智能電網(wǎng)的內(nèi)涵與特征

摘要：智能化變電站可認(rèn)為是采用先進(jìn)、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動(dòng)完成信息采集、測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量和監(jiān)測(cè)等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、在線(xiàn)分析決策、協(xié)同互動(dòng)等高級(jí)功能的變電站。

前言

變電站是電網(wǎng)輸配的重要節(jié)點(diǎn)，是連接發(fā)電、輸電和配電等環(huán)節(jié)的紐帶，具有至關(guān)重要的作用。變電站涵蓋了大量的電力系統(tǒng)一次及二次設(shè)備，是形成電力系統(tǒng)堅(jiān)強(qiáng)網(wǎng)架的基礎(chǔ)，因此，建設(shè)智能電網(wǎng)須要加強(qiáng)智能變電站的建設(shè)，智能變電站的建設(shè)應(yīng)以先進(jìn)的信息化、自動(dòng)化技術(shù)為基礎(chǔ)，靈活、高效、可靠地滿(mǎn)足發(fā)電、輸電、配電對(duì)電網(wǎng)提出的各種變化要求，實(shí)現(xiàn)提高電網(wǎng)安全性、可靠性、靈活性和資源優(yōu)化配置水平的目標(biāo)。但由于智能變電站的發(fā)展剛剛起步，國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范尚處于統(tǒng)一制定階段，要實(shí)現(xiàn)智能變電站的建設(shè)目標(biāo)，全面提升變電站智能化水平、完善智能設(shè)備的自診斷能力，需要對(duì)其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入的研究。

一、智能電網(wǎng)的概念

在2005年，埃貝爾發(fā)明了一種利用群體行為原理使大樓電器相互協(xié)調(diào)的技術(shù)和一種無(wú)線(xiàn)控制器，智能電網(wǎng)由此時(shí)開(kāi)始出現(xiàn)。智能電網(wǎng)又稱(chēng)“未來(lái)電網(wǎng)”，它不是一件事或物，而是將先進(jìn)的一些技術(shù)以及電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施集成的一種新型現(xiàn)代化電網(wǎng)，具有“更可靠、安全經(jīng)濟(jì)、高效、更環(huán)境友好”的特點(diǎn)，其關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域涉及較廣，具體有傳感量測(cè)技術(shù)、分析決策技術(shù)、制動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等等。要想清晰認(rèn)識(shí)智能電網(wǎng)，需要從其概念、內(nèi)涵特征、關(guān)鍵技術(shù)、智能化等各方面進(jìn)行分析。

二、智能電網(wǎng)的內(nèi)涵與特征

基于市場(chǎng)、環(huán)境、安全等各方面的因素，智能電網(wǎng)具有8個(gè)特點(diǎn)：自愈、兼容、交互、協(xié)調(diào)、高效、優(yōu)質(zhì)、集成、綠色。其中自愈是指在電力供應(yīng)方面，智能電網(wǎng)能夠不斷發(fā)現(xiàn)存在或潛在的問(wèn)題，然后糾正或控制，最終保證供電質(zhì)量，可靠、安全、高效，是較為突出的特征。交互是指“交互式”，為了能達(dá)到雙方相互適應(yīng)，智能電網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)“雙向交流、雙向通信”，用戶(hù)根據(jù)實(shí)際情況于被提供的信息中指定符合自己需求的方案。智能電網(wǎng)應(yīng)用了許多先進(jìn)技術(shù)與監(jiān)控技術(shù)，能夠更好地降低成本和增加效益，實(shí)現(xiàn)高效。“綠色”是另一突出的特征，智能電網(wǎng)通過(guò)利用綠色能源、潔凈能源、再生能源，降低環(huán)境污染，緩解能源消耗巨大的問(wèn)題，同時(shí)能緩解地區(qū)能源供給不平衡問(wèn)題。

除此之外，智能電網(wǎng)更適應(yīng)計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化生產(chǎn)要求，并且能夠支持地方性革新和全國(guó)性交易。

三、建設(shè)原則

3.1充分體現(xiàn)數(shù)字化設(shè)計(jì)理念

3.11一次設(shè)備智能化和二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化。

3.12使變電站的整體設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行成本降低。

3.2一次設(shè)備智能化主要體現(xiàn)在電子式互感器和智能斷路器的應(yīng)用。

3.21有效地減少變電站占地面積和電磁式CT飽和問(wèn)題。

3.22應(yīng)用合并器解決數(shù)據(jù)采集設(shè)備重復(fù)投資問(wèn)題。

3.23利用網(wǎng)絡(luò)替代二次電纜，有效解決二次電纜交直流串?dāng)_問(wèn)題，并簡(jiǎn)化了施工。

3.24敞開(kāi)式斷路器：滅弧能量I2t監(jiān)測(cè)、隔離刀閘測(cè)溫、在線(xiàn)五防聯(lián)鎖。

3.25主變狀態(tài)監(jiān)測(cè)

3.3二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化主要體現(xiàn)在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的三層兩網(wǎng)。

