黃傳水

摘 要：隨著智能變電站二次設(shè)備的日趨成熟，將現(xiàn)有的保護(hù)裝置、測(cè)控裝置設(shè)備優(yōu)化成終端程序（APP模式）是今后智能變電站發(fā)展趨勢(shì)。重點(diǎn)針對(duì)終端程序化進(jìn)行了分析，并對(duì)終端程序化智能變電站的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望；同時(shí)介紹了智能變電站的定義及特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：智能變電站；終端程序；保護(hù)；測(cè)控；系統(tǒng)功能

中圖分類號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0.引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和世界科技進(jìn)步，變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展主要有3個(gè)階段：

（1）分立元件構(gòu)成的自控裝置階段：該階段又可經(jīng)歷電磁式、晶體管式、集成電路式3個(gè)階段，時(shí)間上屬于20世紀(jì)70年代以前。

（2）以微機(jī)處理器（MPU）為核心的智能自動(dòng)裝置階段：1971年，世界上第一個(gè)微機(jī)處理器問(wèn)世，MPU取代晶體管及集成電路組成的分立元件，測(cè)量準(zhǔn)確度提高，可靠性提升，部分功能有所擴(kuò)展，但仍維持原有的功能邏輯，通信與信息資源共享無(wú)法實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)致變電站在實(shí)際上成為了自動(dòng)化的孤島。

（3）智能化時(shí)代：始于20世紀(jì)80年代中后期，在這基礎(chǔ)上又進(jìn)入了全數(shù)字化、智能化的時(shí)代。

（4）變電站綜合自動(dòng)化和變電站自動(dòng)化階段：變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是將變電站的二次設(shè)備（包括測(cè)量?jī)x表、信號(hào)系統(tǒng)、繼電保護(hù)、運(yùn)動(dòng)裝置以及自動(dòng)化裝置）在功能的優(yōu)化組合以及重新設(shè)計(jì)下，使用現(xiàn)代化電子信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)以及通信技術(shù)與電力系統(tǒng)的有關(guān)理論和技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)全變電站的主要設(shè)備以及配、輸電線路的測(cè)量、自動(dòng)監(jiān)視、自動(dòng)控制、保護(hù)、調(diào)度通信等綜合自動(dòng)化功能性配置。

20世紀(jì)80年代和90年代中期，國(guó)內(nèi)外都把具有上述功能的系統(tǒng)稱作變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，以區(qū)別只有局部功能的自動(dòng)化系統(tǒng)。1997年國(guó)際電網(wǎng)大會(huì)工作組在其報(bào)告中采用了“變電站自動(dòng)化”和“變電站自動(dòng)化系統(tǒng)”的名詞，此后IEC61850標(biāo)準(zhǔn)采用“變電站自動(dòng)化系統(tǒng)”（SAS）的名詞，并給出了一個(gè)十分簡(jiǎn)明扼要、極具概況性的定義：SAS就是在變電站提供包括通信基礎(chǔ)設(shè)施在內(nèi)的自動(dòng)化系統(tǒng)。

當(dāng)前智能變電站的發(fā)展建設(shè)，是基于二次設(shè)備研發(fā)技術(shù)的高速發(fā)展，變電站集成理念逐漸深入人心，變電站建設(shè)理念逐漸趨向于減少占地面積、節(jié)約成本造價(jià)、提升供電效率的標(biāo)點(diǎn)所發(fā)展理念。智能變電的節(jié)能環(huán)保、運(yùn)行安全、調(diào)控靈活以及維護(hù)成本低的優(yōu)勢(shì)，是時(shí)代發(fā)展過(guò)程中的必然趨勢(shì)。

本文對(duì)智能變電站的保護(hù)設(shè)備和監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備的程序化設(shè)想進(jìn)行討論和分析，以期為智能變電站的建設(shè)發(fā)展提供參考依據(jù)。

1.智能變電站的優(yōu)勢(shì)

智能變電站是由具有可靠性、先進(jìn)性、集成性、環(huán)保性、低碳性的設(shè)備科學(xué)組合所形成，智能變電站的基本要求為通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、全站信息數(shù)字化、高壓設(shè)備智能化、系統(tǒng)功能集成化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化、運(yùn)作狀態(tài)可視化以及設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊密化等智能化技術(shù)特征，滿足電網(wǎng)系統(tǒng)信息傳輸，通過(guò)靈活的信息傳遞共享，能夠?yàn)樽冸娝鶝Q策提供方便，進(jìn)而提高整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行可靠性及經(jīng)濟(jì)性的新一代變電站。在智能電網(wǎng)中高壓設(shè)備智能化發(fā)揮著重要作用，這也是傳統(tǒng)電網(wǎng)與智能電網(wǎng)的重要區(qū)分標(biāo)志。

