智能電網(wǎng)時代數(shù)字化變電站任重道遠

1、走進智能電網(wǎng)時代數(shù)字化變電站任重道遠2022年12月09日17:48電氣中國【】【】文/本刊記者張琳靖日前，美國總統(tǒng)奧巴馬訪華。中美兩國最高領導人會晤中，能源問題是重要話題。與此同時，一場由中國電器工業(yè)協(xié)會繼電保護及自動化設備分會主辦的有關智能電網(wǎng)的 論壇正熱烈地舉行?！爸悄茈娋W(wǎng)是電力工業(yè)將來的開展方向，這是毋庸置疑的。 在變電環(huán)節(jié)，在智能電網(wǎng)規(guī)劃的推動下，未來數(shù)字化變電站將成為新建變電站的主流。在2022年11月18日于北京舉辦的“智能電網(wǎng)與數(shù)字化變電站應用技術高級論壇上，與會的業(yè)內(nèi)人士及專家紛紛表示。個人收集整理勿做商業(yè)用途我國的智能電網(wǎng)將走在世界的前面全球資源、環(huán)境、經(jīng)濟等問題日益突出，

2、可再生能源、分布式能源快速開展，世界各國面臨著可再生能源如何接入及充分利用等一系列問題，需要用智能化的技術和手段來應對目前面臨的各種挑戰(zhàn)。 積極開展智能電網(wǎng)， 適應未來可持續(xù)開展的要求，已成為國際電力開展的現(xiàn)實選擇。個人收集整理勿做商業(yè)用途我國要打造的堅強智能電網(wǎng)是以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，通過先進的設備技術和控制方法，實現(xiàn)平安、高效運行的電網(wǎng)。它既可以減少長距離輸電的損耗，也有利于風電、太陽能 發(fā)電等間歇性能源的并網(wǎng)利用。個人收集整理勿做商業(yè)用途專家指出，我國是堅強智能電網(wǎng)建設的先行者。為了解決我國能源主要分布地與主要消費地不一致和可再生能源開展的問題，近年來，公司一直在努力打造具有信息化、自

3、動化、 互動化特征的統(tǒng)一的堅強智能電網(wǎng)。個人收集整理勿做商業(yè)用途其實，智能電網(wǎng)并非中國一家在做。 在美國，今年奧巴馬總統(tǒng)上任之后即提出要建設智 能電網(wǎng)。但是，那時美國所提的智能電網(wǎng)與我國不同， 其重點是研發(fā)可再生能源和分布式電 源并網(wǎng)技術；同時，開展智能電表，使消費者可以根據(jù)自身需要在不同價格時段使用電力。個人收集整理勿做商業(yè)用途對于中國版“智能電網(wǎng)， 據(jù)江蘇省電力公司許曉慧博士介紹，已經(jīng)在研究和實踐上取得不少進展。在大電網(wǎng)平安穩(wěn)定控制上，對數(shù)字化電網(wǎng)、數(shù)字化變電站、電網(wǎng)調(diào)度可視化進行了大量研究和實踐。在輸電領域，許多指標到達國際先進水平，包括網(wǎng)域測量技術、 傳感器技術和量測技術，這些是電網(wǎng)調(diào)

4、度根底，我們已經(jīng)有700多套相量測量裝置安裝在電網(wǎng)，排國際第一位。個人收集整理勿做商業(yè)用途長期以來，我們在重大科技工程方面往往只能對西方亦步亦趨，而這一次，我國走在了世界前面。新能源革命倒逼電網(wǎng)智能化， 除了海上風電，開發(fā)青藏高原和沙漠地區(qū)的太陽能， 通過 大規(guī)模開發(fā)這些可再生能源，我們就可以沉著應對礦物能源終將耗竭所帶來的危機。個人收集整理勿做商業(yè)用途據(jù)業(yè)內(nèi)人士透露，在應付新能源接入上，已采用基于電力電子技術的靈活交流輸電技術，電網(wǎng)安裝了以提高輸送容量為目標的固定拓撲裝置、對電網(wǎng)進行無功補償?shù)陌l(fā)射器、提高電源接納容量和可再生能源即插即用的電網(wǎng)故障電流短路限制器等，正越來越多地發(fā)揮作用； 數(shù)字

