變電站自動化的意義與發(fā)展趨勢

變電站自動化的意義與發(fā)展趨勢南京工業(yè)大學(xué)《電氣工程概論》課程論文變電站自動化的意義與發(fā)展趨勢陳鳴樂（南京工大學(xué)浦江學(xué)院，浦電氣1204，P2004120406）摘要：本文介紹了變電站自動化的基本概念，簡述了變電站發(fā)展的三個階段，我國變電站的技術(shù)特點，分析了變電站自動化的重要意義，對未來變電站自動化的發(fā)展做了初步的展望。關(guān)鍵詞:變電站自動化發(fā)展趨勢0引言時間已經(jīng)步入二十一世紀(jì)上半葉，隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，以電力為依托或間接依賴于電力行業(yè)能源供給的產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)蓬勃發(fā)展的態(tài)勢，由此帶來的變電站的升級與改造也成為當(dāng)務(wù)之急，傳統(tǒng)的變電站受市場和建設(shè)等諸多因素的影響，其自動化水平已落后于現(xiàn)今智能電網(wǎng)的要求。近十年來，我國在變電站自動化領(lǐng)域的技術(shù)水平以及系統(tǒng)設(shè)備都有顯著地發(fā)展。1變電站自動化系統(tǒng)概述變電站自動化系統(tǒng)是采用數(shù)據(jù)采集、計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，通過變電站二次設(shè)備的功能歸并和優(yōu)化組合對變電站運(yùn)行工況進(jìn)行實時監(jiān)視、測量、自動控制和協(xié)調(diào)的電力綜合性自動化系統(tǒng)。在技術(shù)上涉及到測量、計量、通信、遠(yuǎn)動、計算機(jī)和自動控制等二次系統(tǒng)，專業(yè)上包含自動化、繼電保護(hù)、變電站運(yùn)行等，是計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信和自動化技術(shù)在變電站領(lǐng)域的綜合應(yīng)用。國際電工委員會根據(jù)變電站自動化系統(tǒng)發(fā)展的情況提出了“變電站自動化”和“變電站自動化系統(tǒng)”兩個名詞。在IEC61850標(biāo)準(zhǔn)中，對變電站自動化系統(tǒng)（SAS）的定義為：變電站自動化系統(tǒng)就是在變電站內(nèi)提供包括通信基礎(chǔ)設(shè)施在內(nèi)的自動化。變電站自動化系統(tǒng)的基本特征是系統(tǒng)功能綜合化、結(jié)構(gòu)微機(jī)化、通信網(wǎng)絡(luò)化、操作監(jiān)視屏幕化、運(yùn)行管理智能化。[1]至未涉及繼電保護(hù)。A現(xiàn)代信息化社會的發(fā)展嚴(yán)重依賴電力，電力系統(tǒng)需要具有高可靠性并且能夠全時運(yùn)轉(zhuǎn)，這就對自動化提出了新的要求，依靠大量的數(shù)據(jù)采集與控制部件對變電站各個部分的實時工作情況進(jìn)行實時監(jiān)控，再由經(jīng)處理器對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和再整理，得到有價值的信息，經(jīng)過反饋形成對系統(tǒng)問題的正確判斷，最后能夠由系統(tǒng)自行修復(fù)，達(dá)到在基本無人值守情況下能夠穩(wěn)定長期運(yùn)行的要求。B一套成熟的變電站自動化系統(tǒng)必須由多個部分協(xié)同工作組成，其上下的硬件軟件通信和維護(hù)調(diào)試等項目應(yīng)當(dāng)具有較高的可操作性，可提供給操作人員現(xiàn)場維護(hù)，調(diào)試等處理問題的模式，涉及遠(yuǎn)程控制和就地操作并存的問題，方案的設(shè)計，制造也必須保證其控制方式有效。C高度自動化的變電站降低了變電站工作者的工作負(fù)擔(dān)與安全風(fēng)險。同時還滿足了電網(wǎng)對于高質(zhì)量輸電的需求，但與此同時變電站應(yīng)采取冗余配置原則，以防在出現(xiàn)問題時能夠及時的替換故障單位保證變電站的穩(wěn)定持續(xù)運(yùn)行，以提高系統(tǒng)的可靠性4變電站自動化的發(fā)展趨勢1997年8月國際大電網(wǎng)會議(CIGRE)的WG34.03工作組在《變電站內(nèi)數(shù)據(jù)流的通信要求》的報告中[1,2]分析了變電站自動化需完成63種功能,并將這些功能分為7個功能組:(1)遠(yuǎn)動功能(四遙功能);(2)自動控制功能(如有載調(diào)壓變壓器分接頭和并聯(lián)補(bǔ)償電容器的綜合控制(VQC)。電力系統(tǒng)低頻減載、靜止無功補(bǔ)償器控制、配網(wǎng)系統(tǒng)故障分段/非故障段恢復(fù)供電與網(wǎng)絡(luò)重組等);(3)測量表計功能(如三相智能式電子電費(fèi)計量表等);(4)繼電保護(hù)功能;(5)與繼電保護(hù)有關(guān)的功能(如故障錄波、故障測距、小電流接地選線等);(6)接口功能(如與微機(jī)五防、繼電保護(hù)、電能計量、全球定位系統(tǒng)(GPS)等IED的接口)(7)系統(tǒng)功能(與主站通信,當(dāng)?shù)豐CADA等)。