第一，智能變電站具有較高的可靠性，智能變電站的高度可靠性也是智能電網(wǎng)的要求之一。高度可靠性體現(xiàn)在變電站和站內(nèi)設(shè)備可靠性較高，以及變電站本身具備自我診斷以及自我處理功能，對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行及早預(yù)防，及時(shí)預(yù)警，在設(shè)備故障時(shí)能第一時(shí)間做出相應(yīng)處理，從而有效降低因設(shè)備故障帶來(lái)的供電損失。

第二，智能變電站具有較強(qiáng)的交互性。智能電網(wǎng)需要通過(guò)智能變電站所提供的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、可靠、安全的信息，使智能電網(wǎng)運(yùn)行、控制得以滿足。智能變電站所采集的信息在實(shí)現(xiàn)站內(nèi)共享的同時(shí)，也要與電網(wǎng)內(nèi)部其他高級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)對(duì)象進(jìn)行實(shí)時(shí)互動(dòng)，從而使各級(jí)電網(wǎng)運(yùn)行具有安全性、穩(wěn)定性以及經(jīng)濟(jì)適用性的基本特點(diǎn)。

第三，智能變電站具有高度集成化。智能變電站是將現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電力電子技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、傳感測(cè)量技術(shù)等多種先進(jìn)技術(shù)與原有的變電站技術(shù)相融合，在此基礎(chǔ)上兼容虛擬電廠技術(shù)和微網(wǎng)技術(shù)，使變電站的數(shù)據(jù)采集模式加以簡(jiǎn)化，使統(tǒng)一的電網(wǎng)信息支撐平臺(tái)得以形成，并為電網(wǎng)實(shí)時(shí)控制、在線分析以及智能調(diào)節(jié)等電網(wǎng)系統(tǒng)高級(jí)應(yīng)用提供信息支持技術(shù)。

第四，智能變電站具有環(huán)保低碳的特點(diǎn)。智能變電站通過(guò)光纖接線代替了傳統(tǒng)的電纜接線；并在變電站內(nèi)的電子設(shè)備應(yīng)用具有高度集成化和低功耗的電子元器件；同時(shí)使用電子式互感器取代傳統(tǒng)的互感器，從而使變電站的資源消耗和建設(shè)成本能夠有效降低，降低變電站內(nèi)部所產(chǎn)生的噪音、輻射、電磁干擾以及電磁污染，使變電站內(nèi)部的電磁環(huán)境能夠有效凈化，使變電站的性能得以優(yōu)化，從而使其更符合現(xiàn)今環(huán)境保護(hù)以及可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的基本要求。

2.智能變電站二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)組成架構(gòu)（以110kV變電站直采直跳方式為例）

智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的邏輯功能是由站控層、過(guò)程層以及間隔層的3層設(shè)備共同組成。站控層主要工作是監(jiān)督、管理站內(nèi)所有設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，以及信息交互工作，其主要是由主機(jī)、操控員、通信裝置、其他二次功能設(shè)備構(gòu)成。間隔層是在站控層功能失效后依然能夠?qū)崿F(xiàn)獨(dú)立完成就地監(jiān)控，是由若干個(gè)二次子系統(tǒng)組成。過(guò)程層的主要工作是采集電氣量、實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行情況并發(fā)送相應(yīng)的控制執(zhí)行命令等內(nèi)容主要是有電子式互感器或常規(guī)互感器、合并單元、智能終端組成。在進(jìn)行智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)時(shí)需要保證所有設(shè)備IDE接口一致，并且在系統(tǒng)建設(shè)成功后需要通過(guò)第三方平臺(tái)對(duì)整個(gè)智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)。

從上面來(lái)看，現(xiàn)有智能變電站二次設(shè)備主要是從合并單元智能終端一體化裝置或合并單元—測(cè)控裝置、保護(hù)裝置或自動(dòng)化裝置—間隔層網(wǎng)絡(luò)或站控層網(wǎng)絡(luò)。

目前該鐘方式，設(shè)備上與以往的常規(guī)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)變電站便沒(méi)有優(yōu)化設(shè)備，反而增加了不少二次設(shè)備，如合并單元智能終端一體化裝置、光纖配線箱、直流單元等，邏輯上來(lái)說(shuō)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)組成已經(jīng)達(dá)到了智能變要求，在同規(guī)模變電站的情況下過(guò)多的二次設(shè)備投入反而增加了建設(shè)成本和今后的維護(hù)成本。為此優(yōu)化智能變電站二次設(shè)備是今后智能變發(fā)展和研究的方向。endprint