3.31站控層、間隔層、過(guò)程層。

3.32站控層和間隔層以基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的互聯(lián)互操作為重心，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

3.33過(guò)程層以可靠性和穩(wěn)定性為首要設(shè)計(jì)原則。

3.4高級(jí)應(yīng)用：集約化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的自動(dòng)化功能。

3.41保護(hù)測(cè)控集成優(yōu)化。

3.42在線(xiàn)式一體化五防。

3.43程序化控制與系統(tǒng)聯(lián)鎖。

3.44設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)及檢修

3.45事故異常專(zhuān)家分析系統(tǒng)

3.46智能檢測(cè)及控制(物聯(lián)網(wǎng))

3.47無(wú)人巡視支撐平臺(tái)

四、智能變電站技術(shù)原則

4.1智能變電站智能設(shè)備

4.11具有信息數(shù)字化、功能集成化、結(jié)構(gòu)緊湊化、狀態(tài)可視化等主要技術(shù)特征。

4.12符合易擴(kuò)展、易升級(jí)、易改造、易維護(hù)的工業(yè)化應(yīng)用要求。

4.2智能變電站的設(shè)計(jì)及建設(shè)。

4.21應(yīng)按照DL/T1092三道防線(xiàn)要求。

4.22滿(mǎn)足DL/T755三級(jí)安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)。

4.23滿(mǎn)足GB/T14285繼電保護(hù)選擇性速動(dòng)性、靈敏性、可靠性的要求。

4.3智能變電站的測(cè)量、控制、保護(hù)等裝置應(yīng)滿(mǎn)足GB/T14285、DL/T769、DL/T478、GB/T

13729的相關(guān)要求，后臺(tái)監(jiān)控功能應(yīng)參考DL/T5149的相關(guān)要求。

4.4智能變電站的通信網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)應(yīng)符合DL/T860標(biāo)準(zhǔn)。

五、智能變電站在當(dāng)今電網(wǎng)生存的優(yōu)勢(shì)

智能變電站是智能電網(wǎng)的重要內(nèi)容，變電領(lǐng)域的發(fā)展重點(diǎn)是智能變電站，智能變電站對(duì)智能電網(wǎng)的建設(shè)將起到先驅(qū)作用。

智能變電站的主要優(yōu)勢(shì)：

?光纖代替電纜，設(shè)計(jì)安裝調(diào)試都變得簡(jiǎn)單

?模擬量輸入回路和開(kāi)關(guān)量輸入輸出回路都被通信網(wǎng)絡(luò)所取代，二次設(shè)備硬件系統(tǒng)大為簡(jiǎn)化

?統(tǒng)一的信息模型，避免了規(guī)約轉(zhuǎn)換，信息可以充分共享

?可觀測(cè)性和可控性增強(qiáng)，產(chǎn)生新型應(yīng)用：如狀態(tài)監(jiān)測(cè)、站域保護(hù)控制

主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：引進(jìn)了電子式互感器、合并單元智能終端、交換機(jī)等新裝置;采用了IEC61850標(biāo)準(zhǔn)、IEEE1588新標(biāo);其中繼電保護(hù)系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)新體系結(jié);同時(shí)研發(fā)了一些新功能。

而智能變電站本質(zhì)優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在：過(guò)程設(shè)備數(shù)字化，主要為電子式互感器/合并單、智能終;信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)化，主要為IEC61850標(biāo)及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。

六、結(jié)束語(yǔ)

變電設(shè)備智能狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)還處于發(fā)展起步階段，根據(jù)其現(xiàn)狀及特點(diǎn)，提出以下建議：

(1)將成熟的監(jiān)測(cè)技術(shù)引入電網(wǎng)一次設(shè)備，提高智能一次設(shè)備的監(jiān)測(cè)有效性和準(zhǔn)確性。智能一次設(shè)備已成為明確的發(fā)展方向，只有進(jìn)一步提高智能一次設(shè)備實(shí)用性，才能保證其良性發(fā)展。

(2)促進(jìn)智能一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)與傳統(tǒng)二次技術(shù)的融合，真正實(shí)現(xiàn)測(cè)、計(jì)、控、檢、保五大功能與一體，其信息共享暢通、功能融合良好、運(yùn)行操作可靠。

(3)進(jìn)一步開(kāi)發(fā)智能一次設(shè)備的綜合分析系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)評(píng)價(jià)、壽命預(yù)估、故障診斷的高級(jí)應(yīng)用功能。使得智能組件的設(shè)備狀態(tài)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果與專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員的評(píng)價(jià)結(jié)果基本一致，智能化水平明顯提升。

(4)加強(qiáng)智能設(shè)備入網(wǎng)的檢測(cè)、檢定工作。智能設(shè)備尚處于發(fā)展階段，產(chǎn)品不成熟，只有建立健全入網(wǎng)檢測(cè)、檢定工作，將該工作體系化、常態(tài)化、標(biāo)準(zhǔn)化、專(zhuān)業(yè)化，才能保證產(chǎn)品質(zhì)量，切實(shí)提高一次設(shè)備智能化水平。