李頌

變電站是國家電網(wǎng)的重要組成部分之一，本文對常規(guī)變電站與智能化變電站間所存在的差異進(jìn)行了探討，并對智能變電站關(guān)鍵技術(shù)與構(gòu)建及其實(shí)際工程實(shí)施等關(guān)鍵問題進(jìn)行了詳盡探討，希望通過本文對智能變電站關(guān)鍵技術(shù)及其構(gòu)建方式的深入探討，能為我國智能電力系統(tǒng)的構(gòu)建添磚加瓦。

近年來，智能技術(shù)發(fā)展迅速，常規(guī)變電站已難以滿足人們?nèi)粘５纳钆c工作所需。智能變電站與常規(guī)變電站相比頗具優(yōu)勢，其技術(shù)先進(jìn)、安全系數(shù)高、穩(wěn)定性強(qiáng)等。簡言之，智能變電站為國家電網(wǎng)提供了發(fā)展方向，同時(shí)智能電網(wǎng)的建設(shè)亦離不開智能變電站?；诖吮尘?，本文對智能化變電站與常規(guī)變電站兩者進(jìn)行了對比，并對其構(gòu)建進(jìn)行了深入探討，以為國家電網(wǎng)的智能化發(fā)展提供物理基礎(chǔ)。

1.智能化變電站與常規(guī)變電站的區(qū)別

智能變電站指的是運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)手段，以低碳環(huán)保作為構(gòu)建原則，并結(jié)合信息數(shù)字資源、網(wǎng)絡(luò)平臺及信息共享平臺，智能化完成對電力數(shù)據(jù)的信息記錄、檢測、計(jì)算、處理等相關(guān)工作，并根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際需求對電網(wǎng)進(jìn)行自動(dòng)控制與智能調(diào)節(jié)，并根據(jù)所得數(shù)據(jù)信息對變電站的運(yùn)行狀況進(jìn)行分析與調(diào)節(jié)。

從變電站的基本結(jié)構(gòu)來看，常規(guī)變電站普遍采用綜自系統(tǒng)，該系統(tǒng)中的設(shè)備不存在層次，而智能變電站的基本架構(gòu)則是由過程層、間隔層和站控層組成。一次設(shè)備和相關(guān)設(shè)備被稱為過程層，該層主要用于連接各智能單元，最后通過各部分的相互協(xié)作，最終實(shí)現(xiàn)變電站的終端智能化。智能設(shè)備適用性強(qiáng)，可用于電網(wǎng)監(jiān)測、電力分配、電力傳輸?shù)确矫?。但常?guī)變電站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，不存在結(jié)構(gòu)劃分，因此其信息采集、處理等相關(guān)工作需借助大量電纜來完成，此種連接方式不能實(shí)現(xiàn)對變電站設(shè)備間的有效隔離，大量相互交叉的電纜也不利于變電站的故障診斷，易造成二次系統(tǒng)的損傷。

由上文可知，常規(guī)變電站系統(tǒng)中缺乏層次劃分，其二次裝置與電站設(shè)備及通信規(guī)約種類繁多。當(dāng)前，我國變電站中常見的通信協(xié)議有DNP，104，MODBUS等，由于通訊協(xié)議的多樣化，使得“四遙”系統(tǒng)缺乏穩(wěn)定性，從而導(dǎo)致電網(wǎng)變電站裝置間的相互協(xié)作受到阻礙?；诖饲闆r，國際電工委員會(huì)將IEC 61860作為通信標(biāo)準(zhǔn)，從而使得智能化變電站更加標(biāo)準(zhǔn)化與智能化。

2.智能變電站關(guān)鍵技術(shù)與構(gòu)建

2.1 智能一次設(shè)備的實(shí)現(xiàn)

一次設(shè)備是智能變電站的主要組成部分，該項(xiàng)設(shè)備的智能化程度是判斷變電站自動(dòng)化與標(biāo)準(zhǔn)化程度的重要依據(jù)，換句話說，該項(xiàng)設(shè)備的智能化程度是影響智能電網(wǎng)的整體水平的主要因素。在實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備的智能化過程中，相關(guān)工作人員需確定監(jiān)測范圍，并明確數(shù)據(jù)采集內(nèi)容，對設(shè)備狀態(tài)及其監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行全面分析與研究，此后才能有效完成對變電站設(shè)備的定時(shí)維護(hù)與檢修。

變壓器是變電站的關(guān)鍵設(shè)備，智能化變電站采用內(nèi)嵌式變壓器的安裝方式，從而實(shí)現(xiàn)各單元傳感器間的信息交流，變壓器運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測、設(shè)備的定期維護(hù)及故障預(yù)警等亦離不開變壓器的正常運(yùn)行，其集成智能組件的主變壓器結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.2 二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化的實(shí)現(xiàn)方式

根據(jù)相關(guān)智能變電站設(shè)計(jì)規(guī)范可知，二次設(shè)備主要采用三層兩網(wǎng)的組合方式。但某些智能化變電站由于地形、天氣等因素影響，使得其網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)存在一定缺陷，導(dǎo)致未能實(shí)現(xiàn)二次設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)智能化。在變電站設(shè)計(jì)、施工的相關(guān)規(guī)范出臺前，某些地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)并不符合相關(guān)規(guī)定。二次設(shè)備站的網(wǎng)絡(luò)通信采用“四網(wǎng)于一”及“一網(wǎng)三層的”組網(wǎng)方式，從而實(shí)現(xiàn)采樣測量值與制造報(bào)文規(guī)范報(bào)文的同網(wǎng)傳輸，及IEEE 1688的對時(shí)報(bào)文同網(wǎng)傳輸。除此之外，二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化的實(shí)現(xiàn)還能將變電站的控制層設(shè)備及其保護(hù)測控系統(tǒng)都納入該層，從而實(shí)現(xiàn)二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化與自動(dòng)化，其自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3.現(xiàn)階段工程實(shí)施的關(guān)鍵問題

3.1 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理是變電站智能化工程建設(shè)的主要工作內(nèi)容之一，變電站的正常運(yùn)行離不開動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)處理工作。當(dāng)前，我國正處于網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)時(shí)代，通過對動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的處理，為變電站智能化的構(gòu)建提供了豐富的數(shù)據(jù)資源，此外，變電站監(jiān)控功能還能為其系統(tǒng)故障診斷提供參考數(shù)據(jù)，從而保證電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

3.2 高精度時(shí)鐘同步技術(shù)

高精度時(shí)鐘同步技術(shù)主要用于采集相關(guān)電力數(shù)據(jù)，且得到高精度的相關(guān)數(shù)據(jù)。只有數(shù)據(jù)資源的準(zhǔn)確性和完整性得到保證，才能實(shí)現(xiàn)對各個(gè)控制單元格的全面監(jiān)控及各設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳遞。常規(guī)變電站的數(shù)據(jù)采集及處理模式已不能滿足當(dāng)前變電站的時(shí)鐘精度標(biāo)準(zhǔn)。因此，相關(guān)電力工作人員需及時(shí)采取相關(guān)措施，進(jìn)一步成熟與完善高精度時(shí)鐘同步技術(shù)。

簡言之，智能技術(shù)在我國正處于快速發(fā)展階段，基于此背景，筆者詳盡闡述了智能化變電站與常規(guī)變電站的區(qū)別，并分析了智能變電站的優(yōu)勢，闡述了智能變電站關(guān)鍵技術(shù)與構(gòu)建內(nèi)容。本文通過對智能變電站關(guān)鍵技術(shù)及其構(gòu)建方式的探討，以期為我國電網(wǎng)的整體智能化構(gòu)建奠定基礎(chǔ)。