智能电网作为引领未来电力行业发展趋势之一,其覆盖范围广泛,涉及发电、输电、变电、配电、用电、调度、通信信息等多个领域。在这个庞大的体系之中,智能变电站扮演着至关重要的角色,堪称是整个电力传输流程中的核心中枢。
智能变电站的构造层次分明,具体可划分为过程层(也称设备层)、间隔层和站控层这几个部分。其中,过程层(设备层)主要由一次设备和智能组件共同构成的智能设备、合并单元以及智能终端所组成,负责执行变电站电能分配、转换、传输以及相关的测量、控制、保护、计量、状态监测等关键任务。而间隔层设备则主要包括了继电保护装置、测控装置等二次设备,它们通过利用一个间隔的数据并作用于该间隔的一次设备来实现相应的功能,同时还需要与各类远程输入/输出、智能传感器和控制器保持良好的通信联系。至于站控层,它涵盖了自动化系统、站域控制、通信系统、对时系统等诸多子系统,旨在实现面向全站或者一个以上一次设备的测量和控制功能,完成数据采集和监视控制(SCADA)、操作闭锁以及同步相量采集、电能量采集、保护信息管理等相关工作。
数字化变电站则是以智能化一次设备(如电子式互感器、智能化开关等)和网络化二次设备为基础,采用分层结构(过程层、间隔层、站控层)构建而成,其运行基础是基于IEC61850通信规范,能够实现变电站内部智能电气设备之间的信息共享和互操作,从而打造出一种现代化的变电站模式。数字化变电站是一种运用IEC61850进行建模和通信的变电站,其特点在于过程层设备的数字化、全站信息的网络化以及开关设备的智能化。
智能变电站源自于数字化变电站的演进,历经四年的发展历程,如今已日渐成熟,相较于其他环节,智能变电站已经具备了大规模推广应用的坚实基础。智能变电站主要由设备层和系统层两大部分组成,与传统变电站相比,其显著差异主要表现在以下三个方面:首先,一次设备的智能化程度得到大幅提升;其次,设备检修方式逐渐走向状态化;最后,二次设备实现了网络化。
根据国家电网的相关规划,自2011年起,所有新建变电站都将严格遵循智能变电站技术标准进行建设,同时将重点针对枢纽及中心变电站实施智能化改造工程。据国网预测,未来我国智能变电站市场规模将会呈现爆发式增长态势:第一阶段新建智能变电站数量预计达到46座,在运变电站智能化改造数量预计达到28座;第二阶段新建智能变电站数量预计达到8000座,在运变电站智能化改造数量预计达到50座,特高压交流变电站改造数量预计达到48座;第三阶段新建智能变电站数量预计达到7700座,在运变电站智能化改造数量预计达到44座,特高压交流变电站改造数量预计达到60座。