數(shù)字化變電站在智能電網(wǎng)時(shí)代至關(guān)重要
日前，美國總統(tǒng)奧巴馬訪華。中美兩國最高領(lǐng)導(dǎo)人會晤中，能源問題是重要話題。
與此同時(shí)，一場由中國電器工業(yè)協(xié)會繼電保護(hù)及自動化設(shè)備分會主辦的有關(guān)智能電網(wǎng)的論壇正熱烈地舉行。
“智能電網(wǎng)是電力工業(yè)將來的發(fā)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?！痹?009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(yīng)用技術(shù)高級論壇”上，與會的業(yè)內(nèi)人士及專家紛紛表示。
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(jì)等問題日益突出，可再生能源、分布式能源快速發(fā)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(shù)和手段來應(yīng)對目前面臨的各種挑戰(zhàn)。積極發(fā)展智能電網(wǎng)，適應(yīng)未來可持續(xù)發(fā)展的要求，已成為國際電力發(fā)展的現(xiàn)實(shí)選擇。
我國要打造的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)是以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，通過先進(jìn)的設(shè)備技術(shù)和控制方法，實(shí)現(xiàn)安全、高效運(yùn)行的電網(wǎng)。它既可以減少長距離輸電的損耗，也有利于風(fēng)電、太陽能發(fā)電等間歇性能源的并網(wǎng)利用。
專家指出，我國是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)的先行者。為了解決我國能源主要分布地與主要消費(fèi)地不一致和可再生能源發(fā)展的問題，近年來，國家電網(wǎng)公司一直在努力打造具有信息化、自動化、互動化特征的統(tǒng)一的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)。
其實(shí)，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(shè)智能電網(wǎng)。但是，那時(shí)美國所提的智能電網(wǎng)與我國不同，其重點(diǎn)是研發(fā)可再生能源和分布式電源并網(wǎng)技術(shù)；同時(shí)，發(fā)展智能電表，使消費(fèi)者可以根據(jù)自身需要在不同價(jià)格時(shí)段使用電力。
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(shí)踐上取得不少進(jìn)展。在大電網(wǎng)安全穩(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(jìn)行了大量研究和實(shí)踐。在輸電領(lǐng)域，許多指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平，包括網(wǎng)域測量技術(shù)、傳感器技術(shù)和量測技術(shù)，這些是電網(wǎng)調(diào)度基礎(chǔ)，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。
長期以來，我們在重大科技項(xiàng)目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(fēng)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，我們就可以從容應(yīng)對礦物能源終將耗竭所帶來的危機(jī)。
據(jù)業(yè)內(nèi)人士透露，在應(yīng)付新能源接入上，已采用基于電力電子技術(shù)的靈活交流輸電技術(shù)，電網(wǎng)安裝了以提高輸送容量為目標(biāo)的固定拓?fù)溲b置、對電網(wǎng)進(jìn)行無功補(bǔ)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)字化電網(wǎng)和電網(wǎng)調(diào)度上采用了一些關(guān)鍵技術(shù)，使數(shù)字化水平提高；數(shù)字化變電站建設(shè)上，已有70多座變電站投入運(yùn)行，華東電網(wǎng)走在了前面；配電領(lǐng)域，上海電力<5.90 -0.17%>公司在鈉硫電池儲能、電動汽車充電研究領(lǐng)域走在前列，鈉硫電池已達(dá)650安時(shí)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(lǐng)域，電力用戶信息采集系統(tǒng)在未來3～5年內(nèi)會實(shí)現(xiàn)全面覆蓋和采集。
許曉慧介紹，我國統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)戰(zhàn)略框架已經(jīng)浮出水面。其中包括一個(gè)目標(biāo)、兩條主線、三個(gè)階段、四個(gè)體系、五個(gè)內(nèi)涵、六個(gè)環(huán)節(jié)。
問數(shù)字化變電站為何物
據(jù)介紹，數(shù)字化變電站技術(shù)是變電站自動化技術(shù)發(fā)展中具有里程碑意義的一次變革，其主要特征是“一次設(shè)備智能化，二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化，符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)”，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(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，通信模型達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化，使各種設(shè)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(jì)性、維護(hù)簡便性方面均比常規(guī)變電站有大幅度提升。
