江鳳麗

[摘 要]智能電網(wǎng)建設(shè)是近年來(lái)電力系統(tǒng)內(nèi)建設(shè)的重點(diǎn)工程，智能電網(wǎng)要靠智能變電站作為依托，智能電網(wǎng)建設(shè)成本大，時(shí)間長(zhǎng)。對(duì)常規(guī)變電站的智能化改造成了建設(shè)智能電網(wǎng)的重要方法。常規(guī)變電站智能電網(wǎng)技術(shù)改造通常在原有電網(wǎng)基礎(chǔ)上增加智能設(shè)備，提升一次設(shè)備的智能化，接著建立二次系統(tǒng)，建立智能變電站的斷路器和通信，文章通過(guò)對(duì)智能電網(wǎng)的內(nèi)涵和概念進(jìn)行分析，提出了智能電網(wǎng)改造的方向和技術(shù)。

[關(guān)鍵詞]智能變電站；智能電網(wǎng)；技術(shù)改造

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2015.41.175

隨著能源需求的不斷增加，電力能源作為國(guó)家的重要戰(zhàn)略能源，對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定有著不可替代的重要意義，社會(huì)對(duì)電力能源的需求上升讓電力系統(tǒng)的壓力倍增，電力系統(tǒng)智能化應(yīng)運(yùn)而生，智能化電網(wǎng)在西方經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)發(fā)展成熟，對(duì)電力能源的管理有著重要的提升作用，智能電網(wǎng)建設(shè)對(duì)于國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)電網(wǎng)的發(fā)展有巨大的推動(dòng)作用，首先可以提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定性，降低了電力系統(tǒng)的運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)，保證遠(yuǎn)程控制不受干擾，能夠快速調(diào)節(jié)符合。從電力能源發(fā)展的愿景來(lái)看，電力系統(tǒng)智能化只是一個(gè)時(shí)間問(wèn)題，是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)自主創(chuàng)先的必經(jīng)階段，對(duì)增強(qiáng)我國(guó)電網(wǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力具有重大意義。

1 智能變電站技術(shù)

智能電網(wǎng)變電站與常規(guī)的變電站之間存在一定的區(qū)別，智能電網(wǎng)通過(guò)各種無(wú)線或者有線監(jiān)控設(shè)置，確定設(shè)備的使用狀態(tài)，操作多為程序化動(dòng)作。智能變電站的改造需要克服很多問(wèn)題，主要是變電站進(jìn)行技術(shù)改造可能面臨著技術(shù)上的風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致生產(chǎn)安全受到影響，常規(guī)的變電站智能化基礎(chǔ)薄弱，落后的設(shè)備無(wú)法進(jìn)行簡(jiǎn)單的技術(shù)改造處理進(jìn)行重新建設(shè)更加合理。所以針對(duì)要改造的電力企業(yè)進(jìn)行仔細(xì)的勘察和論證很有必要。美國(guó)電力企業(yè)從事電網(wǎng)智能化起步早，經(jīng)驗(yàn)豐富。從2008年開始美國(guó)就開始設(shè)計(jì)并實(shí)施智能電網(wǎng)城市。智能電網(wǎng)城市的實(shí)施主要靠技術(shù)，第一通信必須是高速雙向的網(wǎng)絡(luò)，保證遠(yuǎn)程監(jiān)控惡化數(shù)據(jù)收集和分析的能力，智能家居與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合，讓各種社會(huì)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)入電網(wǎng)大系統(tǒng)中。

