智能电网建设最重要的内容就是要完成变电站一次设备的智能化。按照智能化导则的描述, 一次设备智能化最基本的功能就是实现一次设备本体的智能控制与状态监测, 另外还可以集成测量、计量、保护等二次功能。导则还描绘了一次设备智能化的三个阶段, 第一阶段为所有的智能组件以及传感器均与一次设备本体分离, 属于松散型布置, 现在基本处于这个阶段:第二阶段则是所有的二次部分整合为一个智能组件, 相应的传感器与一次设备一体化设计集成, 这个阶段目前看来还没有能够实现的;第三个阶段则是没有一、二次设备的界线, 一次设备本身高度集成各种二次功能, 提供标准的接口和数据通信模型, 只需插一根网线就可以通过IEC 61850的相关服务接口获取各种数据以及实现控制调节等功能[1,2]。
“十二五”期间, 国家将有序推进大型风电基地建设, 重点发展内蒙古、甘肃、新疆及东北地区等千万千瓦级风电基地, 也将加快海上风电开发。太阳能也将成新兴能源支柱产业, 太阳能资源是目前最具发展前景的新能源, 近几年我国太阳能产业发展势头迅猛, 2010年全国光伏发电装机规模达到60万k W。新能源的开发利用带来了新的市场前景, 将有越来越多的企业进军新能源领域。
在光伏发电方面, 已经具备提供涵盖太阳能电池板输出到最终电力接入电网的全部一、二次设备的能力。
新能源发展的初衷是在保障电网安全稳定运行的前提下尽可能更多地上网, 智能电网与分布式能源的融合是首先需要解决的技术问题, 这是因为风能和太阳能光伏等可再生新能源发电存在不稳定、可调度性低、接入电网技术性能差和对电网谐波管理的影响等一系列问题有待解决。国电南自的研发团队对此也是非常关注, 认为风电、光电等分布式能源接入的技术方向应该是建立既独立又可以控制的徽网并与智能电网相融合。
无锡西泾智能变电站是国家电网公司首座完整意义上的220k V智链交电站, 采用大量新技术、新设备、新材料, 实现全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化, 可自动完成顺序控制、一次设备在线监测、辅助系统智能联动及变电站自动化系统高级应用等先迸功能, 从主系统到辅助系统全面实现智能化, 是建设绿色节能坚强电网的一次新的探索和尝试。
西泾变220k V所有间隔、110k V所有间隔和主交高、中、低压侧配置了全光纤型电流互感器。10k V各间隔和主变公共绕组配置了传统电流互感器。220k V线路、220k V母线、主变220k V侧和l 10k V母线配置了三相电容分压型电压互感器, 110k V有源线路配置了单相电容分压型电压互感器, 10k V母线配置了传统电压互感器。作为国家电网公司首座220k V智能变电站, 西泾变工程技术方面具有以下10个特点。
(1) 国内首次全站范围大规模采用全光纤型电流互感器, 提供双A/D采样数据, 保证数据可靠性。
(2) 全站各电压等级均采用保护测控合一装置。
(3) 工程调试中采用了智能变电站集中集成测试模式。在变电站土建施工的同对, 并行开展智能变电站集中集威测试, 大大节约了现场调试的时间, 同时也保证了变电站的安全可靠性。
(4) 全站采用IEC 61850标准实现二次装置信息交互数字化、标准化, 利用光纤实现二次装置互联互通, 极大简化二次接线, 提高装置互操作性。
(5) 变电站各间隔保护测控装置、台并单元、智能终端、在线监测IED等设备均下放布景于配电装置现场, 节省了屏位和大量缆材。
(6) 站控层采用MMS、GOOSE、SNTP共网传输, 220k V线路和母联保护过程层采用直采直跳方式, 220k V母线保护和主变保护过程层采用直采网跳方式, 110k V过程层采用SV、Goo SE、IEEE 1588“三网含一”方式。
(7) 首次建立数字式计量系统与常规计量系统的对比分析系统, 用于验证两种计量系统长期运行中各种外部条件下的精度偏差, 为电子式互感器的计量应用提供指导数据。
(8) 定制自动化系统高级功能, 实现顺序控制、智能告警与故障诊断、取代功能等高级应用。
(9) 首次利用“物联厢”技术建立传感测控网络, 建立智能监澜与辅助控制系统, 实现图像监视、安全警卫、火灾报警、主变消防、采暖通风、给排水、SF6泄漏监测、运行温度监测等辅助系统的集成应用和联动控制。
(10) 全站建立统一的在线监测后台系统, 为站内重要一次设备实行状态检修提供技术支撑。
220k V西泾智能变电站的设计和建设水平全国领先, 对国家电网公司智能变电站建设起到了引领和示范作用。国电南自作为该变电站的系统集成商, 投入大量技术人员, 保障了西泾变的顺利投运。西泾变的站控层采用国电南自新一代PS6000+一体化信息平台系统, 间隔层采用PS600U系列数字化保护测控装要, 过程层采用PSIU600系列智能终端。所有产品完全满足国家电网公司的各项指标和要求。
智能电网建设不单是电力系统本身的事情, 而且是影响到整个社会经济发展全方的战略性的项目。包括清洁能源的发展、新型技术的发展、新型产业的发展, 都能够为整个社会带来巨大效益。
从技术层面来讲, 智能电网的发展在建设坚强、稳定的大窀网基础上还要在以下几个方面着重推进, 以实现从发电到输电、配电和用电整个过程的智能化。 (1) 微电网技术; (2) 智能化电气设备的技术研发; (3) 能容纳各类新能源的, 具有灵活的调度管理系统、先进的用户衡管理系统的智能配电两技术; (4) 基于物联网的电力设备全寿命周期管理技术。
摘要：变电站一次设备的智能化是智能电网建设最重要的内容, 本文主要针对智能电网技术的研发与应用相关问题进行分析, 并结合实例说明智能变电站关键技术及特点, 以期对于今后我国变电站智能化发展具有一定帮助。
关键词：变电站,智能化设备,新能源技术,技术展望
[1] 余贻鑫, 栾文鹏.能电网的基本理念[J].天津大学学报, 2011, 5.
[2] 谢述教.智能电网技术的应用探究及现状与发展分析[J].北京电力高等专科学校学报:自然科学版, 2012, 2.
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