山東理工大學(xué)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(shí)現(xiàn)信息的網(wǎng)絡(luò)交互，而升級后的智能電網(wǎng)則更加注重信息的互換互用以及功能的智能化應(yīng)用。確切地說，智能化電網(wǎng)是在網(wǎng)絡(luò)信息交互共享的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)信息互用，這需要建立電力企業(yè)的大信息平臺，并在此基礎(chǔ)上逐步實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)所要求的諸多強(qiáng)大功能。
數(shù)字化變電站是由智能化一次設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備在IEC61850通信協(xié)議基礎(chǔ)上分層構(gòu)建，能夠?qū)崿F(xiàn)智能設(shè)備間信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站。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(shè)備及網(wǎng)絡(luò)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(shè)備以及一次設(shè)備與二次設(shè)備之間的電纜連接，逐步改變?yōu)殡娮邮交ジ衅鳌⒅悄芑淮卧O(shè)備、合并單元、光纖連接等內(nèi)容。
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(luò)通信。整個(gè)系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)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)。
站控層通信全面采用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，監(jiān)控后臺、遠(yuǎn)動通信管理機(jī)和保護(hù)信息子站均可直接接入IEC61850裝置。同時(shí)提供了完備的IEC61850工程工具，用以生成符合IEC61850-6規(guī)范的SCL文件，可在不同廠家的工程工具之間進(jìn)行數(shù)據(jù)信息交互。
間隔層通訊網(wǎng)采用星型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，在該網(wǎng)絡(luò)上同時(shí)實(shí)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(luò)采用IEC61850國際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行通信，非IEC61850規(guī)約的設(shè)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(yīng)采用光纖，而在各小室內(nèi)部設(shè)備之間的通訊則可采用屏蔽雙絞線。
清華大學(xué)電機(jī)系教授董新洲介紹，數(shù)字化變電站有3個(gè)技術(shù)特點(diǎn)。首先是一次設(shè)備的智能化。一次設(shè)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(shù)的設(shè)計(jì)，這使常規(guī)機(jī)電式繼電器及控制回路的結(jié)構(gòu)簡化了，傳統(tǒng)的導(dǎo)線連接被數(shù)字程控器及數(shù)字公共信號網(wǎng)絡(luò)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(qiáng)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(yīng)用，克服了傳統(tǒng)互感器絕緣復(fù)雜、體積大且笨重。
其次是二次設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化。變電站中常規(guī)的二次設(shè)備：故障錄波裝置、繼電保護(hù)裝置、電壓無功控制、遠(yuǎn)動裝置、同期操作裝置、在線狀態(tài)檢測裝置等，都是基于標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的微處理機(jī)技術(shù)而設(shè)計(jì)制造，設(shè)備之間的通信連接全部采用高速的網(wǎng)絡(luò)，二次設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)真正地實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)、資源的共享。
另外就是自動運(yùn)行的管理系統(tǒng)。變電站運(yùn)行管理系統(tǒng)的自動化包括電力生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)、狀態(tài)記錄統(tǒng)計(jì)無紙化、自動化；變電站運(yùn)行發(fā)生故障時(shí)，并且能夠及時(shí)地提供故障分析報(bào)告，指出故障原因及相應(yīng)的處理意見；系統(tǒng)能自動發(fā)出變電站設(shè)備檢修報(bào)告。
要想在變電站內(nèi)一次電氣設(shè)備與二次電子裝置均實(shí)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，在此平臺的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)智能裝置之間的互操作性。在一、二次設(shè)備之間同樣實(shí)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(shí)現(xiàn)互操作性。
