李承武

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高,迫切要求構(gòu)建現(xiàn)代化的智能電網(wǎng),作為其重要的節(jié)點(diǎn),智能變電站擔(dān)負(fù)著變電設(shè)備狀態(tài)與電網(wǎng)運(yùn)行信息的采集工作,因此智能變電站發(fā)揮著重要的作用。

1智能變電站的概念和特征

智能變電站(英文:smartsubstation)是一種采用先進(jìn)的、可靠的集成智能設(shè)備,以信息化、網(wǎng)絡(luò)化以及信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為要求,自動(dòng)采集信息并進(jìn)行測(cè)量、保護(hù)和控制,同時(shí)可以根據(jù)實(shí)際需要對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行自動(dòng)控制和智能調(diào)節(jié)的變電站。智能變電站不僅可以保證電網(wǎng)的安全性與穩(wěn)定性,而且可以為未來(lái)智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)高效與自愈功能提供基礎(chǔ)性技術(shù)支持。智能變電站具有很多的優(yōu)點(diǎn),主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

(1)可靠性。智能變電站的可靠性是其應(yīng)用于現(xiàn)代電網(wǎng)的最基本要求,它不僅要求站內(nèi)的設(shè)備與變電站自身具有可靠性,而且還要求變電站自身要有靈敏有效的自診與自愈功能。智能變電站可以對(duì)站內(nèi)設(shè)備的故障做到預(yù)防與預(yù)警,并能夠及時(shí)有效地將故障造成的電力損失控制在最小范圍之內(nèi)。

(2)互動(dòng)性與集成性。智能變電站采集到的各種信息不但能夠?qū)崿F(xiàn)站內(nèi)之間的共享,而且還可以實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)其他相關(guān)設(shè)備之間的有效互動(dòng),為整個(gè)電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供信息保障;同時(shí)智能變電站實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及傳感測(cè)量技術(shù)等諸多先進(jìn)技術(shù)的高度融合,不但簡(jiǎn)化了變電站數(shù)據(jù)采集的模式,而且形成了一個(gè)有效的電網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái),為現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)的需求提供了保證。

(3)低碳環(huán)保。智能變電站用光纖代替了電纜接線,采用了能耗較低的電子元件、以電子式互感器取代充油式互感器。這些改進(jìn)不但節(jié)省了資源,而且減少了對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染,符合當(dāng)前建設(shè)“資源節(jié)約型”與“環(huán)境友好型”社會(huì)的發(fā)展要求。

2智能變電站的關(guān)鍵技術(shù)

較之于傳統(tǒng)的變電站而言,智能變電站有了很大的進(jìn)步,主要表現(xiàn)在其關(guān)鍵技術(shù)上。

2.1 硬件集成技術(shù)

智能變電站的硬件技術(shù)有效地避免了傳統(tǒng)變電站硬件設(shè)計(jì)中的弊端,尤其是硬件描述語(yǔ)言的不斷出現(xiàn),使得智能變電站的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)表現(xiàn)出高度的集成化與自動(dòng)化特點(diǎn)。這些優(yōu)勢(shì)使得智能變電站的硬件設(shè)計(jì),真正實(shí)現(xiàn)了針對(duì)具體功能的模塊化設(shè)計(jì),它可以使一些固定的數(shù)據(jù)邏輯處理過(guò)程在高度智能化的設(shè)備中同化,將由軟件實(shí)現(xiàn)的功能逐漸轉(zhuǎn)化為由硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種硬件集成技術(shù)不但保證了數(shù)據(jù)邏輯處理的可靠性與實(shí)效性,而且還有效地解決了信息數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的問(wèn)題。既節(jié)省了硬件資源的開(kāi)支、提高了變電設(shè)備的集成度,又促進(jìn)了智能變電設(shè)備的更新與升級(jí)。

2.2 軟件構(gòu)件技術(shù)

從實(shí)踐來(lái)看,智能變電站軟件系統(tǒng)不但可以實(shí)現(xiàn)測(cè)控與信息管理,而且還能將相量測(cè)量單元與錄波等功能進(jìn)行高度的集成,從而實(shí)現(xiàn)站內(nèi)狀態(tài)的估計(jì)、在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)、區(qū)域集控以及遠(yuǎn)程維護(hù)和智能管理。智能變電站的軟件構(gòu)件技術(shù)能根據(jù)系統(tǒng)工程信息數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)變電站系統(tǒng)與設(shè)備系統(tǒng)的自動(dòng)重構(gòu)。軟件構(gòu)件技術(shù)是軟件系統(tǒng)發(fā)揮正常功能的基礎(chǔ),它的應(yīng)用不但減少了功能軟件集成與開(kāi)發(fā)活動(dòng)中的重復(fù)性勞動(dòng),降低了成本、縮短了周期,而且加強(qiáng)了系統(tǒng)之間的互動(dòng)性及其自身的可靠性與自愈性。

2.3 信息的存儲(chǔ)、融合與分布式電源的保護(hù)技術(shù)

