智能變電站的概念、構(gòu)架及關(guān)鍵技術(shù)

在該架構(gòu)中，變電站中每個控制和監(jiān)視設(shè)備都需要從過程輸入數(shù)據(jù)，然后輸出控制命令到過程。而CIID是核心，它將控制、保護(hù)、測量等功能集成在這個通用的平臺上，通過通用的硬件和軟件采集各功能需要的數(shù)據(jù)和狀態(tài)量，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。CIID主要有以下幾個模塊：

1)智能化現(xiàn)場測控模塊，它接受全網(wǎng)統(tǒng)一的同步時鐘信號，實(shí)現(xiàn)對一次設(shè)備的模擬量、開關(guān)量與狀態(tài)量的同步采集，也接受運(yùn)行控制模塊、繼電保護(hù)模塊等的控制命令，實(shí)現(xiàn)對一次設(shè)備操作的控制與執(zhí)行。

2)繼電保護(hù)模塊，它可以直接從智能化現(xiàn)場測控裝置獲取所需信息，以最短的時間做出反應(yīng)，并且在任何情況下其保護(hù)功能都不被閉鎖，因此它是優(yōu)先級別最高的模塊。

3)通信模塊，通過標(biāo)準(zhǔn)化的接口與變電站層和其它的CIID通訊交互。

五、智能化變電站的關(guān)鍵技術(shù)

智能化變電站通過全景廣域?qū)崟r信息統(tǒng)一同步采集，實(shí)現(xiàn)變電站自協(xié)調(diào)區(qū)域控制保護(hù)，支撐各級電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和各類高級應(yīng)用;智能化變電站設(shè)備信息和運(yùn)行維護(hù)策略與電力調(diào)度實(shí)現(xiàn)全面互動，實(shí)現(xiàn)基于狀態(tài)監(jiān)測的設(shè)備全壽命周期綜合優(yōu)化管理;變電站主要設(shè)備實(shí)現(xiàn)智能化，為堅(jiān)強(qiáng)實(shí)體電網(wǎng)提供堅(jiān)實(shí)的設(shè)備基礎(chǔ)。為實(shí)現(xiàn)以上功能，本文認(rèn)為智能化變電站應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備融合、功能整合、結(jié)構(gòu)簡潔、信息共享、通訊可靠、控制靈活、接口規(guī)范、擴(kuò)展便捷、安裝模塊化、站網(wǎng)一體化等特點(diǎn)，應(yīng)包括以下技術(shù)內(nèi)容：

l、智能化變電站技術(shù)體系、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)規(guī)范研究。在對智能電網(wǎng)的國內(nèi)外現(xiàn)狀、技術(shù)體系、實(shí)施進(jìn)程及發(fā)展趨勢進(jìn)行跟蹤、分析和*估的基礎(chǔ)上，依據(jù)《中國智能電網(wǎng)體系研究報告》，研究智能變電站與數(shù)字變電站的差異，給出智能變電站的內(nèi)涵、外延和應(yīng)用范圍;研究智能變電站內(nèi)各種設(shè)備和系統(tǒng)的物理特性、運(yùn)行邏輯及其輸入輸出的形式、介質(zhì)，抽象出物理和信息模型，并基于統(tǒng)一的建模方法實(shí)現(xiàn)自描述;開展對智能電網(wǎng)發(fā)展基礎(chǔ)體系、技術(shù)支撐體系、智能應(yīng)用體系、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系、運(yùn)維體系及技術(shù)*價體系的研究。

2、智能化一、二次設(shè)備智能化集成技術(shù)研究。涉及變壓器、開關(guān)設(shè)備、輸配電線路及其配套設(shè)備、以及新型柔性電氣設(shè)備(裝置)等電力系統(tǒng)中各種一次設(shè)備與控制、保護(hù)、狀態(tài)診斷等相關(guān)二次設(shè)備的智能化集成技術(shù)。這些一次設(shè)備實(shí)現(xiàn)智能化集成后，實(shí)體電網(wǎng)將是一個由各種對內(nèi)(面向自身)具備完善控制、保護(hù)、診斷等功能，對外(面向整個系統(tǒng))具有數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)(規(guī)范)化信息接口并發(fā)揮不同功能作用的智能體的有機(jī)組合，這些智能體能夠在智能化電網(wǎng)控制決策系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制下，既相對獨(dú)立又友好合作，共同完成智能電網(wǎng)的運(yùn)行目標(biāo)。

3、智能化變電站全景信息采集及統(tǒng)一建模技術(shù)研究。主要指智能化變電站基礎(chǔ)信息的數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)(規(guī)范)化、一體化實(shí)現(xiàn)及相關(guān)技術(shù)研究，實(shí)現(xiàn)廣域信息同步實(shí)時采集，統(tǒng)一模型，統(tǒng)一時標(biāo)，統(tǒng)一規(guī)范，統(tǒng)一接口，統(tǒng)一語義，為實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)能量流、信息流、業(yè)務(wù)流一體化奠定基礎(chǔ)。智能化信息采集系統(tǒng)與裝置研究，利用基于同步綜合數(shù)據(jù)采集同時適用于傳統(tǒng)變電站和數(shù)字化變電站的新型測控模式，實(shí)現(xiàn)各類信息的一體化采集，包括與智能變電站有關(guān)的電源(含可再生能源)、負(fù)荷、線路、微電網(wǎng)的全景信息采集。此外還包括標(biāo)準(zhǔn)信息模型及交換技術(shù)研究，信息存儲與管理技術(shù)研究，信息分析和應(yīng)用集成技術(shù)研究，信息安全關(guān)鍵技術(shù)與裝備研究，智能化變電站同步時鐘推廣應(yīng)用研究等。

