摘 要：眾所周知，變電站是每個電力系統(tǒng)的重要組成部分，它肩負著電壓等級轉換與電力輸送等任務，它掌管著整個電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的信息數(shù)據(jù)。隨著基礎條件的改善以及應用需求的發(fā)展，智能變電站也迎來了新的建設與設計要求。目前，國內(nèi)主要存在兩類變電站，一種是占大比例的傳統(tǒng)變電站，一種是剛剛起步的智能化變電站。文章主要探討了智能變電站的建設問題，希望能夠進一步優(yōu)化國內(nèi)變電站的設計圖紙，從根本上提高國內(nèi)變電站的建設質(zhì)量。

　　關鍵詞：智能化;變電站建設;融合發(fā)展

　　引言

　　現(xiàn)階段，智能化變電站是國內(nèi)發(fā)展熱點，也是電力系統(tǒng)綜合自動化發(fā)展的新路徑。在統(tǒng)一平臺、信息共享、自動化控制的前提之下，通過合理運用較為先進的、性能全面的、污染度較低的智能設備，自動達成數(shù)據(jù)搜集、重點測量、故障控制、關鍵點保護、實時監(jiān)測等任務，同時創(chuàng)設了電網(wǎng)支持的在線分析、決策、控制及調(diào)適功能于一體的高級變電站。由此觀之，智能化變電站的建設是一個艱難的系統(tǒng)工程。

　　1 智能化變電站的系統(tǒng)結構

　　在整個電網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展歷程中，關于智能化的關鍵點必然是變電站的智能化發(fā)展。目前，國家電網(wǎng)提出了統(tǒng)一規(guī)劃，計劃至2020年實現(xiàn)全面建成統(tǒng)一、堅強智能電網(wǎng)的總目標。

　　就智能化邊間系統(tǒng)而言，其運行結構繼承了分層分布式變電站的優(yōu)勢，再加上新型傳感器、智能操作箱技術以及IEC 61850協(xié)議的利用，加速了智能化變電站的系統(tǒng)結構的變化。現(xiàn)階段，大致可以將自動化系統(tǒng)劃分為站控層、間隔層、過程層三層。其中，站控層又包括自動化的站級監(jiān)控、站內(nèi)控制、通信通訊、對時等子系統(tǒng)，擁有面向全站設備的監(jiān)測、控制、告警及信息交互功能，可以完成數(shù)據(jù)收集、監(jiān)視控制、操作閉鎖、電能采集、保護信息、資源管理等多種任務。

　　間隔層主要包括保護、故障、錄波、計量等子系統(tǒng)。一般情況下，它存在于每個間隔層的配置接口處，實現(xiàn)一個間隔數(shù)據(jù)后的二次使用，滿足智能傳感器、自動控制器、遠程輸入、遠程輸出之間的通信需求。特別是控制站里面的監(jiān)控系統(tǒng)遭到外力刺激或設備損毀的條件下，該系統(tǒng)依然能夠保持獨立自主的內(nèi)部控制機能，層內(nèi)的設備不會失去控制，并保持相關設備穩(wěn)定運行狀態(tài)，嚴格意義上來說，它屬于一種二次保護措施。過程層則是包括變壓器、斷路器、隔離開關、電流電壓互感器等一次設備及其所屬的智能組件以及部分獨立的智能電子設備。這一層的主要職能是實時記錄電氣量數(shù)據(jù)、監(jiān)測設備運行狀態(tài)、執(zhí)行控制命令等一系列任務。

　　2 智能化變電站融合發(fā)展新模式的建設意義

　　2.1 良好的低碳環(huán)保效果

　　正式開始建設新型的變電站時，其實不僅僅要考慮變電站的智能化發(fā)展可能性，更需要考慮變電站模式變更所帶來的負面影響，特別是環(huán)境方面的不利影響。就智能型變電站的建設方案來講，工人們通過分析新型光纖電纜的優(yōu)勢，發(fā)現(xiàn)它不僅能夠替代早期的通信電纜，克服信息傳輸能力不足的缺陷，而且降低了通信電纜的應用數(shù)量，進一步簡化了設計圖紙，從根本上減少了安裝調(diào)試工作量。與此同時，數(shù)字量輸入與輸出模塊的合理應用，進一步調(diào)整了整個系統(tǒng)當中的硬件結構，創(chuàng)設了電子式傳感器的合理化運用路徑。而電子式傳感器的大面積應用，不僅打破了早期傳感器的應用弊端，而且有效增強了數(shù)據(jù)觀測的可控性。由此可見，不論是哪一項目的改善和設備的取代，都降低了原始耗能數(shù)值，提升了能源之間的轉化效率，減少了基礎建設與系統(tǒng)運行的投入成本。當然，就目前的技術來說，還不能算是非常完美，某種程度上還是會對周邊環(huán)境產(chǎn)生一定的影響，但是相比于早期的變電站來說，其不良影響的程度大有改善。

