智能變電站建設(shè)體系與特點分析

隨著全球經(jīng)濟的發(fā)展，電力在各個領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣，一次事故停電就會對社會和人民的生活造成巨大的危害，變電站的安全運行就變得越來越重要了。近年來，我國經(jīng)濟發(fā)展迅速，在經(jīng)濟迅猛發(fā)展的同時對于國家電網(wǎng)的建設(shè)速度越來越快。加強對國家電網(wǎng)建設(shè)的安全性及智能性建設(shè)是現(xiàn)代化電網(wǎng)建設(shè)的重要性建設(shè)內(nèi)容。

智能電網(wǎng)的建設(shè)是當前我國電網(wǎng)建設(shè)中的關(guān)鍵性建設(shè)因素，通過國家智能電網(wǎng)的建設(shè)能夠?qū)崿F(xiàn)電力建設(shè)的標準化運作，保障在電力供應(yīng)中，能夠借助電網(wǎng)建設(shè)進行電力建設(shè)的支撐管理。保障在智能電網(wǎng)建設(shè)過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)代化電力建設(shè)的運行和維護能力提升。在當前的國家智能電網(wǎng)建設(shè)過程中，由于電網(wǎng)建設(shè)中存在著不同的建設(shè)方案，因此，一種基于全壽命周期的智能電網(wǎng)建設(shè)在當前的電網(wǎng)建設(shè)中也變得越來越重要。通過國家智能電網(wǎng)的建設(shè)，能夠?qū)崿F(xiàn)國家電力建設(shè)的快速性轉(zhuǎn)變，這也是國家電網(wǎng)未來發(fā)展趨勢轉(zhuǎn)變的必然方向。

1  智能變電站的特點

智能變電站建設(shè)是現(xiàn)代化電力設(shè)備建設(shè)中智能建設(shè)的重要性轉(zhuǎn)變趨勢之一，通過智能電力設(shè)備的建設(shè)，能夠?qū)崿F(xiàn)國家電網(wǎng)建設(shè)和發(fā)展的數(shù)字化、信息化及智能化轉(zhuǎn)變。就當前國家電網(wǎng)建設(shè)現(xiàn)狀來看，加快國家電網(wǎng)建設(shè)的智能化轉(zhuǎn)變已經(jīng)成為現(xiàn)代化電力企業(yè)發(fā)展的方向轉(zhuǎn)變之一，通過智能電網(wǎng)建設(shè)實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)測量及數(shù)據(jù)檢測的智能化轉(zhuǎn)變，同時在智能化電網(wǎng)建設(shè)轉(zhuǎn)變中，為了保障電網(wǎng)建設(shè)的基本性調(diào)節(jié)功能實現(xiàn)，因此，應(yīng)該加強對智能電網(wǎng)建設(shè)的自動化控制轉(zhuǎn)變，通過智能電網(wǎng)建設(shè)的智能化控制轉(zhuǎn)變實現(xiàn)電力建設(shè)的自動調(diào)節(jié)功能實施。就當前電力智能化建設(shè)來看，其特點主要體現(xiàn)在以下幾方面：

1.1  站端信息采集實現(xiàn)數(shù)字化

智能電站建設(shè)是現(xiàn)代化電力建設(shè)中的重要性建設(shè)因素之一，在智能電站的建設(shè)過程中，采用電子式交流電流作為電力建設(shè)的數(shù)字化控制因素轉(zhuǎn)變，同時在電力建設(shè)過程中為了保障電力建設(shè)的效果能夠發(fā)揮，因此，在電力建設(shè)過程中采用電力模擬器作為電力建設(shè)數(shù)據(jù)采集的重要性控制原件，通過控制元件的智能化轉(zhuǎn)變應(yīng)用實現(xiàn)了當前電力建設(shè)的信息化轉(zhuǎn)變。通過在電力傳輸中設(shè)置斷路器，將設(shè)備的運行信息接入到智能終端控制中，在智能終端的控制下進行電力建設(shè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)變，同時在智能終端的控制下，能夠?qū)崿F(xiàn)電力建設(shè)的智能化信息技術(shù)轉(zhuǎn)變應(yīng)用，保障了電力建設(shè)應(yīng)用的信息建設(shè)能力提升，實現(xiàn)了電網(wǎng)智能體系構(gòu)建。