因此，無論從哪個(gè)方面，當(dāng)前的數(shù)字化變電站從技術(shù)上來說，其突出成就只是實(shí)現(xiàn)了變電站信息的數(shù)字采集和網(wǎng)絡(luò)交互，毫無疑問，對于智能變電站來說是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因此說，數(shù)字化變電站作為二次系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)階段，在技術(shù)上還存在有很大的技術(shù)提升空間。
了解到，我國電力企業(yè)每年的檢修成本是國外檢修成本的數(shù)倍甚至十多倍，節(jié)能增效作為各國所追求的目標(biāo)，因而現(xiàn)階段，國家大力倡導(dǎo)“狀態(tài)檢修”的運(yùn)行管理和檢修辦法，這相對以前的“定期檢修”優(yōu)勢巨大，對于降低運(yùn)行成本、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(shè)備的狀態(tài)檢修無疑是目前發(fā)展智能電網(wǎng)建設(shè)的最實(shí)際又最易見實(shí)效的兩個(gè)重要方面。
任重道遠(yuǎn)
據(jù)了解，在我國，電力工業(yè)已經(jīng)發(fā)展了幾十年，特別是改革開放30年以來，經(jīng)濟(jì)得到了迅猛發(fā)展，這期間，我國的變電站都是“救火式”的發(fā)展，哪里需要就去哪里興建，非常的被動，導(dǎo)致業(yè)內(nèi)對于變電站的規(guī)劃和設(shè)計(jì)都是從需求出發(fā)，并不是完全從安全運(yùn)行的要求考慮，甚至在變電站的運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題，都沒有辦法全部從根本上解決。而電力系統(tǒng)發(fā)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發(fā)展甚至翻番的狀況。
董新洲認(rèn)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基礎(chǔ)，智能電網(wǎng)是更高一級的應(yīng)用。數(shù)字化變電站要實(shí)現(xiàn)信息的大量集中，避免重復(fù)建設(shè)，這些資源和信息怎么進(jìn)一步的應(yīng)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)約去達(dá)到互聯(lián)、互通、互操作的目標(biāo)，這個(gè)信息會延伸出更多的效益，減少工作人員的運(yùn)行維護(hù)，提高工作效率。
另外，數(shù)字化變電站的管理水平跟不上技術(shù)水平的發(fā)展。數(shù)字化變電站在投運(yùn)以后，一線的檢修工程師和運(yùn)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)約成本、提高效率，以先進(jìn)的技術(shù)促進(jìn)先進(jìn)的管理進(jìn)步，是目前亟待解決的問題。
統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)戰(zhàn)略框架中兩條主線是指，技術(shù)上體現(xiàn)信息化、自動化、互動化；管理上體現(xiàn)集團(tuán)化、集約化、精益化、標(biāo)準(zhǔn)化。
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(yīng)用中存在著很大差距。要達(dá)到國網(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(biāo)，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)字化變電站只是具備了智能變電站的一些基本條件。
對于國家提出的“2020年建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)的智能電網(wǎng)”，業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為不太樂觀，“一次設(shè)備的智能化就算從現(xiàn)在開始，至少也要3～5年才會出現(xiàn)比較成熟的技術(shù)，在試點(diǎn)運(yùn)行中，還需要不斷改進(jìn)，這個(gè)過程也要2～3年的時(shí)間。一個(gè)產(chǎn)品從研發(fā)到成熟再到工業(yè)應(yīng)用需要5～8年，同時(shí)新設(shè)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(jìn)的逐年更換。”目前，一次設(shè)備中只有互感器有一些突破，并已投入運(yùn)行，然而現(xiàn)在運(yùn)用的電子互感器屬于電子式的設(shè)備，對運(yùn)行環(huán)境的要求也較苛刻，在一次設(shè)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(yùn)行穩(wěn)定性都是嚴(yán)峻的考驗(yàn)。
采訪中記者了解到，現(xiàn)在數(shù)字化變電站處于科技項(xiàng)目或者試點(diǎn)階段，各大電網(wǎng)公司還沒有大面積推廣，特別是一次設(shè)備智能化的實(shí)現(xiàn)都沒有哪一個(gè)公司把它作為強(qiáng)制性政策去實(shí)施。而電力系統(tǒng)是一個(gè)很保守的行業(yè)，更注重的是安全性和可靠性，新技術(shù)的使用到了決策層，要慢慢消化接受，等待更成熟的技術(shù)和產(chǎn)品出現(xiàn)才會逐步推廣。現(xiàn)在南方電網(wǎng)在數(shù)字化變電站的建設(shè)方面主要偏重二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化的建設(shè)，如新建的變電站，在間隔層／變電站層等二次設(shè)備上面做一些嘗試，電子式互感器的大規(guī)模推廣仍然有待時(shí)日。