5、化電網(wǎng)和電網(wǎng)調(diào)度上采用了一些關鍵技術，使數(shù)字化水平提高；數(shù)字化變電站建設上， 已有70多座變電站投入運行，華東電網(wǎng)走在了前面；配電領域，5.68-0.70%公司在鈉硫電池儲能、電動汽車充電研究領域走在前列，鈉硫電池已達650安時水平，今年完成中試，明年能夠在現(xiàn)場作示范工程。此外，用電領域，電力用戶信息采集系統(tǒng)在未來35年內(nèi)會實現(xiàn)全面覆蓋和采集。個人收集整理勿做商業(yè)用途許曉慧介紹，我國統(tǒng)一堅強智能電網(wǎng)戰(zhàn)略框架已經(jīng)浮出水面。其中包括一個目標、 兩條主線、三個階段、四個體系、五個內(nèi)涵、六個環(huán)節(jié)。個人收集整理勿做商業(yè)用途問數(shù)字化變電站為何物據(jù)介紹，數(shù)字化變電站技術是變電站自動化技術開展中具有里程碑意義

6、的一次變革，其主要特征是“一次設備智能化，二次設備網(wǎng)絡化，符合IEC61850標準，即數(shù)字化變電站內(nèi)的信息全部做到數(shù)字化，信息傳遞實現(xiàn)網(wǎng)絡化， 通信模型到達標準化， 使各種設備和功能共享統(tǒng)一的信息平臺。這使得數(shù)字化變電站在系統(tǒng)可靠性、經(jīng)濟性、維護簡便性方面均比常規(guī)變電站有大幅度提升。個人收集整理 勿做商業(yè)用途山東理工大學教授徐丙垠介紹，傳統(tǒng)的電網(wǎng)主要注重的是信息化傳輸，數(shù)字化變電站或數(shù)字電網(wǎng)注重的是實現(xiàn)信息的網(wǎng)絡交互，而升級后的智能電網(wǎng)那么更加注重信息的互換互用以及功能的智能化應用。確切地說，智能化電網(wǎng)是在網(wǎng)絡信息交互共享的根底上實現(xiàn)信息互用， 這需要建立電力企業(yè)的大信息平臺，并在此根底上逐步

7、實現(xiàn)智能電網(wǎng)所要求的諸多強大功能。個人收集整理勿做商業(yè)用途數(shù)字化變電站是由智能化一次設備、網(wǎng)絡化二次設備在IEC61850通信協(xié)議根底上分層構(gòu)建，能夠?qū)崿F(xiàn)智能設備間信息共享和互操作的化變電站。與常規(guī)變電站相比，數(shù)字化變電站間隔層和站控層的設備及網(wǎng)絡接口只是接口和通信模型發(fā)生了變化，而過程層卻發(fā)生了較大的改變，由傳統(tǒng)的電流、電壓互感器、一次設備以及一次設備與二次設備之間的電纜連接， 逐步改變?yōu)殡娮邮交ジ衅?、智能化一次設備、合并單元、光纖連接等內(nèi)容。個人收集整理勿做商業(yè)用途徐丙垠指出，IEC61850將數(shù)字化變電站分為過程層、間隔層和站控層，各層內(nèi)部及各 層之間采用高速網(wǎng)絡通信。整個系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡

