論智能變電站的規劃與建設

胡巍 王安康 陶悠然

摘要：智能變電站是智能電網的重要組成部分，智能變電站智能化功能的規劃、設計和建設是保證智能電網建設質量的關鍵。為提高智能電網建設質量，適應當前和今后對電能質量的要求，實現對諧波源用戶的監測、分析和治理，智能變電站的規劃、設計和建設應該統一標準，應具有電能質量監測、分析與決策功能。

關鍵詞：智能變電站規劃與建設

中圖分類號：TM411文獻標識碼： A

一、智能變電站的概念

智能變電站是指采用先進、可靠、集成、低碳、環保的智能設備，以全站信息數字化、通信平臺網絡化、信息共享標準化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監測等基本功能，并可根據需要支持電網實時自動控制、智能調節、在線分析決策、協同互動等高級功能，實現與相鄰變電站、電網調度等互動的變電站。智能變電站能夠實現設備信息、運行維護策略與電力調度全面互動，實現基于狀態的全壽命周期綜合優化管理，實現電網運行數據的全面采集和實時共享，支撐電網實時控制、智能調節和各類高級應用，保證各級電網安全穩定運行。

二、智能變電站的優勢

以下分別是傳統變電站、數字化變電站以及智能化變電站的系統結構示意圖，并用表的形式對各部分構成做了統計比較，如下所示:

表1傳統變電站、數字化變電站以及智能化變電站對比表

圖2傳統變電站、數字化變電站以及智能化變電站結構比較示意圖

由上面的圖示和比較可以看出，與傳統的變電站相比，智能化變電站具有很多優勢，主要表現在以下幾個方面:

1、實現了“一個世界，一種技術，一種標準”為理念的新的信息交換標準的推廣，統一了變電站三層模型、設備統一建模、規范抽象通信服務、規范變電站配置描述語言、詳細定義了一致性測試規范，實現不同廠家設備互操作。

2、智能電子式互感器，智能斷路器技術發展和應用，使用電力電子裝置代替常規機械機構輔助接點、繼電器，很好地解決了傳統電磁式互感器磁飽和問題、控制電纜引起的電磁干擾問題以及二次回路復雜的問題。

3、高速工業通信網絡技術發展，并與IEC61850標準(模型、協議、GOOSE機制)融合，以及在線監測技術的應用，能實時監測設備信息并作出智能告警分析處理，實現了變電站電氣一二次設備狀態檢修。

4、智能變電站更多的是關注自身的自診斷和自治功能，做到設備故障提早發現、預警，提高了變電站的安全可靠性，降低命周期內工程總體投資。

三、智能變電站的規劃、設計和建設應該統一標準

1、智能變電站技術導則中的有關規定

國家電網公司2009年12月25日發布的《智能變電站技術導則》(國網電科[2009] 1553號)“系統層功能要求”中有明確的條款一，"7.1.6電能質量評估與決策系統”，宜實現包含諧波、電壓閃變、三相不平衡等監測在內的電能質量監測、分析與決策的功能，為電能質量的評估和治理提供依據。

2、智能變電站設計規范中的有關規定

國家電網公司2010年2月22日發布的《智能變電站設計規范》(國家電網科[2010]229號)“系統功能”中沒有有關電能質量監測、分析與決策的功能。

3、國家電網公司2011年新建變電站設計補充規定

國家電網公司2011年1月13日印發的“關于印發《國家電網公司2011年新建變電站設計補充規定》的通知”，“高級功能”中也沒有有關電能質量監測、分析與決策的功能。

4、智能變電站的規劃、設計和建設應該統一標準

從以上智能變電站的有關規定中可以看出，2009年12月25日發布的《智能變電站技術導則》中明確了“電能質量評估與決策系統”功能，而2010年以后發布的《智能變電站設計規范》和《2011年新建變電站設計補充規定》中就沒有提及“電能質量評估與決策系統”功能。這就給以后的智能變電站建設帶來遺憾，更為以后的智能變電站運行監測帶來不便和困難。

四、智能變電站的規劃、設計和建設應實現的功能

智能變電站的設備型式、監控系統組網方式、二次回路、在線檢測技術、程序化操作等均與傳統的變電站和數字化變電站有很大的差異，因此智能變電站的規劃設計與建設及實現方式有很大的區別。

1、.基本功能要求

1.1.順序控制

應滿足無人值班及區域監控中心站管理模式的要求;可接收執行監控中心、調度中心和當地后臺系統發出的控制指令，經安全校核正確后自動完成符合相關運行方式變化要求的設備控制;應具備自動生成不同的主接線和不同的運行方式下的典型操作流程的功能;應具備投退保護軟壓板功能;應具備急停功能;可配備直觀圖形圖像界面，在站內和遠端實現可視化操作。

1.2.站內狀態估計

應具備站內狀態估計及數據辨識與處理功能，保證基礎數據的正確性，并支持智能調度技術支持系統實現電網狀態估計。

1.3.與主站系統通信

宜采用基于模型的通信協議與主站進行通信。

1.4.同步對時系統

站內采用基于衛星時鐘與地面時鐘的對時系統，系統層之間可采甩IEC 61588或SNTP協議對時方式，設備層之間可采用IEC 61588或IRIG-B碼對時方式，對時精度滿足分布式應用功能的需要。

1.5.通信系統

應具備網絡風暴抑制功能，網絡設備局部故障不應導致系統性問題;應具備方便的配置向導進行網絡配置、監視、維護;應具備對網絡所有節點的工況監視與報警功能。

1.6.電能質量評估與決策系統

宜實現包含電壓、諧波監測在內的電能質量監測、分析與決策的功能，為電能質量的評估和治理提供依據。

1.7.區域集控功能

當智能變電站在系統中承擔區域集中控制功能時，除本站功能外，應支持區域智能控制防誤閉鎖，同時應滿足集控站相關技術標準及規范的要求。

1.8.區域智能防誤操作

根據變電站高壓設備的網絡拓撲結構，對開關、刀閘操作前后不同的分合狀態，進行高壓設備的有電、停電、接地三種狀態的拓撲變化計算，自動實現防止電氣誤操作邏輯判斷。

1.9.配置工具

應通過統一的配置工具對全站設備進行全站數據模型及通信配置。

1.10.源端維護

變電站作為調度/集控系統數據采集的源端，應提供各種可自描述的配置參量，維護時僅需在變電站利用統一配置工具進行配置，生成標準配置文件，包括變電站主接線圖、網絡拓撲等參數及數據模型。

變電站自動化系統與調度/集控系統可自動獲得變電站的標準配置文件，并自動導入到自身系統數據庫中。

變電站自動化系統的主接線圖和分畫面圖形文件，應以網絡圖形標準SVG格式提供給調度，集控系統。

1.11.網絡記錄分析系統

宜配置獨立的網絡報文記錄分析系統，實現對全站各種網絡報文的實時監視、捕捉、存儲、分析和統計功能。網絡報文記錄分析系統宜具備變電站網絡通信狀態的在線檢測和狀態評估功能。

2、高級功能要求

2.1.設備狀態可視化

應采集主要高壓設備(變壓器、斷路器等)狀態信息，進行可視化展示并發送到上級系統，為電網實現基于狀態檢測的設備全壽命周期綜合優化管理提供基礎數據支撐。

2.2.智能告警及分析決策

應根據變電站邏輯和推理模型，實現對告警信息的分類和信號過濾，對變電站的運行狀態進行在線實時分析和推理，自動報告變電站異常并提出故障處理指導意見，為主站提供智能告警，也為主站分析決策提供事件信息。