1.2  有效提高了一次設(shè)備智能化程度

新的智能采集系統(tǒng)將設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測IED、系統(tǒng)保護裝置及本體智能終端等設(shè)備的監(jiān)測數(shù)據(jù)采集后集成至機旁智能組件柜，在智能單元和合并單元的共同處理下，實現(xiàn)了設(shè)備的智能化原件應(yīng)用，也就是在電力網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建中，將主變壓器、避雷器以及斷路器等設(shè)備運行狀態(tài)及運行信息及時反饋監(jiān)測，通過IEC 61850標準的統(tǒng)一接口上傳系統(tǒng)。

1.3  二次設(shè)備和系統(tǒng)功能一體化趨勢明顯

智能電站的建設(shè)是建立在計算機技術(shù)應(yīng)用之上的，通過智能化電網(wǎng)的建設(shè)實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的一體化控制轉(zhuǎn)變，在一體化控制轉(zhuǎn)變措施的實施下，能夠?qū)崿F(xiàn)電力系統(tǒng)應(yīng)用的狀態(tài)及輔助信息監(jiān)控。并且通過其輔助信息的監(jiān)控實現(xiàn)了電站全程數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測。

1.4  節(jié)能環(huán)保效果良好

智能電站建設(shè)過程中，一次設(shè)備的應(yīng)用是通過智能組件將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)接收終端之上的，而二次設(shè)備的采集和應(yīng)用，注重的是對一體化裝置控制中的數(shù)據(jù)監(jiān)控，保障在數(shù)據(jù)監(jiān)控中，能夠集中管理數(shù)據(jù)。實現(xiàn)布局結(jié)構(gòu)更加緊湊合理，通過采用光纜和交換機數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)，節(jié)省大量電纜及相關(guān)機柜、配件輔材等，實現(xiàn)了節(jié)材的目的，較之傳統(tǒng)變電站也更加環(huán)保。2  智能變電站功能的分層結(jié)構(gòu)

IEC 61850標準將智能電站建設(shè)中的功能及概念做出了新的詮釋，通過智能電站建設(shè)中的層次性轉(zhuǎn)變，從而實現(xiàn)了現(xiàn)代化電站建設(shè)的控制層級分析，并且保障了電站建設(shè)中層與層之間串聯(lián)的邏輯性接口轉(zhuǎn)變，如圖1所示： 

圖1  智能變電站功能分層結(jié)構(gòu)

過程層在智能電網(wǎng)建設(shè)中起到的作用是將一次設(shè)備的接口轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇K端接收中。通過終端接收實現(xiàn)了數(shù)據(jù)傳輸?shù)霓D(zhuǎn)換功能，并且將過程層傳輸中的設(shè)備信息及交流電轉(zhuǎn)變信息全部傳輸?shù)搅擞嬎銠C管理應(yīng)用中，通過計算機管理實現(xiàn)了數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪M量控制，并且將數(shù)據(jù)傳輸中的電力控制信息借助光纜直接傳輸?shù)搅碎g隔層中，在間隔層的傳輸應(yīng)用中，實現(xiàn)了各種控制過渡功能的轉(zhuǎn)換應(yīng)用。

間隔層起到的作用是將電站建設(shè)中的數(shù)據(jù)傳輸信息進行二次傳輸保護，在二次傳輸保護實施中，實現(xiàn)控制數(shù)據(jù)傳輸間隔過渡作用，通過數(shù)據(jù)傳輸功能的過渡保護實現(xiàn)了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變應(yīng)用的監(jiān)控原件能力提升。同時電站間隔層既可以采集一次設(shè)備信息并上傳至變電站層，又可以接受變電站層的命令，通過過程層實現(xiàn)對一次設(shè)備的控制。

站控層是通過計算機信息傳輸數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，將數(shù)據(jù)傳輸轉(zhuǎn)換到信息原件的控制中，進而在智能軟件的應(yīng)用下進行智能電網(wǎng)傳輸轉(zhuǎn)換中的智能化信息建設(shè)管理，在這種建設(shè)管理過程中，實現(xiàn)了一次設(shè)備及二次設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)的監(jiān)控和轉(zhuǎn)換，保障了數(shù)據(jù)在以太網(wǎng)作用下，能夠達到和遠方控制中心數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用目的。

3  智能變電站技術(shù)特點分析

3.1  智能變電站技術(shù)特點

（1）間隔層和站控層設(shè)備均采用光纖和交換機等進行通訊，所有的通信接口和模型也都符合IEC61850標準和TCP/IP協(xié)議，其標準的開放性和應(yīng)用性，使得整個系統(tǒng)具備網(wǎng)絡(luò)化二次功能。