所有能實現(xiàn)這些功能的設(shè)備,目前統(tǒng)稱為智能式電子儀表(IED)。變電站自動化的目的,就是實現(xiàn)這些IED的信息共享,由此可減少變電站使用的電纜數(shù)量和造價,提高變電站的運(yùn)行和安全可靠性,并減少維護(hù)工作量和提高維護(hù)水平。[3]1997年的標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)在看來似乎都已實現(xiàn)，時隔近20年，變電站的自動化趨勢也與當(dāng)年發(fā)生了巨大的變化，2012年國際大電網(wǎng)會議就交流了高壓直流輸電和電力電子技術(shù)最新進(jìn)展，其中換流站尤其引人注目。會上中國的專家介紹了在中國建設(shè)1100kV特高壓直流輸電工程的可行性，闡述了主電路絕緣配合的設(shè)計，重點介紹了1100kV直流換流閥的結(jié)構(gòu)。韓國專家對基于模塊化多電平換流器的VSC—HVDC系統(tǒng)的電容電壓控制問題進(jìn)行了討論，提出了幾種方法來實現(xiàn)對各個子模塊電容電壓的平衡控制。[4]a早期的電力工作者受供電設(shè)備的需求，嘗試使用直流對電力進(jìn)行傳輸，但受限于當(dāng)時的技術(shù)卻并未得到大范圍的推廣和發(fā)展，轉(zhuǎn)而形成當(dāng)今世界的交流電電網(wǎng)格局，隨著科技不斷進(jìn)步，高壓，特高壓乃至超高壓交流電在供電系統(tǒng)中的運(yùn)用越來越廣泛，各種問題也不斷的顯現(xiàn)，直流高壓輸電又一次被提上了論題，縱觀變電站的歷史，其產(chǎn)生就是因為電力傳輸?shù)男枰滦偷淖冸娬荆〒Q流站）作為直流電傳輸?shù)闹薪?，能夠更好的完成輸送電能的任?wù)，預(yù)計的可靠性更是要高于交流輸電?？梢?，直流的高壓輸電將會是未來變電站自動化的一個發(fā)展趨勢。b2009年國家電網(wǎng)提出發(fā)展智能電網(wǎng)的理念，并于2011年上升為國家發(fā)展戰(zhàn)略。智能電網(wǎng)的核心組成部分便是智能變電站。智能變電站是采用先進(jìn)、集成、可靠、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信網(wǎng)絡(luò)化和信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動完成數(shù)據(jù)采集、測量、計量、控制和保護(hù)等基本功能，并支持電網(wǎng)實時自動監(jiān)控、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策和協(xié)同互動等高級應(yīng)用功能的變電站。智能變電站的全站信息數(shù)字化、通信網(wǎng)絡(luò)化和信息共享標(biāo)準(zhǔn)化的要求是變電站自動化技術(shù)發(fā)展的基本目標(biāo)。[5]應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到交流變電站在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)其還會扮演主要角色，鑒于如今的變電站自動化的發(fā)展現(xiàn)狀，未來的發(fā)展趨勢大體可分為以下幾點，①較小電壓等級的變電站采取無人值守②提升變電站的電能輸送的質(zhì)量③設(shè)計上充分考慮應(yīng)對危機(jī)能力，提升抗擊能力④數(shù)據(jù)層面提升安全性⑤統(tǒng)籌考慮，適應(yīng)智能電網(wǎng)需要。5結(jié)語變電站自動化技術(shù)是提高電力系統(tǒng)自動化水平和實現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行管理現(xiàn)代化的基礎(chǔ)。隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的不斷推進(jìn)，電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式將越來越復(fù)雜，越來越依賴于自動化系統(tǒng)，變電自動化系統(tǒng)將涵蓋更廣的范圍和提供更多的應(yīng)用。參考文獻(xiàn)：[1]CIGREWG34.03.Communicationrequirementintermsofdataflowwithinsubstation.ELECTRANO.173August1997.[2]趙祖康,徐石明.變電站自動化技術(shù)綜述[J].電力自動化設(shè)備.2000(01)[3]徐立子.變電站自動化系統(tǒng)的分析和實施[J].電網(wǎng)技術(shù)