　　2.2 良好的交互性

　　當前比較常用的智能化變電站的建設模式主要有三種，即過渡型、實用型、理想型。首先，從過渡型的角度看，智能化變電站的站控層和間隔層已經(jīng)實現(xiàn)智能化，而過程層仍然采用常規(guī)電磁型互感器。這一模式的優(yōu)點是信息和通信符合最新的國際標準，既能實現(xiàn)信息與數(shù)據(jù)的共享，又具備良好的交互操作性，很大程度上減少了二次電纜。另外，該模式還能通過網(wǎng)絡實現(xiàn)部分傳統(tǒng)的保護與控制職能，且二次設備兼具傳統(tǒng)優(yōu)勢和現(xiàn)代技能，實踐性極強，特別適合正在改造或者仍然延用老式設備的變電站。不過，這一模式下的第三層并未實現(xiàn)模擬化及智能化的數(shù)據(jù)采集。 其次，從實用型的角度看，智能化變電站主要運用了電子式互感器，站控層與間隔層實現(xiàn)了全部智能化，過程層也實現(xiàn)了基本智能化。這一模式的優(yōu)點是過程層的海洋數(shù)據(jù)滿足實時共享需求，能夠節(jié)省電纜的利用量，能夠簡化二次接線工程。不過，過程層里面的依次設備并未到達智能化標準，說明當前國內(nèi)應用電子互感器的技術并不成熟，且該技術的普及成本較高，大規(guī)模的建設與利用壓力較大。最后，從理想型的角度看，變電站里面的三層都實現(xiàn)了智能化發(fā)展目標，而且是完全智能化。這一模式的優(yōu)點是測量、監(jiān)視、控制的高度智能化，不僅徹底克服了二次電纜接線的復雜難題，而且很大程度上降低了智能化發(fā)展的成本投入，還進一步提高了電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性，是未來發(fā)展的重要方向。總而言之，智能化的變電站相比于早期的變電站已經(jīng)有了很大程度的提升。它可以滿足信息的采集與分析需求，可以將數(shù)據(jù)信息精確無誤的回饋給電網(wǎng)，可以與上級系統(tǒng)始終保持靈活的互動關系，還可以為整個電網(wǎng)系統(tǒng)提供安全穩(wěn)定的運行保障。

　　2.3 高度可靠性

　　智能化變電站不僅需要滿足電能質(zhì)量需求，而且需要滿足用戶利用電能的基本需求，即安全性、穩(wěn)定性、可靠性。融合新模式的智能變電站相比于早期的變電站不僅具有較強的可靠性，而且具備較強的自我恢復、自我診斷能力。由于具備上述技能，變電站能夠在很大程度上降低供電故障問題，也能在故障發(fā)生的第一時間進行快速診斷及處理，很大程度上降低了故障的事實影響，提升了電網(wǎng)高質(zhì)量運行效率。比如說，保護裝置組網(wǎng)跳閘方式建設模式，這一模式就能夠有效提升電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性和可靠性。此外，目前部分地區(qū)嘗試采用直采直跳新模式。對于這一模式來說，基礎運營主要依靠光纖引導，通過光纖能將保護裝置的出口引入終端當中，進而實現(xiàn)智能化的管理和應用。可以提升數(shù)據(jù)采樣和跳閘傳輸?shù)臄?shù)據(jù)安全性。況且，該辦法主要運用點對點傳輸方式，所以即使出現(xiàn)網(wǎng)絡故障情況，也不會影響到保護裝置的跳閘出口。另外，點對點的傳輸模式，能夠克服延時誤動和閉鎖現(xiàn)象。但是，這一模式仍然受到一些電網(wǎng)技術約束。比如說，該模式對于保護裝置的硬件設備要求非常高，為了滿足這一條件增加了現(xiàn)場施工的隱形工作量。況且，相比于傳統(tǒng)模式來說，點對點的傳輸方式需要更多的光纜接線，除了會增加現(xiàn)場工人的工作量之外，還會影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。由此觀之，新模式的融入并不是在方方面面都能夠提高變電站的運行效率。