與此同時(shí)，一場由中國電器工業(yè)協(xié)會繼電保護(hù)及自動化設(shè)備分會主辦的有關(guān)智能電網(wǎng)的論壇正熱烈地舉行。
“智能電網(wǎng)是電力工業(yè)將來的發(fā)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?！痹?009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(yīng)用技術(shù)高級論壇”上，與會的業(yè)內(nèi)人士及專家紛紛表示。
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(jì)等問題日益突出，可再生能源、分布式能源快速發(fā)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(shù)和手段來應(yīng)對目前面臨的各種挑戰(zhàn)。積極發(fā)展智能電網(wǎng)，適應(yīng)未來可持續(xù)發(fā)展的要求，已成為國際電力發(fā)展的現(xiàn)實(shí)選擇。
我國要打造的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)是以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，通過先進(jìn)的設(shè)備技術(shù)和控制方法，實(shí)現(xiàn)安全、高效運(yùn)行的電網(wǎng)。它既可以減少長距離輸電的損耗，也有利于風(fēng)電、太陽能發(fā)電等間歇性能源的并網(wǎng)利用。
專家指出，我國是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)的先行者。為了解決我國能源主要分布地與主要消費(fèi)地不一致和可再生能源發(fā)展的問題，近年來，國家電網(wǎng)公司一直在努力打造具有信息化、自動化、互動化特征的統(tǒng)一的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)。
其實(shí)，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(shè)智能電網(wǎng)。但是，那時(shí)美國所提的智能電網(wǎng)與我國不同，其重點(diǎn)是研發(fā)可再生能源和分布式電源并網(wǎng)技術(shù)；同時(shí)，發(fā)展智能電表，使消費(fèi)者可以根據(jù)自身需要在不同價(jià)格時(shí)段使用電力。
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(shí)踐上取得不少進(jìn)展。在大電網(wǎng)安全穩(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(jìn)行了大量研究和實(shí)踐。在輸電領(lǐng)域，許多指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平，包括網(wǎng)域測量技術(shù)、傳感器技術(shù)和量測技術(shù)，這些是電網(wǎng)調(diào)度基礎(chǔ)，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。
長期以來，我們在重大科技項(xiàng)目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(fēng)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，我們就可以從容應(yīng)對礦物能源終將耗竭所帶來的危機(jī)。
據(jù)業(yè)內(nèi)人士透露，在應(yīng)付新能源接入上，已采用基于電力電子技術(shù)的靈活交流輸電技術(shù)，電網(wǎng)安裝了以提高輸送容量為目標(biāo)的固定拓?fù)溲b置、對電網(wǎng)進(jìn)行無功補(bǔ)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)字化電網(wǎng)和電網(wǎng)調(diào)度上采用了一些關(guān)鍵技術(shù)，使數(shù)字化水平提高；數(shù)字化變電站建設(shè)上，已有70多座變電站投入運(yùn)行，華東電網(wǎng)走在了前面；配電領(lǐng)域，上海電力<5.90 -0.17%>公司在鈉硫電池儲能、電動汽車充電研究領(lǐng)域走在前列，鈉硫電池已達(dá)650安時(shí)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(lǐng)域，電力用戶信息采集系統(tǒng)在未來3～5年內(nèi)會實(shí)現(xiàn)全面覆蓋和采集。
許曉慧介紹，我國統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)戰(zhàn)略框架已經(jīng)浮出水面。其中包括一個(gè)目標(biāo)、兩條主線、三個(gè)階段、四個(gè)體系、五個(gè)內(nèi)涵、六個(gè)環(huán)節(jié)。
問數(shù)字化變電站為何物
據(jù)介紹，數(shù)字化變電站技術(shù)是變電站自動化技術(shù)發(fā)展中具有里程碑意義的一次變革，其主要特征是“一次設(shè)備智能化，二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化，符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)”，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(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，通信模型達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化，使各種設(shè)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(jì)性、維護(hù)簡便性方面均比常規(guī)變電站有大幅度提升。
