智能变电站运行管理模式探索

2012-04-26陈明

电气技术 2012年6期

陈明

（银川供电局变电运行工区，银川 750002）

近年来，我国电力工业得到了迅速发展，区域电网内已基本形成了500kV网架，以特高压为骨干网架的智能电网正在逐步建设阶段[1]。智能变电站作为智能电网的核心和枢纽，是智能电网的关键技术之一，目前国内已新建或改造了数座示范性智能变电站。智能变电站与传统变电站有很大区别，因此相对于传统变电站，智能变电站对电网运行管理模式提出了新的要求，本文结合对已投入运行的220kV某智能变电站的改造经验和运行分析，进行了智能变电站运行管理模式的探索性研究。

1 智能变电站的理念

智能变电站是指通过依靠可靠、先进和环保的智能组件来实现变电站内信息的标准化和网络化，对全站进行全自动化配置以完成测量、监测、控制等基本功能[2]，并能够与智能电网中其他组件配合实现电网的自动控制和实时调节，主动完成在线分析等高级应用功能。智能变电站的建设完成了电力系统中调度与设备运行信息的互动和共享，有助于实现系统内设备的全寿命周期的优化管理，为实现智能电网全网统一数据采集、信息共享及智能控制奠定了基础。

智能变电站中采用了“智能设备”的创新概念。所谓智能设备，是指不但具有传输和分配电能的主设备本体，而且具有测量、控制、保护计量等功能[3]。其回归电力系统设备的本意，不再强调传统的一、二次设备的划分。各功能的物理形态以智能组件方式体现，组件又是一个灵活的概念，可以由一个完成所有功能，也可以分散独立完成，可以外置于主设备本体之外，也可以内嵌于主设备本体之内。智能组件的概念考虑到了一、二次设备的现状，对智能变电站的建设和运行都会产生深远的影响。

2 智能变电站对运行管理要求分析

2.1 智能变电站对运行方式的要求

在当前的电力系统中普遍采用集中控制的方式对设备进行控制，在集中控制方式中调度作为核心部门将会下达针对所有设备的操作命令，这些命令最终将会落实到具体的设备上，整个操作的流程如图1所示[4]。

图1 传统的电网操作流程示意图

根据图1中的操作流程，调度系统和调度人员通过控制电网的操作方式共同保证了系统中操作命令实施的正确性，同时相应的安全操作规章制度和具体的操作人员保障了操作的可靠性，整个操作流程中涉及了许多人工环节，因此控制的过程也较复杂，导致操作设备的时间较长，无法准确掌握设备的状态，使得误操作的风险性大为增加。

随着智能电网技术的发展和应用，电网能够对自身状态自动、快速地做出响应和变化，同时随着分布式电源的接入，电网内非线性电气元件的数量会越来越多，其特性也会更加复杂，这就对电网的控制方式提出了更高的要求，同时传统的自动化结合人工的控制方式很难将电网的控制命令进行细化分解并分配到具体的设备上，因此当前电网的控制方式已无法满足智能电网的控制要求。为解决这个问题，对已投入运行的220kV某智能变电站的运行方式进行了如下改造：将具体电气设备操作的细节工作从调度员的具体工作分离出来，使其能够将更多的精力投入到对电网整体的控制中。这也就要求智能变电站具有这样一种特性：可以将对具体设备的操作通过示意图自动解析为详细的单步指令后反馈给调度人员，同时从潜在的风险角度分析每一步操作，预测可能发生的故障以满足智能电网灵活运行方式的要求。

2.2 智能变电站对设备管理的要求

电气设备作为组成变电站的基本元件，对其进行合理控制是保证电网安全稳定的前提和条件，但由于受到设备管理手段和水平的限制，传统的变电站电气设备管理方式都是采用专业化的管理方式，尚未完成从变电站整体的角度来对电气设备进行管理，这种管理方式导致设备管理人员只专注于设备的某一方面的问题，如试验、检修和缺陷等，同时由于需要根据电网调度部门编制的电网的运行方式来完成设备的投入和切换等，这就造成了变电站设备管理和设备运行方式上的孤立和相互隔离。因此，为了满足智能电网的建设要求和进一步提高供电可靠性，减少变电站内设备的冗余和电网存在的潜在风险，增强电网发展的经济性，我们需要构建一种全新的设备管理理念，即将设备管理上升至变电站设备管理的层次，从变电站整体上对站内设备进行管理，增强变电站设备管理的自主能力，实现变电站内设备状态自动报告的方式；当其需要检修和试验时应自动给能出合理的建议，提高变电站内设备管理的效率，使变电站成为具备自主管理能力的智能变电站。同时在完成智能变电站管理方式的基础上还应对电网设备和管理方式进行优化，可通过建立设备管理中心的方式实现同一网络中多组智能变电站的数据融合和决策，这样就可以使变电站具有设备管理和调度互动的功能，从而极大地提升了电网对于设备的管理和控制能力。

3 智能变电站运行管理模式探索

3.1 智能变电站运行管理

已投入运行的某智能变电站采取了一种友好、智能、便捷的运行管理方式，管理的基本架构图如图2所示。

在图2中，智能型的电气设备构成了智能变电站的整体结构，智能处理核心是智能变电站的大脑，其不但能够分解上级调度命令为多个单步的操作，而且能够将智能设备的信息反馈至调度中心，并提示操作后可能带来的风险。在得到调度员的确认后方可执行命令，且执行后的结果将直接反馈至调度，处理核心的数据库中记录着每个操作的指令和结果。因此，已建成的220kV某智能变电站可作为电网中的一个智能节点，通过调度人员将操作示意图发给该智能节点即可完成操作记录的自动上报工作，操作起来便捷，迅速，实现了电网的快速反应，确保了其安全稳定运行。

图2 智能变电站运行管理架构图

3.2 智能变电站的设备管理

相对于传统的变电站，220kV某智能变电站采用了先进的设备管理方式，实现了设备可靠性分析、状态监视和风险预测等高级辅助决策功能，进而实现了优化管理的目的，其管理架构如图3所示。

图3 智能变电站设备管理架构图

如图3所示，该智能变电站中具备了检测和传递设备状态的信息网络，通过该网络可以实现信息的动态监测、辅助决策和风险评估等高级应用功能，在上级调度部门的指导下，设备管理中心将综合协调各个高级功能模块，并将综合决策结果送至执行部门。

3.3 智能变电站信息管理

信息是决策的基础，智能变电站作为局部信息融合中心，具有加工站内和站外信息的功能，而对于多个智能变电站之间的决策信息则由设备管理中心进行融合和处理。智能变电站建设时首先应考虑完成智能变电站信息工作站的构建，这在已建成的220kV某智能变电站中已有体现，其次当建成完成多个智能变电站后应考虑设备管理中心的建设。根据当地电网的现状，可将已有的系统整合为智能电网的设备管理中心，如图4所示。