部分國(guó)家對(duì)智能電網(wǎng)的改造持有的理念與美國(guó)不同，德國(guó)重視提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率，降低運(yùn)營(yíng)價(jià)格加強(qiáng)用戶互動(dòng)、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、重視可再生能源。電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和電力基礎(chǔ)，電網(wǎng)的調(diào)度方式有被動(dòng)式向主動(dòng)式轉(zhuǎn)變、電力行業(yè)信息通信更新?lián)Q代和市場(chǎng)化改革都是現(xiàn)代西方經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)正在實(shí)施的電力戰(zhàn)略。國(guó)內(nèi)電力企業(yè)也借鑒了國(guó)外電力行業(yè)發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)，成立了專業(yè)研發(fā)中心，制定標(biāo)準(zhǔn)、研發(fā)實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐驗(yàn)證，隨著通信技術(shù)、感應(yīng)技術(shù)、智能技術(shù)的發(fā)展國(guó)內(nèi)的電力技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)入了高速發(fā)展階段，取得了一些成果，但是還有很多問(wèn)題沒(méi)有解決，首先是電力系統(tǒng)的智能化對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的高要求，由于智能系統(tǒng)要求通信網(wǎng)絡(luò)具備可靠性和持續(xù)性比其他系統(tǒng)更強(qiáng)，由于通信網(wǎng)絡(luò)容易受到外部惡意攻擊，一旦電力系統(tǒng)遭遇外部惡意攻擊將會(huì)形成不可估量的損失和影響。智能電站建立的系統(tǒng)需要高度的共享，但是目前電力系統(tǒng)內(nèi)部管理不能滿足智能電網(wǎng)的要求，總結(jié)管理經(jīng)驗(yàn)適應(yīng)智能電網(wǎng)成了當(dāng)下的重點(diǎn)。技術(shù)改進(jìn)讓傳統(tǒng)專業(yè)型人才受到挑戰(zhàn)，必須引進(jìn)綜合性技術(shù)人才。

2 智能電網(wǎng)智能化改造方案

改造常規(guī)變電站要保證電站的正常安全運(yùn)行，提前做好預(yù)案，防止出現(xiàn)意外。在確保安全的前提下最大限度的控制改造的時(shí)間，成立專門的供應(yīng)部門，保證所有的設(shè)備在最短的時(shí)間范圍內(nèi)保持停用狀態(tài)。盡量縮小設(shè)備投資的多用原有設(shè)備投資，降低改造成本。首先要對(duì)其二次系統(tǒng)進(jìn)行智能化改造，二次系統(tǒng)是變電站的核心根據(jù)《Q/GDW-11-152-2009 IEC 61850工程應(yīng)用模型》統(tǒng)一建模；建立智能通信，保護(hù)跳閘開關(guān)信號(hào)的傳輸，一次設(shè)備進(jìn)行改造的范圍僅限制在部分設(shè)備，對(duì)二次系統(tǒng)進(jìn)行大面積改建重建，改造期間用雙網(wǎng)并行的方式進(jìn)行，待新系統(tǒng)建成后放棄舊系統(tǒng)，使用新系統(tǒng)。過(guò)GOOSE報(bào)文傳輸保護(hù)裝置開關(guān)量，在一次設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)配置戶外智能單元通過(guò)網(wǎng)絡(luò)GOOSE 報(bào)文執(zhí)行保護(hù)跳合閘的命令，利用智能單元出口控制斷路器及電動(dòng)隔離開關(guān)的分合閘；對(duì)于智能化改造后智能化程度較高的設(shè)備采用程序化操作，其范圍如220kV、llOkV設(shè)備從運(yùn)行至冷備用之間操作及設(shè)備倒母操作等。將乾元變改造成具有傳統(tǒng)一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備相結(jié)合的具有智能化功能的智能變電站。

通信網(wǎng)絡(luò)的改造，可靠性和安全性是通信網(wǎng)絡(luò)的必備特性，為了保證通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性必須采用冗余技術(shù)替代原技術(shù)，根據(jù)數(shù)據(jù)流的要求運(yùn)用不同的組合方式。組網(wǎng)建設(shè)要在故障最低的原則下進(jìn)行，如果通信網(wǎng)絡(luò)部分元件出現(xiàn)故障仍能保證繼續(xù)工作，不影響整體運(yùn)行。對(duì)于設(shè)備更換問(wèn)題，改造時(shí)新舊設(shè)備同時(shí)運(yùn)行，改造后全部采購(gòu)新設(shè)備安裝。變電站內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)具有突發(fā)性和大量化特征，改造智能電網(wǎng)要符合安全可靠，經(jīng)濟(jì)性的原則，