8、可以分為：站控層和間隔層之間的間隔層通訊網(wǎng)，以及間隔層和過程層之間的過程層通訊網(wǎng)。個人收集整理 勿做商業(yè)用途站控層通信全面采用IEC61850標準，監(jiān)控后臺、遠動通信管理機和保護信息子站均可 直接接入IEC61850裝置。同時提供了完備的IEC61850工程工具，用以生成符合IEC61850-6 標準的SCL文件，可在不同廠家的工程工具之間進行數(shù)據(jù)信息交互。個人收集整理勿做商業(yè)用途間隔層通訊網(wǎng)采用星型網(wǎng)絡架構(gòu)，在該網(wǎng)絡上同時實現(xiàn)跨間隔的橫向聯(lián)鎖功能。110kV及以下電壓等級的變電站自動化系統(tǒng)可采用單以太網(wǎng)，110kV以上電壓等級的變電站自動化系統(tǒng)需采用雙以太網(wǎng)。網(wǎng)絡采用IEC61850國際標準

9、進行通信， 非IEC61850規(guī)約的設備需經(jīng)規(guī)約轉(zhuǎn)換后接入?？紤]到傳輸距離和抗干擾要求，各繼電小室與主控室之間應采用光纖，而在各小室內(nèi)部設備之間的通訊那么可采用屏蔽雙絞線。個人收集整理勿做商業(yè)用途清華大學電機系教授董新洲介紹，數(shù)字化變電站有3個技術特點。首先是一次設備的智能化。一次設備中被檢測的信號回路和被控制的操作驅(qū)動回路都采用微處理器和光電技術的 設計，這使常規(guī)機電式繼電器及控制回路的結(jié)構(gòu)簡化了，傳統(tǒng)的導線連接被數(shù)字程控器及數(shù)字公共信號網(wǎng)絡所取代。 可編程控制器代替了變電站二次回路中常規(guī)的繼電器和其邏輯回路， 常規(guī)的強電模擬信號和控制電纜被光電數(shù)字和光纖代替。尤其是電子式互感器的應用，克服

10、了傳統(tǒng)互感器絕緣復雜、體積大且笨重。個人收集整理勿做商業(yè)用途其次是二次設備的網(wǎng)絡化。變電站中常規(guī)的二次設備：故障錄波裝置、繼電保護裝置、 電壓無功控制、遠動裝置、同期操作裝置、在線狀態(tài)檢測裝置等，都是基于標準化、模塊化 的微處理機技術而設計制造，設備之間的通信連接全部采用高速的網(wǎng)絡，二次設備通過網(wǎng)絡真正地實現(xiàn)了數(shù)據(jù)、資源的共享。個人收集整理勿做商業(yè)用途另外就是自動運行的管理系統(tǒng)。變電站運行管理系統(tǒng)的自動化包括電力生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)、 狀態(tài)記錄統(tǒng)計無紙化、自動化；變電站運行發(fā)生故障時，并且能夠及時地提供故障分析報告， 指出故障原因及相應的處理意見；系統(tǒng)能自動發(fā)出變電站設備檢修報告。個人收集整理勿做商業(yè)

11、用途要想在變電站內(nèi)一次電氣設備與二次電子裝置均實現(xiàn)數(shù)字化通信，并具有全站統(tǒng)一的數(shù)據(jù)建模及數(shù)據(jù)通信平臺， 在此平臺的根底上實現(xiàn)智能裝置之間的互操作性。在一、二次設備之間同樣實現(xiàn)全數(shù)字化通信，如果變電站內(nèi)智能裝置的數(shù)量急劇增加，全站智能裝置必須采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)建模及數(shù)據(jù)通信平臺，才能實現(xiàn)互操作性。個人收集整理勿做商業(yè)用途因此，無論從哪個方面，當前的數(shù)字化變電站從技術上來說，其突出成就只是實現(xiàn)了變電站信息的數(shù)字采集和網(wǎng)絡交互，毫無疑問，對于智能變電站來說是遠遠不夠的，因此說， 數(shù)字化變電站作為二次系統(tǒng)開展的一個階段，在技術上還存在有很大的技術提升空間。個人收集整理勿做商業(yè)用途記者了解到，我國電力企業(yè)每

