调控一体化智能变电站运行管理模式研究

刘汉君，陈 岸，沈振华，王 霞

(1.广东电网有限责任公司中山供电局，广东中山528400；2.浙江国自机器人技术有限公司，浙江杭州310053)

调控一体化智能变电站运行管理模式研究

刘汉君1，陈 岸1，沈振华2，王 霞2

(1.广东电网有限责任公司中山供电局，广东中山528400；2.浙江国自机器人技术有限公司，浙江杭州310053)

随着我国科技水平的长足发展，传统电网已不能满足国民经济对电力系统的要求，智能电网成为电力网络的发展趋势和方向。智能变电站是智能电网的重要工作环节，是保障智能电网顺利运行的基础，因此，智能变电站的设计和运行管理成为研究的重点。在分析智能变电站技术背景的前提下，以“信息化、智能性、互动节能”为目标，对智能变电站调控一体化的管理模式进行了探讨。

智能电网；变电站；调控一体化；管理模式

Abstract:With the rapid development of China's scientific and technological level,the traditional power grid could not meet the requirements of the national economy on the power system,smart grid was the development trend and direction of the power network.Intelligent substation was an important part of the smart grid.It was to protect the smooth operation of the smart grid basis.Therefore,intelligent substation design and operation management were the focus of the study.Under the premise of analyzing the technical background of intelligent substation,the management mode of intelligent substation regulation and control with the aim of"informationization,intelligence and interactive energy saving"was discussed.

Key words:smart grid;substation;regulation and control;management mode

智能变电站是智能电网中的关键一环，是指变电站内的一、二次电气设备及保护装置实现智能的通信、控制并建立了统一的数据分析平台的变配电环节。智能变电站为智能电网的坚强性打下良好的基础。目前，我国的变电站尚未实现完整的智能化体系，但是在变电站的管理过程中也引入了数字化管理的概念，为进一步的智能打下了良好的基础。

我国传统电网是基于IEC61850标准的，该标准已经初步定义了电力系统的数据接口，但是缺少了对智能设备及相应技术手段的定义。而一个完善的智能变电站，需要以统一的数据化、信息化及互动性为高性能、高可靠性的智能设备提供运行的基础，从而有效地完成变电站内信息的采集测量、通信、控制等功能，并为智能调节控制、智能决策、协调运行创造条件。

1 变电站一体化调控的技术分析

智能变电站涉及的技术背景复杂，环节众多，而其重点是变电站内一次设备的实时监测和二次设备的网络化。

为了提高智能变电站一次设备实时监控的精度，结合IEC61580标准，智能变电站宜采用分布式监控，分层次管理的策略[1]。具体来说，分布式监控就是将一次设备按照其设备属性的不同，划分为若干个不同的管理分区，每一个管理分区以间隔汇控柜来作为分布式分区的管理主体，每一个间隔汇控柜中安放着该分区的传感器、监测单元及其他的变电站二次设备，例如一些通信设备或设备的供电电源等，所有间隔柜所采集的数据在一次设备的分区中心进行分等级的区域汇总，汇总的原则可以采用电压分级和设备分类两种形式，区域汇总的结果通过短距离通信方式传送至变电站集中状态监测系统，进行数据的分类汇总及进行状态分析。具体结构如图1所示。

对一次设备进行保护和控制的设备都归于二次设备，智能变电站中的二次电源、继电保护、通信设备、控制设备等都属于此列。具体结构方式如图2所示。

二次设备是智能变电站可靠、安全、稳定、经济运行的主要保障。各个设备与下层设备之间，各个设备之间，各个设备与变电站集中系统之间的通信是该保障的重要基础。在智能变电站中，一次设备与二次设备之间距离相隔不会太远，利用电力以太网构造通信网络是一种比较理想的选择。同时有些二次设备由于设备特性及设备的地理位置等问题，有线的网络化会对设备功能的发挥有所影响，因此，构造无线的局域通信网也是智能变电站必要方式。在目前所有的短距离通信方式中，ZigBee是一种比较适合的方式，成本低、功耗低、可靠性强，组网方式多，节点多，可以为一次设备的数据采集和二次设备的数据传输提供良好的基础。