山東理工大學(xué)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(shí)現(xiàn)信息的網(wǎng)絡(luò)交互，而升級后的智能電網(wǎng)則更加注重信息的互換互用以及功能的智能化應(yīng)用。確切地說，智能化電網(wǎng)是在網(wǎng)絡(luò)信息交互共享的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)信息互用，這需要建立電力企業(yè)的大信息平臺，并在此基礎(chǔ)上逐步實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)所要求的諸多強(qiáng)大功能。
數(shù)字化變電站是由智能化一次設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備在IEC61850通信協(xié)議基礎(chǔ)上分層構(gòu)建，能夠?qū)崿F(xiàn)智能設(shè)備間信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站。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(shè)備及網(wǎng)絡(luò)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(shè)備以及一次設(shè)備與二次設(shè)備之間的電纜連接，逐步改變?yōu)殡娮邮交ジ衅鳌⒅悄芑淮卧O(shè)備、合并單元、光纖連接等內(nèi)容。
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(luò)通信。整個(gè)系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)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)。
站控層通信全面采用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，監(jiān)控后臺、遠(yuǎn)動通信管理機(jī)和保護(hù)信息子站均可直接接入IEC61850裝置。同時(shí)提供了完備的IEC61850工程工具，用以生成符合IEC61850-6規(guī)范的SCL文件，可在不同廠家的工程工具之間進(jìn)行數(shù)據(jù)信息交互。
間隔層通訊網(wǎng)采用星型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，在該網(wǎng)絡(luò)上同時(shí)實(shí)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(luò)采用IEC61850國際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行通信，非IEC61850規(guī)約的設(shè)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(yīng)采用光纖，而在各小室內(nèi)部設(shè)備之間的通訊則可采用屏蔽雙絞線。
清華大學(xué)電機(jī)系教授董新洲介紹，數(shù)字化變電站有3個(gè)技術(shù)特點(diǎn)。首先是一次設(shè)備的智能化。一次設(shè)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(shù)的設(shè)計(jì)，這使常規(guī)機(jī)電式繼電器及控制回路的結(jié)構(gòu)簡化了，傳統(tǒng)的導(dǎo)線連接被數(shù)字程控器及數(shù)字公共信號網(wǎng)絡(luò)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(qiáng)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(yīng)用，克服了傳統(tǒng)互感器絕緣復(fù)雜、體積大且笨重。
其次是二次設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化。變電站中常規(guī)的二次設(shè)備：故障錄波裝置、繼電保護(hù)裝置、電壓無功控制、遠(yuǎn)動裝置、同期操作裝置、在線狀態(tài)檢測裝置等，都是基于標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的微處理機(jī)技術(shù)而設(shè)計(jì)制造，設(shè)備之間的通信連接全部采用高速的網(wǎng)絡(luò)，二次設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)真正地實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)、資源的共享。
另外就是自動運(yùn)行的管理系統(tǒng)。變電站運(yùn)行管理系統(tǒng)的自動化包括電力生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)、狀態(tài)記錄統(tǒng)計(jì)無紙化、自動化；變電站運(yùn)行發(fā)生故障時(shí)，并且能夠及時(shí)地提供故障分析報(bào)告，指出故障原因及相應(yīng)的處理意見；系統(tǒng)能自動發(fā)出變電站設(shè)備檢修報(bào)告。
要想在變電站內(nèi)一次電氣設(shè)備與二次電子裝置均實(shí)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，在此平臺的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)智能裝置之間的互操作性。在一、二次設(shè)備之間同樣實(shí)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(shí)現(xiàn)互操作性。
