智能变电站关键技术解析及其构建方式探究

李承武

社会经济的飞速发展和人民生活水平的不断提高,迫切要求构建现代化的智能电网,作为其重要的节点,智能变电站担负着变电设备状态与电网运行信息的采集工作,因此智能变电站发挥着重要的作用。

1智能变电站的概念和特征

智能变电站(英文:smartsubstation)是一种采用先进的、可靠的集成智能设备,以信息化、网络化以及信息共享标准化为要求,自动采集信息并进行测量、保护和控制,同时可以根据实际需要对电网进行自动控制和智能调节的变电站。智能变电站不仅可以保证电网的安全性与稳定性,而且可以为未来智能电网实现高效与自愈功能提供基础性技术支持。智能变电站具有很多的优点,主要表现在以下几个方面。

(1)可靠性。智能变电站的可靠性是其应用于现代电网的最基本要求,它不仅要求站内的设备与变电站自身具有可靠性,而且还要求变电站自身要有灵敏有效的自诊与自愈功能。智能变电站可以对站内设备的故障做到预防与预警,并能够及时有效地将故障造成的电力损失控制在最小范围之内。

(2)互动性与集成性。智能变电站采集到的各种信息不但能够实现站内之间的共享,而且还可以实现与电网其他相关设备之间的有效互动,为整个电网的安全、稳定运行提供信息保障;同时智能变电站实现了现代通信技术、网络技术以及传感测量技术等诸多先进技术的高度融合,不但简化了变电站数据采集的模式,而且形成了一个有效的电网信息服务平台,为现代社会经济的需求提供了保证。

(3)低碳环保。智能变电站用光纤代替了电缆接线,采用了能耗较低的电子元件、以电子式互感器取代充油式互感器。这些改进不但节省了资源,而且减少了对生态环境的污染,符合当前建设“资源节约型”与“环境友好型”社会的发展要求。

2智能变电站的关键技术

较之于传统的变电站而言,智能变电站有了很大的进步,主要表现在其关键技术上。

2.1 硬件集成技术

智能变电站的硬件技术有效地避免了传统变电站硬件设计中的弊端,尤其是硬件描述语言的不断出现,使得智能变电站的硬件系统设计表现出高度的集成化与自动化特点。这些优势使得智能变电站的硬件设计,真正实现了针对具体功能的模块化设计,它可以使一些固定的数据逻辑处理过程在高度智能化的设备中同化,将由软件实现的功能逐渐转化为由硬件来实现。这种硬件集成技术不但保证了数据逻辑处理的可靠性与实效性,而且还有效地解决了信息数据传输过程中的问题。既节省了硬件资源的开支、提高了变电设备的集成度,又促进了智能变电设备的更新与升级。

2.2 软件构件技术

从实践来看,智能变电站软件系统不但可以实现测控与信息管理,而且还能将相量测量单元与录波等功能进行高度的集成,从而实现站内状态的估计、在线状态监测、区域集控以及远程维护和智能管理。智能变电站的软件构件技术能根据系统工程信息数据,实现变电站系统与设备系统的自动重构。软件构件技术是软件系统发挥正常功能的基础,它的应用不但减少了功能软件集成与开发活动中的重复性劳动,降低了成本、缩短了周期,而且加强了系统之间的互动性及其自身的可靠性与自愈性。

2.3 信息的存储、融合与分布式电源的保护技术

智能变电站所构建的数字信息平台体现了其信息集中管理的目的,信息的集中和存储管理不但实现了信息模型的集成、调用、转换以及冗余等功能,而且还可以为一些电网之间的互动提供信息与技术支撑。同时智能变电站还对各种信息的相互利用设定了统一的融合标准,从而实现了与智能电网之间的无缝通信连接。分布式电源的使用大大提高了智能电网的安全性与效率,但也加大了对其保护的难度。目前来看,分布式电源的保护主要是针对分布式电源的双向潮流流通以及电源内部的电力电子设备大量引入来设计的,通过阻抗前馈与负荷模型的反馈来制定保护和控制策略。分布式电源的保护难点在于并网的控制,若并网则会改变主网架供电格局,增加系统的不稳定因素,一般采用自动同期控制与重合闸控制相互配合的方式。

3智能变电站的构建

基于以上分析,笔者认为,构建一所科学有效的智能变电站至少需要做好体系架构、设备的设计与应用以及继电保护与信息安全三个方面的工作。

3.1 职能体系的架构

智能变电站的体系架构应当更加紧凑、完善,在内部系统中应当采用软件构件技术,使其各种功能可以根据变电站的实际进行进行灵活调配。应当将硬件集成、组件技术以及软件构件技术充分运用到智能变电站的控制系统中去,从而构建一套更加安全、灵活的功能体系。实践证明,这一体系的实践应用,不但提高了智能变电站的数字化与信息化程度,而且实现了智能变电站与各电网之间的无缝通信,既简化了该系统的维护与配置复杂度,又节省了经济开支。

3.2 智能设备的设计与应用

所谓智能设备,就是相对于智能变电站系统提出的,它本身没有太多的含义,只是智能变电站中的使用设备而已。智能设备不但对变电站的过程层与间隔层设备具有功能进行了高度的集成,而且它们还能够运用实时状态监测及评价手段在线诊断自身的运行状态,并及时进行在线维修。由此而言,在智能变电站的构建过程中,要不断加强对智能设备的设计与应用,才能满足智能电网的有效运行。

3.3 继电保护与信息安全

为了避免传统继电保护中存在的弊端,智能变电站构建过程中应当使用开放式保护控制策略。该保护控制策略改变可固定、机械的传统模式,它是随着智能电网的运行参数变化而变化,通过动态的调整和保护来保证智能电网在变化环境下的正常运行。在智能变电站的构建过程中,使用的设备和系统控制技术都表现出高度的网络化,因此信息数据传输过程中的安全性问题成为智能电网安全性的关键所在。针对这一问题,笔者认为应当首先构建一个信息安全评估系统,该系统应当以防护、监测和恢复为主要技术手段,要保证智能变电站内各种信息资源的及时性、可靠性、完整性以及保密性。为了保证信息的安全,防止来自网内外的恶意攻击及窃取等,要安装防火墙与杀毒软件,必要时还可以设置加密及访问权限。

4结语

总而言之,智能变电站作为智能电网的重要组成部分,在整个电力资源供应过程中发挥着举足轻重的作用。但智能变电站的开发与构建工作仍然处于起步阶段,真正高效有序的集成信息平台尚未建成,硬件集成技术与软件构件技术的应用也只是处于初始阶段,因此要实现真正意义上的智能变电站的构建,仍然任重而道远。

参考文献

[1] 刘洋溢.大规模电力控制系统中的基于智能变电站关键技术应用研究[J].城市建设理论研究(电子版),2011(28).