（2）傳統(tǒng)的電站在信息的接收和轉(zhuǎn)換中，采用的是電磁感應(yīng)電流，即借助電磁感應(yīng)電流將數(shù)據(jù)傳輸中的電壓信息進行集中監(jiān)管，通過電流信息的集中監(jiān)管實現(xiàn)了數(shù)據(jù)運行的智能化轉(zhuǎn)變，同時在智能化電站信息的轉(zhuǎn)變中，由于單元接受裝置的應(yīng)用，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實時接收。

（3）支持與開關(guān)的智能化接口；

（4）一次設(shè)備向智能化發(fā)展；

（5）多種過程層組網(wǎng)技術(shù)，支持與互感器的IEC61850-9-1點對點、IEC61850-9-2總線和GOOSE模式，可單獨組網(wǎng)，也可與站控網(wǎng)、過程網(wǎng)共同組網(wǎng)。

3.2  智能變電站一次設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點

3.2.1  智能變電站一次設(shè)備結(jié)構(gòu)

由智能電站建設(shè)的標準IEC61850將一次變電站建設(shè)應(yīng)用的結(jié)構(gòu)規(guī)劃如下圖2所示： 

圖2  設(shè)計智能一次設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)變電站在結(jié)構(gòu)的構(gòu)成上，主要有軟件和硬件兩個部分組成，每一項軟件和硬件對應(yīng)著不同的電力控制設(shè)備。電氣設(shè)備控制上，主要是由一次設(shè)備的本體結(jié)構(gòu)構(gòu)成，通過一次設(shè)備的本體結(jié)構(gòu)構(gòu)成應(yīng)用實現(xiàn)了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接收的信息化及智能化應(yīng)用。智能組件柜是智能單元和合并單元的系統(tǒng)接入媒介，是為二者提供通訊、A/D轉(zhuǎn)換、命令執(zhí)行的平臺；智能單元和合并單元是具體智能化技術(shù)的應(yīng)用終端，具有信息轉(zhuǎn)換處理、決策分析、命令執(zhí)行等能力。

3.2.2  智能變電站一次設(shè)備特點分析

測量數(shù)字化：通過對傳統(tǒng)數(shù)據(jù)收集和轉(zhuǎn)換實現(xiàn)了數(shù)據(jù)監(jiān)控的智能化方向轉(zhuǎn)變，及通過電壓的智能化分析，能夠?qū)㈦娐愤\行的耦合狀態(tài)，以及電路信息運行的閉合狀態(tài)進行了采集。通過合并單元進行A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，實現(xiàn)對設(shè)備運行和狀態(tài)信息的數(shù)字化轉(zhuǎn)換。

測量方式：智能組件在應(yīng)用過程中，能夠通過數(shù)據(jù)的測量，將前置控制單元監(jiān)控運行中的數(shù)據(jù)直接傳輸給智能組件。

控制網(wǎng)絡(luò)化：在電力建設(shè)系統(tǒng)的應(yīng)用控制實施中，由于電力系統(tǒng)建設(shè)和運行的智能化方式存在著明顯的改變。在這種情況下，要想保障電力建設(shè)的智能化轉(zhuǎn)變，就應(yīng)該在電力建設(shè)過程中，加強對電力建設(shè)中的控制耦合軟件進行分析，確保在耦合軟件分析應(yīng)用中，能夠?qū)崿F(xiàn)對電網(wǎng)建設(shè)的遠程監(jiān)控控制。

3.3  智能變電站二次設(shè)備結(jié)構(gòu)和布置

為實現(xiàn)在線監(jiān)測、遠程控制、繼電保護和火災(zāi)自動報警等功能，智能變電站集成了微電子、網(wǎng)絡(luò)通訊、電力計算機軟件技術(shù)等先進技術(shù)，利用智能單元和合并單元，達到了功能的一體化。其中，智能變電站二次設(shè)備典型布置如圖3所示： 