　　3 智能化變電站建設發(fā)展新趨勢

　　3.1 智能化、標準化、模塊化

　　由上文可知，未來發(fā)展階段里智能變電站的首選發(fā)展方向就是設備高度智能化、標準化、模塊化。通過進一步提高設備的智能化程度，新設備在少量功能代碼的前提下，當實現(xiàn)自動配置甚至適調(diào)保護功能。通過進一步提高二次設備接口標準化、功能模塊化程度，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)不同廠商設備之間的隨意互換，而且能夠直接更換相關設備的插件，有助于全面簡化變電站的設計與基礎建設工作，有助于全面提升相關設備的管理效率與利用效率。

　　3.2 保護裝置微型化、配置層級化

　　通過技術升級和硬件設備升級，受設備包括保護裝置已經(jīng)實現(xiàn)了輕微化與單片機化，可以直接安裝在智能型一次設備預留的接口上面，不僅能夠減少應用設備的數(shù)量和占用面積，而且能夠減少二次回路當中的多余線路，進而減少路內(nèi)故障以及故障產(chǎn)生次數(shù)，進一步完善保護層的基礎配置。總體上看，保護裝置的升級有助于形成區(qū)域及廣域保護網(wǎng)，有助于形成第一道電網(wǎng)防線、第二道電網(wǎng)防線與第三道電網(wǎng)防線之間的穩(wěn)定交流條件，有助于形成更嚴密的電網(wǎng)安全環(huán)境。

　　3.3 通信網(wǎng)絡統(tǒng)一化

　　在新的模式之下，站內(nèi)通信網(wǎng)絡有望快速形成統(tǒng)一運作方式，即形成簡化的網(wǎng)狀結構。在這樣的條件下，不需要進一步區(qū)分過程層與站控層，就能夠快速實現(xiàn)層內(nèi)、域內(nèi)的保護任務，進而獲取統(tǒng)一的數(shù)據(jù)。這樣一來，不僅能夠減少傳輸延時或多層傳遞耗時現(xiàn)象，而且能夠避免其他環(huán)節(jié)的故障問題，還能夠降低二次故障的出現(xiàn)率。

　　3.4 檢修管理智能化

　　就目前的情況來看，若想實現(xiàn)高度的智能化，必須充分了解并分析現(xiàn)有的檢測壓板，并在現(xiàn)有設備的基礎之上，進一步加強設備保護和檢修功能。當裝置出現(xiàn)缺陷或者需要進一步校對時，可以合理利用相關的輔助設備或硬件，快速激活自動控制或檢修體系以及數(shù)據(jù)計算等功能。與此同時，搜集故障數(shù)據(jù)，并將信息發(fā)送至保護模塊，進一步激活保護設備，促使其快速布置保護任務或防護任務，盡量形成一個比較全面的設備管理、保護條件。這樣一來，不僅可以減少人工作業(yè)的任務量，而且能夠減少工作時間，提升工作效率和工作精準率。

　　4 結束語

　　伴隨科研成果的不斷涌現(xiàn)以及技術的不斷更迭，電網(wǎng)步入智能化發(fā)展道路的趨勢越來越明顯，并且有望成為全球電網(wǎng)未來發(fā)展的大趨勢。而對于智能電網(wǎng)的建設問題來說，智能變電站既是核心又是基礎，所謂“核心”是指它是現(xiàn)代電網(wǎng)系統(tǒng)安全性、高效性、便捷性的支撐，所謂“基礎”是指它是整個電網(wǎng)系統(tǒng)當中的基礎組成部分。在未來，我們?nèi)匀灰珜ё冸娂夹g的更新?lián)Q代，更要積極融合新的發(fā)展理念和新模式去改變傳統(tǒng)變電站建設觀念。

　　參考文獻：

　　[1]范炎炎.智能變電站中壓開關柜智能化及改進[J].通訊世界，2020，27(01)：211-212.

　　[2]范超琦，劉俊麟，姜濤，等.智能化變電站建設中的技術管理分析[J].通訊世界，2019，26(04)：203-204.

　　[3]楊浚鐸.分析110kV智能化變電站建設技術[J].智庫時代，2018(52)：132+137.[1] 2

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