智能變電站所構(gòu)建的數(shù)字信息平臺(tái)體現(xiàn)了其信息集中管理的目的,信息的集中和存儲(chǔ)管理不但實(shí)現(xiàn)了信息模型的集成、調(diào)用、轉(zhuǎn)換以及冗余等功能,而且還可以為一些電網(wǎng)之間的互動(dòng)提供信息與技術(shù)支撐。同時(shí)智能變電站還對(duì)各種信息的相互利用設(shè)定了統(tǒng)一的融合標(biāo)準(zhǔn),從而實(shí)現(xiàn)了與智能電網(wǎng)之間的無(wú)縫通信連接。分布式電源的使用大大提高了智能電網(wǎng)的安全性與效率,但也加大了對(duì)其保護(hù)的難度。目前來(lái)看,分布式電源的保護(hù)主要是針對(duì)分布式電源的雙向潮流流通以及電源內(nèi)部的電力電子設(shè)備大量引入來(lái)設(shè)計(jì)的,通過(guò)阻抗前饋與負(fù)荷模型的反饋來(lái)制定保護(hù)和控制策略。分布式電源的保護(hù)難點(diǎn)在于并網(wǎng)的控制,若并網(wǎng)則會(huì)改變主網(wǎng)架供電格局,增加系統(tǒng)的不穩(wěn)定因素,一般采用自動(dòng)同期控制與重合閘控制相互配合的方式。

3智能變電站的構(gòu)建

基于以上分析,筆者認(rèn)為,構(gòu)建一所科學(xué)有效的智能變電站至少需要做好體系架構(gòu)、設(shè)備的設(shè)計(jì)與應(yīng)用以及繼電保護(hù)與信息安全三個(gè)方面的工作。

3.1 職能體系的架構(gòu)

智能變電站的體系架構(gòu)應(yīng)當(dāng)更加緊湊、完善,在內(nèi)部系統(tǒng)中應(yīng)當(dāng)采用軟件構(gòu)件技術(shù),使其各種功能可以根據(jù)變電站的實(shí)際進(jìn)行進(jìn)行靈活調(diào)配。應(yīng)當(dāng)將硬件集成、組件技術(shù)以及軟件構(gòu)件技術(shù)充分運(yùn)用到智能變電站的控制系統(tǒng)中去,從而構(gòu)建一套更加安全、靈活的功能體系。實(shí)踐證明,這一體系的實(shí)踐應(yīng)用,不但提高了智能變電站的數(shù)字化與信息化程度,而且實(shí)現(xiàn)了智能變電站與各電網(wǎng)之間的無(wú)縫通信,既簡(jiǎn)化了該系統(tǒng)的維護(hù)與配置復(fù)雜度,又節(jié)省了經(jīng)濟(jì)開(kāi)支。

3.2 智能設(shè)備的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

所謂智能設(shè)備,就是相對(duì)于智能變電站系統(tǒng)提出的,它本身沒(méi)有太多的含義,只是智能變電站中的使用設(shè)備而已。智能設(shè)備不但對(duì)變電站的過(guò)程層與間隔層設(shè)備具有功能進(jìn)行了高度的集成,而且它們還能夠運(yùn)用實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)及評(píng)價(jià)手段在線診斷自身的運(yùn)行狀態(tài),并及時(shí)進(jìn)行在線維修。由此而言,在智能變電站的構(gòu)建過(guò)程中,要不斷加強(qiáng)對(duì)智能設(shè)備的設(shè)計(jì)與應(yīng)用,才能滿(mǎn)足智能電網(wǎng)的有效運(yùn)行。

3.3 繼電保護(hù)與信息安全

為了避免傳統(tǒng)繼電保護(hù)中存在的弊端,智能變電站構(gòu)建過(guò)程中應(yīng)當(dāng)使用開(kāi)放式保護(hù)控制策略。該保護(hù)控制策略改變可固定、機(jī)械的傳統(tǒng)模式,它是隨著智能電網(wǎng)的運(yùn)行參數(shù)變化而變化,通過(guò)動(dòng)態(tài)的調(diào)整和保護(hù)來(lái)保證智能電網(wǎng)在變化環(huán)境下的正常運(yùn)行。在智能變電站的構(gòu)建過(guò)程中,使用的設(shè)備和系統(tǒng)控制技術(shù)都表現(xiàn)出高度的網(wǎng)絡(luò)化,因此信息數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的安全性問(wèn)題成為智能電網(wǎng)安全性的關(guān)鍵所在。針對(duì)這一問(wèn)題,筆者認(rèn)為應(yīng)當(dāng)首先構(gòu)建一個(gè)信息安全評(píng)估系統(tǒng),該系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)以防護(hù)、監(jiān)測(cè)和恢復(fù)為主要技術(shù)手段,要保證智能變電站內(nèi)各種信息資源的及時(shí)性、可靠性、完整性以及保密性。為了保證信息的安全,防止來(lái)自網(wǎng)內(nèi)外的惡意攻擊及竊取等,要安裝防火墻與殺毒軟件,必要時(shí)還可以設(shè)置加密及訪問(wèn)權(quán)限。

4結(jié)語(yǔ)

總而言之,智能變電站作為智能電網(wǎng)的重要組成部分,在整個(gè)電力資源供應(yīng)過(guò)程中發(fā)揮著舉足輕重的作用。但智能變電站的開(kāi)發(fā)與構(gòu)建工作仍然處于起步階段,真正高效有序的集成信息平臺(tái)尚未建成,硬件集成技術(shù)與軟件構(gòu)件技術(shù)的應(yīng)用也只是處于初始階段,因此要實(shí)現(xiàn)真正意義上的智能變電站的構(gòu)建,仍然任重而道遠(yuǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉洋溢.大規(guī)模電力控制系統(tǒng)中的基于智能變電站關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用研究[J].城市建設(shè)理論研究(電子版),2011(28).