圖3  智能變電站二次設(shè)備典型布置

3.3.1  智能變電站二次設(shè)備特點

在電子智能互感器合并單元的應(yīng)用中，通過智能化電子單元的控制能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)的智能化模擬控制，同時還能實現(xiàn)智能電網(wǎng)建設(shè)應(yīng)用的接線方式轉(zhuǎn)變，保障了在電力建設(shè)中，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的功能通信以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹悄芑刂悄芰μ嵘?，保障在現(xiàn)代化電子計算機信息技術(shù)的應(yīng)用下，能夠?qū)崿F(xiàn)國家電網(wǎng)建設(shè)的智能化及多元化轉(zhuǎn)變。這不僅克服了常規(guī)變電站電纜二次回路接線復雜、抗干擾能力差等缺點，還通過網(wǎng)絡(luò)通信方式方便的實現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享、硬件資源共享，并為回路狀態(tài)在線監(jiān)測提供了條件。

4  智能變電站建設(shè)與數(shù)字化電站建設(shè)的異同

數(shù)字化電站建設(shè)是當前智能電站建設(shè)和發(fā)展中的重要性建設(shè)轉(zhuǎn)變，通過智能電站建設(shè)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)通信的控制和數(shù)據(jù)傳輸轉(zhuǎn)換能力提升，在只能電站的建設(shè)過程中，由于電站建設(shè)中存在著不同的影響，因此，在現(xiàn)代化電站建設(shè)中，要想保障整體的電站建設(shè)能力得到提升，就應(yīng)該加強對電站建設(shè)中需要運用到的智能化因素分析，確保智能化電站建設(shè)因素的控制轉(zhuǎn)變和傳統(tǒng)的電站建設(shè)之間能夠有明確的區(qū)別。

5  當前智能變電站存在的一些問題

盡管智能變電站存在很多傳統(tǒng)變電站無法比擬的優(yōu)勢，卻依然存在一些新的問題。

5.1  信息安全問題

由于智能化電站的建設(shè)在朝著網(wǎng)絡(luò)化電站建設(shè)方向轉(zhuǎn)變，在當前的電站建設(shè)中，通過電站建設(shè)中的智能化轉(zhuǎn)變數(shù)據(jù)控制分析，能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)據(jù)監(jiān)控集中控制，保障了電站建設(shè)應(yīng)用中的數(shù)據(jù)化功能能夠得到充分的發(fā)揮。但由于網(wǎng)絡(luò)的普遍性和開放性，黑客很多，病毒、木馬橫行，很容易造成軟硬件損壞，這就容易造成智能化變電站的信息文件丟失損壞和設(shè)備癱瘓，給變電站的運行帶來了很多的安全隱患，并且對電網(wǎng)的運行而言，也是一種極為嚴重的負載，使得電站建設(shè)和運行中，出現(xiàn)了很多的風險性因素。

5.2  網(wǎng)絡(luò)風暴

智能變電站的建設(shè)中，其整個電站監(jiān)控運行和數(shù)據(jù)的監(jiān)控，以及在數(shù)據(jù)監(jiān)控執(zhí)行命令過程中，其所有數(shù)據(jù)都是建立在數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用之上的，只有保障了數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用中的技術(shù)控制實施，這樣才能全面提升數(shù)據(jù)傳輸轉(zhuǎn)換功能，保障在當前的電力控制過程中，能夠借助在數(shù)據(jù)交換技術(shù)下，進行專門的數(shù)據(jù)傳輸接收。但是由于在數(shù)據(jù)的傳輸和接收中，存在著很多的缺陷性，也由于電站運行信息是建立在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用之上的，因此，在這種技術(shù)應(yīng)用背景下，就會形成電站運行的風險性出現(xiàn)，這對于智能電網(wǎng)的建設(shè)而言是非常不利的。

在智能電網(wǎng)的運行中，如果只有一條信息正常交換，而其他信息的傳輸則是建立在傳輸鏈路之上的，也就是說在信息數(shù)據(jù)的傳輸中，由于信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ苄杂绊懘嬖谥顒e，因此，在這種情況下，要想保障電站的信息運行，就必須要加強對電站運行中的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境安全進行分析，確保在電站運行安全環(huán)境的控制中，能夠?qū)崿F(xiàn)智能電網(wǎng)的風險性因素排除，保障電網(wǎng)的運行。

6  結(jié)語

目前，大部分人對智能變電站都還很陌生，隨著國家電網(wǎng)對智能變電站的投資建設(shè)，對專業(yè)人才需求也越來越多，因此對智能變電站有個了解還有有一定的必要性的。

本文來源：《企業(yè)科技與發(fā)展》：http://m.12-baidu.cn/w/qk/21223.html