智能电网的发展

“智能电网”的概念首先由奥巴马政府的能源班子提出，后在世界各国得到相应。各电力公司、高新技术公司对其定义也不尽相同。 智能电网，即Smart Grid，这个概念又包括智能电子网格、智能电力网格、聪明网格（包括各种电、水、热、医、冷、数据等网格）和未来网格等涵义，具有商业流行语的特征。其原意是建立新的电力客户服务信息管理体系，其核心是推动电力调度体系优化，有限度地加强电网的可靠性，提高能源效率。这是一个狭义的电网信息化升级概念，是对传统电网部分或特定系统的提升和改造。
这里说说我国的情况吧。
中国国家电网公司给智能电网的定义是，以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，利用先进的通信、信息和控制技术，构建以信息化、自动化、互动化为特征的统一坚强智能化电网。
换言之，中国式的智能电网，首先要满足电力负荷需求，在前期保证输电、变电的智能化建设，要保证供电安全可靠性，要满足经济意义和节能，最后保证电能质量和可再生能源接入。
美国思科公司公开称，美国智能电网将带来1000亿美元商机，其中通讯部分为200亿美元。思科的一名副总裁称，智能电网规模将比"互联网大100或1000倍，部分家庭有互联网连接，部分家庭没有互联网连接，但所有家庭都离不开电"。
中国国家电网公司总经理刘振亚访美，与美国能源部长朱棣文相晤，并在华盛顿发表演讲称："中国国家电网公司正在全面建设以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，以信息化、数字化、自动化、互动化为特征的自主创新、国际领先的坚强智能电网。"
国家电网选择了"坚强智能电网"这一概念，开始加入全球电力改革战。
不过从字义上理解，"坚强智能电网"仅是生硬的复制了美国"坚强的智能电网"（Strong Smart Grid）的概念，其"信息化、数字化、自动化、互动化"的内涵，在概念上也存在着相互交叉和语义重复。武建东在接受早报记者采访时甚至直言，"互动化"实际上是上述"四化"概念的灵魂和本质，完全可以直接统一称谓为"互动电网"。
武建东认为，目前流行的"智能电网"概念，无法界定下一代全球电网的基本模式，也难以概括中国电网现代化的核心体系。
武建东将"互动电网"定义为：在开放和互联的信息模式基础上，通过加载系统数字设备和升级电网网络管理系统，实现发电、输电、供电、用电、客户售电、电网分级调度、综合服务等电力产业全流程的智能化、信息化、分级化互动管理，是集合了产业革命、技术革命和管理革命的综合性的效率变革。
智能电网在中国的发展将分三个阶段逐步推进，到2020年，可全面建成统一的"坚强智能电网"。

属于智能变电站应用范畴的是，具体如下：

智能变电站有与常规变电站有相同的地方同时也有差异。首先两者有着同样的功能，它们都是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，它通过其变压器将各级电压的电网联系起来。

同时智能变电站与常规变电站也有着明显差异。在智能变电站时代，常规变电站中一次设备与保护、测控之间的电缆被光缆取代；电缆中传输的直流信号（正电压/负电压/地电压）和交流信号（CT、PT二次电流、电压）被网络中传输的报文取代；过去用于实现保护逻辑的继电器硬件回路被微机保护装置中的软件程序所取代。

下面我们具体从一次设备智能化、二次设备网络化以及设备检修状态化三方面来介绍智能变电站与常规变电站的差异。

智能终端：与一次设备采用电缆连接，与保护、测控等二次设备采用光纤连接，实现对一次设备的测量、控制等功能。GOOSE的含义为“面向对象的通用变电站事件”，GOOSE信息主要包括开关/刀闸位置，控制开关位置，异常/告警信号、闭锁信号等。GOOSE链路相当于传统站中的直流控制和信号电缆，传输的是控制指令和信号。

合并单元：对于二次转换器的电流或电压数据进行时间相关组合的物理单元，凡是需要使用电压、电流量的装置（保护、测控），可直接从合并单元发送的SV报文中读取电压、电流值即可。SV即为“采样值”，包括互感器的二次侧电流、电压值。SV链路相当与传统站中的二次交流电缆。

对于“直采直跳”的理解是：

对于单间隔要直接跳闸，保护装置和智能终端采用点对点的光纤，对于跨间隔的保护功能，跳闸命令要通过GOOSE光纤网络。

以数据和控制信号是否经过交换机作为分界点。

智能变电站SV传输分为“直采直跳”和“网采网跳”，“直采”即通过光纤尾缆缉贰光荷叱沽癸泰含骏或跳线由合并单元直接连接测控装置或其他辅助装置，“网采”即合并单元内SV数据由光纤尾缆先进入交换机，再通过VLAN划分，交换机级联（交换机间相连），从相应的光口出，供测控装置或其他辅助装置采用。通俗来说一个点对点不经过交换机，级联经过交换机。

