摘要：主要對變電站系統進行研究，在變電設備、功能融合基礎上實現系統化布置，提升多功能變電站運行效益。尤其是借助物聯網手段，將多元需求與技術手段完美結合，實現運營模式的調整和轉變，有效解決了傳統變電站只能輸配電問題，實現了資源的高效利用，為我國多功能變電站的建設和發(fā)展創(chuàng)造了新的契機。

關鍵詞：變電站;多功能;物聯網技術;構建;運用

0 ? ?引言

作為我國電網的核心部分，變電站直接決定著輸配電的運行效果和經濟效益，是影響用電質量的關鍵。傳統變電站建設過程中主要結合輸配電開展，并未對資源、功能等進行統籌規(guī)劃，導致變電站整體功能效益受到嚴重影響。多功能變電站在傳統模式基礎上，增加了供熱、供冷等增值服務需求，做到了“源—網—荷—儲”多元整合，實現了變電站向綜合能源服務商的深度轉型。

1 ? ?智能化背景下多功能變電站的構建

1.1 ? ?傳統變電站結構

當前我國變電站主要依照ICE 61850標準設置一、二次智能化設備，通過上述設備實現一次側和二次側電力數據的實時交互并對系統中的二次回路數據進行強調，提升系統的智能控制效果。而在變電站系統設置中主要形成“三層兩網”架構，即在一次設備和二次設備基礎上構建站控層、間隔層、過程層，形成前三者之間的數據交互網絡，完成傳統變電站系統中的數據交互及實時測控。

1.2 ? ?多功能變電站結構

多功能變電站構建的過程中要對物聯網技術進行合理運用，在物聯網和大數據基礎上做好系統數據庫的構建，形成完整的云平臺、云應用等，為用戶提供更多的綜合體驗。與此同時，還需要做好多站融合體系的構建，在傳統變電站架構基礎上做好增值服務的設計，如形成緊湊的3+X模型，其具體狀況如圖1所示。

上述模型中將站控層中的數據存儲服務體系單獨建設成獨立的數據中心站，從數據中心站中構建用戶需求數據、輸配電數據、業(yè)務服務數據單元，形成對應的能源流、數據流、業(yè)務流，為變電站運作提供有效數據支撐，完成一、二次設備之間的數據通信和業(yè)務轉換;在確定上述基礎功能后，由儲能站直接完成輸配電任務，結合多站融合目標合理實現站內變、儲能電站、站內系統的多元整合。

這種運行模式是當前多功能變電站的主要模式，對上述各個部分結構進行構建時應在具體需求基礎上實施相應調整。如儲能站構建時需強調發(fā)電側、配網側利用率狀況，在變電站接納能力范圍內設置儲能比例，并結合利用率數據完成削峰填谷，即在用電低谷時期進行儲能，在用電高峰時期進行供能，減少多功能變電站可能出現的資源浪費，提升其整體經濟效益;在數據中心構建的過程中需對云計算和邊緣計算模式進行運用，從根本上提升數據的運算和處理效益。我國已經在2012年開始使用云端系統和海邊系統集成的新型云計算體系，在該基礎上對引入電力情況進行計算和預測，有效提升了數據分析的可靠性、準確性，避免了數據中心由信息不匹配、數據計算不準確等導致的系統問題，為我國多功能變電站建設打下了良好的根基。

2 ? ?智能化背景下多功能變電站的運用分析

本次研究過程中主要以某區(qū)域多功能變電站項目為例，對其建設情況、運營效益等進行分析，深入挖掘多功能變電站的實際應用效果，確定其建設和運營中的難重點。

2.1 ? ?項目建設情況

某多功能變電站主要服務于區(qū)域用電、供暖、供冷等“一站式”需求，構建過程中采用國家電網公司2017版通用設計220-A3-4方案。建設中主要包括變電站、數據中心站、綜合能源站（儲能、光伏、充電）三部分，其中變電站采用戶內布置，設置220 kV和110 kV輸配變裝置;數據中心站采用融合布置，設置在系統集控層一層;綜合能源站采用融合布置，位于區(qū)域北側，分別設置儲能、光伏和充電三部分獨立單元，保證各系統之間不會相互影響。其布置平面圖如圖2所示。