變電站層與過(guò)程層分別組網(wǎng)，相互獨(dú)立，采用光纖作為傳輸媒介；變電站層網(wǎng)絡(luò)連接所有變電站及間隔層智能化設(shè)備；過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建兼顧面向設(shè)備間隔和功能兩個(gè)方面，按電壓等級(jí)分別組網(wǎng)，每個(gè)子網(wǎng)接入相應(yīng)電壓等級(jí)的間隔層和過(guò)程層設(shè)備；根據(jù)保護(hù)雙重化配置要求，采用冗余設(shè)計(jì)，過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)對(duì)應(yīng)保護(hù)雙重化配置雙網(wǎng)絡(luò)，防止網(wǎng)絡(luò)故障導(dǎo)致設(shè)備的無(wú)保護(hù)運(yùn)行；每間隔配一交換機(jī)，將交換機(jī)故障影響縮小到最小范圍；為避免數(shù)據(jù)沖突，將需要大量交換數(shù)據(jù)的設(shè)備分布在同一個(gè)網(wǎng)段上，減少不同網(wǎng)段之間數(shù)據(jù)流量過(guò)程層的數(shù)據(jù)類型包括釆樣值和GOOSE報(bào)文，要求可靠的前提下，具有較高的快速性。過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)對(duì)于繼電保護(hù)的可靠性、快速性有較大影響，GOOSE網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立組網(wǎng)模擬量采樣網(wǎng)絡(luò)能夠降低網(wǎng)絡(luò)流量對(duì)于可靠性的影響；組建冗余雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)能夠防止任一一網(wǎng)絡(luò)設(shè)備故障時(shí)繼電保護(hù)功能不受影響；雙重化保護(hù)分別使用相互獨(dú)立雙網(wǎng)防止任一設(shè)備故障都不會(huì)使雙網(wǎng)均癱瘓或保護(hù)不工作。

3 結(jié) 論

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力能源受重視程度越來(lái)越高，智能電網(wǎng)建設(shè)將會(huì)越來(lái)越受重視，文章針對(duì)常規(guī)變電站智能改造進(jìn)行了論述，分析了改造中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、智能單元、保護(hù)裝置和施工方案，智能電站的建設(shè)本身復(fù)雜而煩瑣，問(wèn)題多是非程序性，有很多實(shí)際問(wèn)題需要結(jié)合具體情況進(jìn)行分析解決。智能電網(wǎng)的改造以電網(wǎng)的安全穩(wěn)定為基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上才是電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益，大量的常規(guī)電網(wǎng)都面臨改造的問(wèn)題，根據(jù)不同的電壓，不同的設(shè)備制造廠家。不同的地域特征進(jìn)行智能化建設(shè)和改造，智能化電網(wǎng)的建設(shè)還需要發(fā)揮電力人才專業(yè)知識(shí)的力量，需要社會(huì)多方力量的共同支持，才能增強(qiáng)我國(guó)的電力企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

參考文獻(xiàn)：

[1]王云峰.智能化變電站設(shè)計(jì)[A].災(zāi)備技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室、北京郵電大學(xué)信息安全中心.2011年亞太智能電網(wǎng)與信息工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C].災(zāi)備技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室、北京郵電大學(xué)信息安全中心：，2011：3.

[2]申紅艷.淺談220千伏智能化變電站實(shí)施方案[A].災(zāi)備技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室、北京郵電大學(xué)信息安全中心.2011年亞太智能電網(wǎng)與信息工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C].災(zāi)備技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室、北京郵電大學(xué)信息安全中心：，2011：4.

[3]李志強(qiáng).智能化變電站定額體系設(shè)計(jì)[A].電網(wǎng)工程造價(jià)管理優(yōu)秀論文[C].2011：5.

[4]齊慧，戚振彪，呂勇，朱利民.智能化變電站在工程設(shè)計(jì)中的實(shí)現(xiàn)[A].安徽省電機(jī)工程學(xué)會(huì).2011年安徽省智能電網(wǎng)技術(shù)論壇論文集[C].安徽省電機(jī)工程學(xué)會(huì)：，2011：6.

[5]戚安國(guó).延長(zhǎng)智能化變電站現(xiàn)場(chǎng)巡視周期的可行性探討[A].山東電機(jī)工程學(xué)會(huì).山東電機(jī)工程學(xué)會(huì)2011年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C].山東電機(jī)工程學(xué)會(huì)，2011：1.