12、年的檢修本錢是國外檢修本錢的數(shù)倍甚至十多倍，節(jié)能增效作為各國所追求的目標， 因而現(xiàn)階段，國家大力倡導“狀態(tài)檢修的運行管理和檢修方法， 這相對以前的“定期檢修優(yōu)勢巨大，對于降低運行本錢、提升供電可靠性無疑帶來具大的效益。而數(shù)字化變電站和設備的狀態(tài)檢修無疑是目前開展智能電網(wǎng)建設的最實際又最易見實 效的兩個重要方面。個人收集整理勿做商業(yè)用途任重道遠據(jù)了解，在我國，電力工業(yè)已經(jīng)開展了幾十年，特別是改革開放30年以來，經(jīng)濟得到了迅猛開展，這期間，我國的變電站都是“救火式的開展，哪里需要就去哪里興建， 非常的被動，導致業(yè)內(nèi)對于變電站的規(guī)劃和設計都是從需求出發(fā)，并不是完全從平安運行的要求考慮，甚至在變電站的

13、運行過程中出現(xiàn)的問題，都沒有方法全部從根本上解決。而電力系統(tǒng)開展到今天，也已經(jīng)逐漸趨于飽和，不可能再出現(xiàn)像前30年那樣每年都有較大的開展甚至翻番的狀況。個人收集整理勿做商業(yè)用途董新洲認為，數(shù)字化變電站和目前提出的智能電網(wǎng)并不矛盾，可以說前者是后者的根底，智能電網(wǎng)是更高一級的應用。 數(shù)字化變電站要實現(xiàn)信息的大量集中，防止重復建設，這些資源和信息怎么進一步的應用，便是智能電網(wǎng)下一步要討論的問題。數(shù)字化變電站是要求信息用統(tǒng)一的規(guī)約去到達互聯(lián)、互通、互操作的目標，這個信息會延伸出更多的效益，減少工作 人員的運行維護，提高工作效率。個人收集整理勿做商業(yè)用途另外，數(shù)字化變電站的管理水平跟不上技術水平的開展

14、。數(shù)字化變電站在投運以后， 一線的檢修工程師和運行工程師，卻依然用傳統(tǒng)的管理變電站的方式去管理數(shù)字化變電站。因此，如何最大限度的節(jié)約本錢、提高效率，以先進的技術促進先進的管理進步，是目前亟待解決的問題。個人收集整理勿做商業(yè)用途統(tǒng)一堅強智能電網(wǎng)戰(zhàn)略框架中兩條主線是指，技術上表達信息化、自動化、互動化；管理上表達集團化、集約化、精益化、標準化。個人收集整理勿做商業(yè)用途許曉慧指出，數(shù)字化變電站作為智能變電站的初級階段，兩者在應用中存在著很大差距。要到達國網(wǎng)公司提出的信息化、數(shù)字化、自動化和互動化智能電網(wǎng)目標，現(xiàn)階段的數(shù)字化變電站仍需要提升更優(yōu)化的功能。而智能變電站與智能電網(wǎng)是相匹配的，現(xiàn)在的數(shù)字化變

15、電站只是具備了智能變電站的一些根本條件。個人收集整理勿做商業(yè)用途對于國家提出的“ 2022年建設堅強的智能電網(wǎng)，業(yè)內(nèi)人士認為不太樂觀，“一次設 備的智能化就算從現(xiàn)在開始，至少也要35年才會出現(xiàn)比擬成熟的技術，在試點運行中，還需要不斷改良，這個過程也要23年的時間。一個產(chǎn)品從研發(fā)到成熟再到工業(yè)應用需要58年，同時新設備的出現(xiàn)不可能一夜之間就能把老的全部拆掉，還需要循序漸進的逐年 更換。目前，一次設備中只有互感器有一些突破，并已投入運行，然而現(xiàn)在運用的電子互 感器屬于電子式的設備， 對運行環(huán)境的要求也較苛刻，在一次設備的惡劣環(huán)境中，電磁干擾以及環(huán)境的影響，對它的壽命和運行穩(wěn)定性都是嚴峻的考驗。個人收集整理勿做商業(yè)用途采訪中記者了