（1）變電站構建：變電站系統建設過程中采用傳統變電站“三層兩網”架構，分別設置220 kV、110 kV、10 kV主變，配置對應架空線、保護裝置、絕緣管母線等，設置無功補償裝置、運行監(jiān)測裝置、過電流保護裝置、繼電保護裝置等。為進一步提升多功能變電站的經濟性，在配電布置上選用220 kV與110 kV配電聯合布置，取消進出線側隔離開關，選用快速接地開關代替。

（2）數據中心構建：數據中心主要包括中心服務器、數據傳輸電纜、通信裝置等。在設計的過程中嚴格依照國家規(guī)定技術標準對機房進行布置，遠距離傳輸選用光纖實現;智能電表采用RS485總線或載波傳輸;監(jiān)控裝置依照實際狀況合理選用光纖、網線等。數據中心業(yè)務構建中嚴格依照內外業(yè)務隔離標準開展，避免出現用戶數據泄露、用電數據泄露等。

（3）綜合能源站構建：綜合能源站中分別設置對應單元，各單元之間獨立運作，其主要包括儲能集裝箱、光伏板、充電樁。儲能模塊由2個電池集裝箱和1個逆變升壓一體倉構成，必要時可以適當增加，以提升儲能模塊的儲能效益;光伏板設置中需要對安裝角度進行嚴格控制。本次施工過程中依照經緯度情況選用5°傾角分散平鋪在配電裝置樓樓頂、10 kV配電裝置預制艙艙頂、儲能電池艙和PCS集裝箱箱頂、儲能站預留二層平臺以及充電樁車位頂棚上，其整體儲能達到光伏0.6 MW;充電樁采用島式布置，配置儲能模塊及線纜。

2.2 ? ?運用效益分析

從整體角度來看，多功能變電站依照各站點定位對系統功能進行拓展和完善，實現了增值服務與傳統輸配電的高效融合，使我國變電站建設邁上了一個嶄新的臺階。

以區(qū)域工業(yè)用電價格為例，在多功能變電站投入使用前后，其工業(yè)峰谷平用電價格均出現明顯下降，為區(qū)域用戶用電帶來了便利。而綜合建設成本、運營成本、運營收入三方面數據，對總體凈收入進行計算后，其10年運營期的凈收入約為3 348萬元，具體如表1所示。

從上述經濟收益結果來看，多功能內容的整合是提升多功能變電站構建效益的重中之重。為此，必須對多站融合中的各項綜合體系進行整體考慮，如如何選用盈利模式，針對不同充電服務、邊緣數據、用戶使用情況等開發(fā)新型業(yè)務體系;如何做好邊緣數據共享、業(yè)務數據共享，借助新型智能化平臺實現數據內部的透明、公開，打破信息壁壘，提升多功能變電站的橫向管理成效等。這些都是在內容整合中需要考慮的重點問題，只有保證供需一致，在該基礎上最大限度減少不必要的內耗和投入，形成效益服務和精品服務，才能夠從根本上改善多功能變電站經濟成效，推動其全面建設和發(fā)展。

3 ? ?結語

多功能變電站構建的過程中需要緊密結合用戶需求，從區(qū)域實際出發(fā)做好功能設計，在統籌規(guī)劃、多元參與、效益優(yōu)先、試點先行等基礎上合理構建，這樣才能保證經濟效益最大化。本項目建設過程中就積極采納用戶意見，結合區(qū)域實際情況進行變電站各功能單元的設計，減少了不必要的資源投入和浪費，達到了多功能變電站建設與區(qū)域需求完美融合的效果。

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收稿日期：2020-02-21

作者簡介：黎嘉樂（1985—），男，廣東東莞人，中級技師，工程師，研究方向：電網規(guī)劃建設與工程管理。