图1 智能变电站分布式分层管理体系结构

图2 智能变电站通信网络结构图

2 智能变电站调控一体化管理特征分析

智能变电站中设备大多具备了高新技术，可以有效地将设备的管理、电力系统的调度有机地结合在一起，从而保证了电网运行的顺畅和安全，而调控一体化对于提高故障检测的精确度，避免电力设备检测的重复性，降低变电站运行管理的工作量及运营成本具有重要的意义。但是与此同时，传统的变电站管理方式已经不能适应智能化设备的运行方式，具备新的知识和技术是实现调控一体化管理的前提。

在智能变电站中，工作人员需要及时地掌握电网的运行状况，同时还需要能够利用智能设备所提供的信息及集中控制系统所提供的决策信息在第一时间发现电网运行过程中可能存在的故障，并做出相应的维护。这就需要电力工作人员掌握一定的电力电子技术、信息处理技术、控制技术、智能决策技术等，以保证在电力管理的过程中做出准确的判断和决策。

利用调控一体化实现对智能设备的管理对所用调控设备提出了更高的要求，集中管理、智能化控制都需要高精度设备的支持，而这些先进调控设备的运行可靠性是智能变电站安全运行的前提，因此，调控设备的可靠性也是智能电网运行的保证。

3 智能变电站调控一体化运行管理模式探讨

智能变电站有效地运行管理离不开三个重要的因素：设备、人员、先进的管理模式[2]。基于以上三个因素，可以总结出智能变电站工作模式所具备的明显特征。

(1)设备功能的集成化及智能化

设备是变电站的核心，高新设备的引入是形成智能变电站的重要物质基础。在变电站中，智能化设备分布在一次设备和二次设备乃至控制网络的各个层次中。在一次设备中，电网侧高压设备已经具备了信息的自动获取与识别的功能、运行数据的在线监测功能，实时智能控制功能等，同时，这些功能融合在一起，可以形成设备的自我诊断和自我控制，为智能电网打下第一个层次的设备基础。同时，二次设备开启了通信自主、在线决策分析、智能控制的集成应用，形成了智能变电站的第二个基础。这两个基础形成了智能变电站的两层防护，为智能电网信息的集成和分析创造了条件。

(2)信息的高度集成共享和工作流程的优化

设备的智能化为信息的集成共享提供了条件，而与此同时也带来了管理工作流程的变化。图3是传统变电站的管理工作流程，图4是智能变电站的管理工作流程，从图中对比可以看出，智能变电站的管理过程中可以实现依据需求和电网设备的运行过程自动生成操作策略，此策略可以实现变电站调度及控制一体化的管理。同时，在智能变电站中，增加了利用智能巡检设备进行实时设备检测的功能，一方面可以提高故障预知的能力，另一方面，也可以减少人工巡检的强度。

图3 传统变电站管理工作流程

图4 智能变电站管理工作流程

(3)工作人员结构改变、工作模式的优化

智能变电站由于设备、管理流程的变化，导致了人员结构与传统的变电站有很大的不同。在传统变电站中，维护人员是技术人员，普通的巡检人员所从事的工作技术性不强，这两类工作人员在沟通上存在不畅的问题，容易引起沟通故障。而在智能变电站中，巡检人员所从事的工作都需要一定的技术含量，可以形成检、修、管一体化，为调控一体化形成良好的基础。

4 总结

随着我国国民经济的发展，工业、农业等社会生产活动越来越活跃，而用电的复杂性也急剧提高，这对电网的管理提出了更高的要求。而作为电网的重要的一环，变电站的智能化是实现调控一体化的基础，而调控一体化需要有全新的管理体制来配合，从而形成设备、人员、管理的一体化管理过程。

[1]张省三.基于调控一体化的智能变电站运行管理模式研究[J].中国高新技术，2016(30)：138-139.

[2]江亚婧.变电站智能化管理模式的研究[D].保定：华北电力大学，2012：3-5.

Research on operation and management mode of intelligent substation based on regulating and controling

LIU Han-jun1,CHEN An1,SHEN Zhen-hua2,WANG Xia2
(1.Zhongshan Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co.,Ltd.,Zhongshan Guangdong 528400,China;2.Zhejiang Guozi Robot Technology Co.,Ltd.,Hangzhou Zhejiang 310053,China)

TM 131

A

1002-087X(2017)09-1374-03

2017-02-08

变电站巡检机器人无轨化集群管控系统研究与应用(科技编码：K-GD2014-217)

刘汉君(1979—)，男，广东省人，硕士，工程师，主要研究方向为变电运行管理。