4、智能化變電站系統(tǒng)和設(shè)備系統(tǒng)模型的自動重構(gòu)技術(shù)研究。研究變電站自動化系統(tǒng)中智能裝置的自我描述和規(guī)范;研究基于以太網(wǎng)的智能裝置的即插即用技術(shù)：研究變電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)對智能裝置的識別技術(shù)、自動建模技術(shù);研究當(dāng)智能裝置模型發(fā)生變化時的系統(tǒng)自適應(yīng)和系統(tǒng)模型重構(gòu)技術(shù);研究自動化系統(tǒng)對智能裝置的模型進(jìn)行校驗(yàn)，對智能裝置的功能及其模件進(jìn)行測試、檢查的交互技術(shù);研究當(dāng)變電站運(yùn)行方式發(fā)生變化時，智能測控和保護(hù)裝置在線自動重構(gòu)運(yùn)行模型的方法，后臺系統(tǒng)自動修改智能裝置的功能配置和參數(shù)整定的技術(shù);研究自動化系統(tǒng)在智能裝置故障時對故障節(jié)點(diǎn)的快速定位、切除和模型自適應(yīng)技術(shù)。

5、基于電力電子的智能化柔性電力設(shè)備的研發(fā)及其應(yīng)用技術(shù)的研究，包括不同柔性電力設(shè)備的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)研究，數(shù)學(xué)模型研究，功能特性及其對電網(wǎng)影響仿真與試驗(yàn)研究，以及自身控制與相互間協(xié)調(diào)控制策略研究等。目前己在電力系統(tǒng)中獲得不同程度應(yīng)用的智能化柔性電力設(shè)備主要包括晶閘管控制串聯(lián)補(bǔ)償器(TCSC)、靜止無功補(bǔ)償器(SVC)、靜止同步補(bǔ)償器(STATCOM)、有源濾波器(APF)等，它們在改善電力系統(tǒng)控制性能、提高系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性與電能質(zhì)量等運(yùn)行品質(zhì)方面發(fā)揮了重要作用;處于研發(fā)或不同程度試驗(yàn)中的柔性電力設(shè)備還有靜止無功發(fā)生器(SVG)、固態(tài)限流器(SSFCL)、統(tǒng)一潮流控制器(UPFC)、靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器(SSSC)、晶閘管控制移相器(TCPST)等，這些設(shè)備投運(yùn)后，必將進(jìn)一步改善、提高電力系統(tǒng)的控制性能、運(yùn)行穩(wěn)定性、電能質(zhì)量等運(yùn)行品質(zhì)。隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的步伐的推進(jìn)，必將研發(fā)出更多不同功能的柔性電力設(shè)備并在電力系統(tǒng)中獲得應(yīng)用。

6、間歇性分布式電源接入技術(shù)的研究。風(fēng)能、太陽能等清潔能源，具有如下特點(diǎn)：儲量豐富地區(qū)大多較為偏遠(yuǎn);能量不夠集中，相對分散;受氣象變化及生物活動的影響，能量波動明顯，用于發(fā)電，則出力呈現(xiàn)間歇性波動特性等。因此，清潔能源可再生并網(wǎng)發(fā)電(稱為間歇性電源)直接接入電網(wǎng)，將對電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性、可靠性以及電能質(zhì)量等方面造成沖擊和影響，對電力系統(tǒng)的備用容量提出更高要求。另外，間歇性電源發(fā)電裝置需按峰值功率設(shè)計(jì)投資，在能量波動大的情況下，裝機(jī)容量的可利用率低。如何解決能量波動問題，是間歇性電源發(fā)展和利用面臨的主要挑戰(zhàn)。智能化變電站作為間歇性電源并入智能電網(wǎng)的接口，必須考慮并發(fā)展對應(yīng)的柔性并網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對間歇性電源的功率預(yù)測、實(shí)時監(jiān)視、靈活控制，以減輕間歇性電源對電網(wǎng)沖擊和影響。

7、智能化變電站廣域協(xié)同控制保護(hù)技術(shù)研究。研究基于變電站統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺的廣域協(xié)同控制保護(hù)的原理、實(shí)現(xiàn)方式、同步時間源技術(shù)、高速高精度測量技術(shù)、等間隔采樣下的電氣量計(jì)算技術(shù)、數(shù)據(jù)建模及交換技術(shù)、廣域網(wǎng)時間傳遞技術(shù)、智能多代理系統(tǒng)、智能設(shè)備之間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)交換技術(shù)等。