因此，無論從哪個(gè)方面，當(dāng)前的數(shù)字化變電站從技術(shù)上來說，其突出成就只是實(shí)現(xiàn)了變電站信息的數(shù)字采集和網(wǎng)絡(luò)交互，毫無疑問，對于智能變電站來說是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因此說，數(shù)字化變電站作為二次系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)階段，在技術(shù)上還存在有很大的技術(shù)提升空間。
了解到，我國電力企業(yè)每年的檢修成本是國外檢修成本的數(shù)倍甚至十多倍，節(jié)能增效作為各國所追求的目標(biāo)，因而現(xiàn)階段，國家大力倡導(dǎo)“狀態(tài)檢修”的運(yùn)行管理和檢修辦法，這相對以前的“定期檢修”優(yōu)勢巨大，對于降低運(yùn)行成本、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(shè)備的狀態(tài)檢修無疑是目前發(fā)展智能電網(wǎng)建設(shè)的最實(shí)際又最易見實(shí)效的兩個(gè)重要方面。
任重道遠(yuǎn)
據(jù)了解，在我國，電力工業(yè)已經(jīng)發(fā)展了幾十年，特別是改革開放30年以來，經(jīng)濟(jì)得到了迅猛發(fā)展，這期間，我國的變電站都是“救火式”的發(fā)展，哪里需要就去哪里興建，非常的被動，導(dǎo)致業(yè)內(nèi)對于變電站的規(guī)劃和設(shè)計(jì)都是從需求出發(fā)，并不是完全從安全運(yùn)行的要求考慮，甚至在變電站的運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題，都沒有辦法全部從根本上解決。而電力系統(tǒng)發(fā)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發(fā)展甚至翻番的狀況。
董新洲認(rèn)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基礎(chǔ)，智能電網(wǎng)是更高一級的應(yīng)用。數(shù)字化變電站要實(shí)現(xiàn)信息的大量集中，避免重復(fù)建設(shè)，這些資源和信息怎么進(jìn)一步的應(yīng)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)約去達(dá)到互聯(lián)、互通、互操作的目標(biāo)，這個(gè)信息會延伸出更多的效益，減少工作人員的運(yùn)行維護(hù)，提高工作效率。
另外，數(shù)字化變電站的管理水平跟不上技術(shù)水平的發(fā)展。數(shù)字化變電站在投運(yùn)以后，一線的檢修工程師和運(yùn)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)約成本、提高效率，以先進(jìn)的技術(shù)促進(jìn)先進(jìn)的管理進(jìn)步，是目前亟待解決的問題。
統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)戰(zhàn)略框架中兩條主線是指，技術(shù)上體現(xiàn)信息化、自動化、互動化；管理上體現(xiàn)集團(tuán)化、集約化、精益化、標(biāo)準(zhǔn)化。
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(yīng)用中存在著很大差距。要達(dá)到國網(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(biāo)，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)字化變電站只是具備了智能變電站的一些基本條件。
對于國家提出的“2020年建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)的智能電網(wǎng)”，業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為不太樂觀，“一次設(shè)備的智能化就算從現(xiàn)在開始，至少也要3～5年才會出現(xiàn)比較成熟的技術(shù)，在試點(diǎn)運(yùn)行中，還需要不斷改進(jìn)，這個(gè)過程也要2～3年的時(shí)間。一個(gè)產(chǎn)品從研發(fā)到成熟再到工業(yè)應(yīng)用需要5～8年，同時(shí)新設(shè)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(jìn)的逐年更換。”目前，一次設(shè)備中只有互感器有一些突破，并已投入運(yùn)行，然而現(xiàn)在運(yùn)用的電子互感器屬于電子式的設(shè)備，對運(yùn)行環(huán)境的要求也較苛刻，在一次設(shè)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(yùn)行穩(wěn)定性都是嚴(yán)峻的考驗(yàn)。
采訪中記者了解到，現(xiàn)在數(shù)字化變電站處于科技項(xiàng)目或者試點(diǎn)階段，各大電網(wǎng)公司還沒有大面積推廣，特別是一次設(shè)備智能化的實(shí)現(xiàn)都沒有哪一個(gè)公司把它作為強(qiáng)制性政策去實(shí)施。而電力系統(tǒng)是一個(gè)很保守的行業(yè)，更注重的是安全性和可靠性，新技術(shù)的使用到了決策層，要慢慢消化接受，等待更成熟的技術(shù)和產(chǎn)品出現(xiàn)才會逐步推廣。現(xiàn)在南方電網(wǎng)在數(shù)字化變電站的建設(shè)方面主要偏重二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化的建設(shè)，如新建的變電站，在間隔層／變電站層等二次設(shè)備上面做一些嘗試，電子式互感器的大規(guī)模推廣仍然有待時(shí)日。
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