jié)合起來。

數(shù)字化變電站的基本作用原理就是將涉及到變電運(yùn)行管理的各個(gè)數(shù)據(jù)和信息都以數(shù)字的形式予以表達(dá)和傳遞，這樣就減免了系統(tǒng)運(yùn)行過程中的信息格式轉(zhuǎn)換和識(shí)別的過程，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的效率。而智能變電站在具備了數(shù)字化變電站的數(shù)據(jù)傳輸和識(shí)別上的優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，還增加了物理集成和邏輯集成。所以，智能變電站的運(yùn)行原理在于將數(shù)字化變電站中的數(shù)據(jù)采集、傳輸、控制等行為都通過物理集成和邏輯集成進(jìn)行處理，增加了一系列高級應(yīng)用功能。這些功能主要包括：一體化智能設(shè)備應(yīng)用、在線監(jiān)測應(yīng)用以及二次設(shè)備的一體化應(yīng)用等功能，所以從某種程度上來說，智能化變電站是一種質(zhì)變后的數(shù)字化變電站。智能化變電站的應(yīng)用不僅實(shí)現(xiàn)了不同廠家的設(shè)備之間互操作性的問題，還解決了二次回路接線復(fù)雜的問題，從而降低了運(yùn)行中的電磁干擾問題，提高了變電站的安全可靠性，是一種更加適合現(xiàn)代電網(wǎng)運(yùn)行的變電站模式。

3 智能變電站的建設(shè)任務(wù)

為了使我國電力系統(tǒng)更加有序健康的發(fā)展，國家電網(wǎng)制定了2009～2020的規(guī)劃，并結(jié)合目前科學(xué)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，分三步實(shí)施智能變電站的建設(shè)：2009～2011年為試點(diǎn)階段，2012～2015年為重點(diǎn)發(fā)展階段，2016～2020年為全面推廣階段。在當(dāng)前階段，主要以數(shù)字化變電站技術(shù)為基礎(chǔ)，探索并研究滿足智能變電站要求的信息化和數(shù)字化技術(shù)。隨著高級應(yīng)用技術(shù)、在線監(jiān)測技術(shù)及資產(chǎn)全壽命周期管理理論的發(fā)展，逐步突出變電站的智能化建設(shè)，逐步完善具有高級應(yīng)用功能的智能變電站。

智能變電站已經(jīng)是未來十年至二十年變電站技術(shù)的發(fā)展方向，今后智能變電站的建設(shè)與研究工作包括：

加強(qiáng)數(shù)字化變電站技術(shù)的跟蹤和IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的研究，因?yàn)閿?shù)字化變電站技術(shù)構(gòu)建了智能變電站的底層技術(shù)。研究新型互感器技術(shù)，特別是電子式和光電式互感器的抗干擾性的措施，繼續(xù)深入研究過程層通信和一次設(shè)備的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)，同時(shí)進(jìn)一步開展數(shù)字化變電站和智能變電站的示范性工程，將現(xiàn)有的研究成果與實(shí)際工程應(yīng)用相結(jié)合，發(fā)現(xiàn)其應(yīng)用重點(diǎn)的優(yōu)勢和不足，探索出適合新型電網(wǎng)應(yīng)用、適應(yīng)新技術(shù)發(fā)展的數(shù)字化變電站建設(shè)模式，然后逐步推廣。在新建變電站和變電站改造項(xiàng)目中優(yōu)先采用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，努力使在變電站內(nèi)上達(dá)到統(tǒng)一的通信標(biāo)準(zhǔn)，深入研究通信技術(shù)中的以太網(wǎng)技術(shù)以及在變電站內(nèi)的實(shí)施方案，逐步取消現(xiàn)有現(xiàn)場總線的通信方式，用工業(yè)以太網(wǎng)構(gòu)建智能變電站的通信平臺(tái)，為IEC61850的全面應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。加快在線監(jiān)測和電氣設(shè)備的智能控制技術(shù)的研究，在現(xiàn)有數(shù)字化一次設(shè)備的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步融合適應(yīng)智能電網(wǎng)需求的相關(guān)功能，與研發(fā)機(jī)構(gòu)共同研制智能設(shè)備，并開展試點(diǎn)應(yīng)用，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。在現(xiàn)有較為成熟的數(shù)字化變電站基礎(chǔ)上，對二次系統(tǒng)進(jìn)行功能配置上的整合及相關(guān)數(shù)據(jù)整合，為智能變電站的高級應(yīng)用功能夯實(shí)基礎(chǔ)。結(jié)合智能調(diào)度技術(shù)的發(fā)展和運(yùn)行的需要，開展適用于智能電網(wǎng)發(fā)展要求的狀態(tài)檢修、變電站高級應(yīng)用、全壽命周期管理等方面的理論研究和技術(shù)實(shí)現(xiàn)的探索，制定相應(yīng)實(shí)用化的技術(shù)應(yīng)用方案。當(dāng)具備技術(shù)條件時(shí)，在現(xiàn)有數(shù)字化變電站成熟的技術(shù)構(gòu)架上實(shí)施智能化應(yīng)用，使最終實(shí)現(xiàn)智能變電站的目標(biāo)。

結(jié)語

綜上所述，國家電網(wǎng)公司正在大力推進(jìn)智能變電站的發(fā)展，制定了一系列標(biāo)準(zhǔn)，建設(shè)了示范工程，但許多關(guān)鍵技術(shù)仍處于成長期，部分技術(shù)尚不成熟，無法達(dá)到智能變電站技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，因此制約著國家電網(wǎng)公司智能變電站的發(fā)展。南方電網(wǎng)公司從戰(zhàn)略的高度把握智能電網(wǎng)發(fā)展的方向，大力推進(jìn)智能電網(wǎng)的研究和建設(shè)。遵循“需求引導(dǎo)、整體規(guī)劃、有序推進(jìn)、重點(diǎn)突破”的16字原則，提出運(yùn)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)，建設(shè)一個(gè)覆蓋城鄉(xiāng)的智能、高效、可靠的綠色電網(wǎng)，并著手智能變電站的研究建設(shè)。作為復(fù)雜的智能化系統(tǒng)，智能變電站需經(jīng)過多階段、多目標(biāo)發(fā)展才能完成。改造原有的變電站需要應(yīng)用上的平穩(wěn)過渡和重點(diǎn)技術(shù)突破，逐步達(dá)到完善。從我國的這兩大電網(wǎng)公司的發(fā)展舉措來看，因此，智能變電站的發(fā)展將為智能電網(wǎng)的建設(shè)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，上文中筆者結(jié)合自己的工作經(jīng)驗(yàn)，對變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用進(jìn)行了探討，諸多不足，還望批評指正。

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