摘　要：介绍了武汉电网110kV鲁巷变电站开展智能化改造工程至今所取得的成果，通过一次设备和二次设备的智能化、网络化改造，加装在线监测设备、完善遥视安防系统、改进传统的 *** 巡维管理模式等，真正实现了把鲁巷变电站升级改造为具有信息化、自动化特征的智能化示范变电站的目的。
关键词：智能变电站　在线监测　安防系统　管理模式
中图分类号：TM63文献标识码：A　文章编号：1007-3973（2012）007-065-02
1 引言
110kV鲁巷变电站于1993年投入运行，有两台50MVA主变压器，110kV配电装置采用内桥接线，10kV配电装置采用单母线分段接线方式。2011年7月开始，鲁巷变电站智能化改造工程正式启动，该项目是国家电网公司批准的第二批智能化改造试点项目，是湖北省第一座智能化改造变电站。
2 一次设备的智能化改造
通过对站内一次设备加装智能组件，将控制命令转化为数字化信息接收与发送，实现信号的数字化转换与监测的目的。将传统的互感器更换为GIS式电子式互感器直接接入变电站的直流电源，不需要额外供电。此外，还将传统的一次设备与二次设备之间的电缆连接，改为合并单元(MU)、光纤连接，电子式互感器的采集单元安装在与大地紧密连接的接地外壳上，具备了抗干扰能力强、维护更换方便的优点。
3 二次设备的网络化改造
传统变电站的信息传输是以电缆为媒介，而智能化变电站的二次信号传输基于光纤和以太网，运行工况和信息数据以IEC61850标准接入信息一体化平台，通过网络，真正实现数据共享与资源共享。同时，将MMS接口、GOOSE接口、SV接口采用相互独立的数据接口控制器接入网络，测控装置、继电保护、故障录波、防误闭锁、在线状态检测等装置都是都采用高速网络通信连接，再通过GOOSE协议标准，实现间隔层与过程层、间隔层与设备之间的信息共享和传递。
4 设备在线监测全覆盖
41 过程层在线监测
对变压器、断路器、电容器、MOA避雷器、GIS组合电器等设备配备电子设备、数字通讯接口、传感器等，对变压器监测其局部放电、微水含量、油中气体含量；对电容器监测电容电流、介质损耗、三相不平衡电压；对避雷器监测全电流、阻性电流、功耗、动作次数；对GIS组合电器监测局部放电、气体压力、气体水分含量、避雷器泄漏电流、导体温度、断路器动作次数；对智能开关监测控制回路断线、d簧储能时间、开关工作时间、开关动作次数、切断电流累积、开关柜内温度、触头接触部位的温度、分合闸线圈的电流、电压。通过对以上设备的在线监测，来实时监测其绝缘性能和运行状态，并在出现异常时及时报警。
42 环境在线监测
421 温湿度监测系统
在主要设备区均匀分布安装温湿度探测器，探测信息将以5-20mA电流信息方式传输至环境信息处理器，再由该处理器将信息通过通信智能接口设备传输至站端的智能辅助系统服务器进行监测。
端子箱、机构箱柜内安装有温感自动投切装置，加热器和风冷系统根据环境温度自行投切，维持柜内温度恒定。
422 消防系统
将设备区消防系统的详细信息显示在监控工作站内，包括：火灾报警部位、设备安装位置、设备运行状态、故障报警信号、消防设施的动作状态返回信号等，并能够实时打印输出各种有关数据报告。火灾时，图形计算机应自动d出相应报警区域的平面图，并发出声光报警，报警信息存储于数据库中，成为历史记录，便于查看。
423 远程遥视系统
针对每个设备区的实际情况，布置相应功能的摄像机实现设备的实时监控。对于空间较大的区域配置可旋转云台以及长距离移动轨道的可变焦高清摄像机，并且具备预置位功能，可设置报警联动功能。对于小空间区域可设置定焦摄像机。视频软件可设置报警d出画面功能。监视数据通过光纤传到监控中心，对设备的运行状况、表计参数、压板空开投退情况等可进行直观的远程目视化管理。
5 安防系统
51 双鉴探测器
在变电站内各主要门口上方安装双鉴探测器，以微波和红外方式同时探测该门区域内的移动和发热物体，并将报警信号传输至环境信息处理器，再由该处理器将信息通过通信智能接口设备传输至站端智能辅助系统服务器进行监测。同时发出指令，使环境信息处理器开关量输出端使能，驱动声光报警器报警工作。同时联动该区域摄像机进行视频监视。
52 电子围栏和门禁系统
电子围栏系统使用一台双防区高压脉冲发生器，两个防区的探测端使用两回路交叉，四线制围栏，间距以人，猫等不能通过或通过触碰围栏线为准。各个防区围栏线断路、接地、相邻短路脉冲主机都会发出开关量报警信号，信号及报警处理同双鉴探测器。
门禁系统由站内提供不间断电源保证其正常工作，任何开门动作都将联动摄像机进行视频监视，同时，具有多种开门方式：卡、密码、指纹识别等模式。
6 管理模式科学化
现阶段变电站是采取的调度——监控中心（负责对综自站进行实时监控、电容器远程投切、主变调压等工作）—— *** 巡班（ *** 作、巡视、维护）的三级管理模式，其职责划分有交集，而 *** 巡班在兼顾 *** 作的同时还要负担大量巡视、维护等繁琐工作，并且一个班组管理其所辖区域的十几个站，路程遥远，信息反馈难免有延时，不便于及时发现、解决问题。而通过将信息化系统的采集、处理和反馈高度集中后，使得管理模式能相应得以科学的改进，比如 *** 巡班只负责设备停送电、电容器投切和主变调压等工作；将无人变电站设备区、环境的巡视和监视全部交由监控中心负责；成立专门的维护班进行变电站设备及环境的定期维护，做到 *** 、巡、维分职明确，专职专责，从而达到降低人力资源损耗，提高效率。
7 总结
此次鲁巷变电站智能化改造，通过一次主设备加装在线监测装置、常规互感器更换为电子式互感器、采用智能继电保护装置、搭建一体化信息与监控平台、增设智能辅助控制系统、完善安防系统、改进管理模式等改造措施，有效整合相关的信息资源，全面提高了全站的资源优化配置和抵御各种事故风险的能力。
参考文献：
[1]　国家电网公司Q/GDW 383-2009智能变电站技术导则[S]
[2]　高明华,王冬,王学峰,等智能变电站设备在线监测系统[J]山东电力技术,2011(1)
[3]　高翔,张沛超数字化变电站的主要特征和关键技术[J]电网技术,2006,30(23):67-71

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