3.把測(cè)控裝置、保護(hù)裝置或自動(dòng)化裝置進(jìn)化成終端程序設(shè)想

在當(dāng)前各中應(yīng)用程序（APP模式）的廣泛應(yīng)用和大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)日益成熟和穩(wěn)定的情況下。把終端程序程序應(yīng)用到智能變電站，能夠?qū)⒃械亩卧O(shè)備，從合并單元智能終端一體化裝置或合并單元—測(cè)控裝置、保護(hù)裝置或自動(dòng)化裝置—間隔層網(wǎng)絡(luò)或站控層的物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化成：合并單元智能終端一體化裝置（加本間隔測(cè)控、保護(hù)程序終端）或合并單元—間隔層網(wǎng)絡(luò)或站控層（加公共單元的保護(hù)、測(cè)控程序終端控制器）的物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。省去了現(xiàn)有的保護(hù)裝置、測(cè)控裝置、自動(dòng)化裝置、直流負(fù)荷，大量地節(jié)約了二次設(shè)備的投入、變電站的占地空間，運(yùn)行維護(hù)更簡(jiǎn)潔，比現(xiàn)有的智能變電站更智能。

未來(lái)通過(guò)終端程序代替現(xiàn)有的保護(hù)、測(cè)控、自動(dòng)化裝置。大量的減少了二次設(shè)備、屏柜數(shù)量以及占用的空間都大幅降低，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。

4.系統(tǒng)功能

（1）當(dāng)前智能變電主要系統(tǒng)功能

（a）具備數(shù)據(jù)采集與處理功能；

（b） 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，通過(guò)對(duì)間隔層或者過(guò)程層設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行存儲(chǔ)和更新；

（c）具備順序控制功能；

（d）使無(wú)人值班的相關(guān)功能要求得以滿足；

（e）安裝防誤閉鎖裝置；

（f）具備報(bào)警處理功能，通過(guò)自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集完成報(bào)警信息來(lái)源；

（g）具備事故追憶和順序記錄功能；

（h）具備生產(chǎn)畫面以及顯示畫面的功能；

（i）具備在線制表以及在線計(jì)算功能；

（j）具備處理數(shù)字或者模擬電能量功能；

（k）具備遠(yuǎn)程通信功能；

（l）具備人機(jī)聯(lián)絡(luò)功能；

（m）具備系統(tǒng)自我診斷以及自我恢復(fù)功能；

（n）具有與其他智能設(shè)備連接端口；

（o）具備故障信息管理以及故障保護(hù)功能；

（p）具備狀態(tài)可視化功能；

（q）具備事故信息綜合分析和故障警告、決策功能；

（r）具備網(wǎng)絡(luò)報(bào)文記錄、分析功能；

（s）具備對(duì)配置管理基本信息數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)自動(dòng)生成、記錄功能；

（t）具備其他高級(jí)運(yùn)行應(yīng)用功能。

（2）未來(lái)的測(cè)控裝置、自動(dòng)化裝置以及保護(hù)裝置需要進(jìn)化成為終端程序，使其可以安裝在二次設(shè)備上更能有效、靈活、安全、穩(wěn)定的增加各種所需的功能。

結(jié)語(yǔ)

本文從變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展史，智能變電站的技術(shù)特征入手，設(shè)想了智能變電從原有的二次設(shè)備從合并單元智能終端一體化裝置或合并單元—測(cè)控裝置、保護(hù)裝置或自動(dòng)化裝置—間隔層網(wǎng)絡(luò)或站控層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化成：合并單元智能終端一體化裝置（加本間隔測(cè)控、保護(hù)程序終端）或合并單元—間隔層網(wǎng)絡(luò)或站控層（加公共單元的保護(hù)、測(cè)控程序終端控制器）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。未來(lái)智能變電站的技術(shù)方向依然朝著集約化、智能化以及程序化的方向發(fā)展，因此，對(duì)于未來(lái)智能變電站的研究任務(wù)依然是重點(diǎn)內(nèi)容。

智能變電站作為智能電網(wǎng)的重要組成部分，在發(fā)展的過(guò)程中必須打破存在其中的專業(yè)壁壘，通過(guò)融合電力電子、計(jì)算機(jī)、通信、程序終端、控制技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，使變電站資源優(yōu)化配置的最終目標(biāo)得以達(dá)成，從而使變電站的擴(kuò)展、維護(hù)改造、維護(hù)、升級(jí)工作更加容易，從而實(shí)現(xiàn)智能變電站集約型、高度智能化的工業(yè)化發(fā)展需求得以滿足。

參考文獻(xiàn)

[1]Q/T30155-2013，智能變電站技術(shù)導(dǎo)則[S].

[2]企業(yè)變電站建設(shè)與標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)維管理手冊(cè)[Z].

[3]曹楠，李剛，王冬青.智能變電站關(guān)鍵技術(shù)及其構(gòu)建方式的探討[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2011，39（5）：63-68.endprint