智能變電站的概念、構(gòu)架及關(guān)鍵技術(shù)

一、智能變電站的概念

智能化變電站是數(shù)字化變電站的升級(jí)和發(fā)展，在數(shù)字化變電站的基礎(chǔ)上，結(jié)合智能電網(wǎng)的需求，對(duì)變電站自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行充實(shí)以實(shí)現(xiàn)變電站智能化功能。從智能電網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)看，智能變電站是智能電網(wǎng)運(yùn)行與控制的關(guān)鍵。作為銜接智能電網(wǎng)發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度六大環(huán)節(jié)的關(guān)鍵，智能化變電站是智能電網(wǎng)中變換電壓、接受和分配電能、控制電力流向和調(diào)整電壓的重要電力設(shè)施，是智能電網(wǎng)“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流”三流匯集的焦點(diǎn)，對(duì)建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)具有極為重要的作用。

除了變壓器、開關(guān)設(shè)備、輸配電線路及其配套設(shè)備之外，智能化變電站在硬件上的兩個(gè)重要特征是大量新型柔性交流輸電技術(shù)及裝備的應(yīng)用，以及風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電等間歇性分布式清潔電源的接入。這兩個(gè)變化，在提高變電站功能的同時(shí)也增加了其復(fù)雜程度。智能化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)增加對(duì)柔性交流輸電設(shè)備和分布式電源接口的智能化管理和控制功能。

根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司《智能變電站技術(shù)導(dǎo)則》，智能化變電站是采用先進(jìn)的傳感器、信息、通信、控制、智能等技術(shù)，以一次設(shè)備參量數(shù)字化和標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化信息平臺(tái)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)變電站實(shí)時(shí)全景監(jiān)測(cè)、自動(dòng)運(yùn)行控制、與站外系統(tǒng)協(xié)同互動(dòng)等功能，達(dá)到提高變電可靠性、優(yōu)化資產(chǎn)利用率、減少人工干預(yù)、支撐電網(wǎng)安全運(yùn)行，可再生能源“即插即退”等目標(biāo)的變電站。其內(nèi)涵為可靠、經(jīng)濟(jì)、兼容、自主、互動(dòng)、協(xié)同，并具有一次設(shè)備智能化、信息交換標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)高度集成化、運(yùn)行控制自動(dòng)化、保護(hù)控制協(xié)同化、分析決策在線化等技術(shù)特征。

二、智能化變電站的功能特征

智能化變電站的設(shè)計(jì)和建設(shè)，必須在智能電網(wǎng)的背景下進(jìn)行，要滿足我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)和發(fā)展的要求，體現(xiàn)我國(guó)智能電網(wǎng)信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化、互動(dòng)化的特征。智能化變電站應(yīng)當(dāng)具有以下功能特征：

1、緊密聯(lián)結(jié)全網(wǎng)。從智能化變電站在智能電網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)中的位置和作用看，智能化變電站的建設(shè)，要有利于加強(qiáng)全網(wǎng)范圍各個(gè)環(huán)節(jié)間聯(lián)系的緊密性，有利于體現(xiàn)智能電網(wǎng)的統(tǒng)一性，有利于互聯(lián)電網(wǎng)對(duì)運(yùn)行事故進(jìn)行預(yù)防和緊急控制，實(shí)現(xiàn)在不同層次上的統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制，成為形成統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的關(guān)節(jié)和紐帶。智能化變電站的“全網(wǎng)”意識(shí)更強(qiáng)，作為電網(wǎng)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)和部分，其在電網(wǎng)整體中的功能和作用更加明顯和突出。

2、支撐智能電網(wǎng)。從智能化變電站的自動(dòng)化、智能化技術(shù)上看，智能化變電站的設(shè)計(jì)和運(yùn)行水平，應(yīng)與智能電網(wǎng)保持一致，滿足智能電網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、高效、清潔、環(huán)保、透明、開放等運(yùn)行性能的要求。在硬件裝置上實(shí)現(xiàn)更高程度的集成和優(yōu)化，軟件功能實(shí)現(xiàn)更合理的區(qū)別和配合。應(yīng)用FACTS技術(shù)，對(duì)系統(tǒng)電壓和無功功率，電流和潮流分布進(jìn)行有效控制。

3、高電壓等級(jí)的智能化變電站滿足特高壓輸電網(wǎng)架的要求。特高壓輸電線路將構(gòu)成我國(guó)智能電網(wǎng)的骨干輸電網(wǎng)架，必須面對(duì)大容量、高電壓帶來的一系列技術(shù)問題。特高壓變電站應(yīng)能可靠地應(yīng)對(duì)和解決在設(shè)備絕緣、斷路開關(guān)等方面的問題，支持特高壓輸電網(wǎng)架的形成和有效發(fā)揮作用。

4、中低壓智能化變電站允許分布式電源的接入。在未來的智能電網(wǎng)中，一個(gè)重要的特征是大量的風(fēng)能、太陽(yáng)能等間歇性分布式電源的接入。智能化變電站是分布式電源并網(wǎng)的入口，從技術(shù)到管理，從硬件到軟件都必須充分考慮并滿足分布式電源并網(wǎng)的需求。大量分布式電源接入，形成微網(wǎng)與配電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行模式。這使得配電網(wǎng)從單一的由大型注入點(diǎn)單向供電的模式，向大量使用受端分布式發(fā)電設(shè)備的多源多向模塊化模式轉(zhuǎn)變。與常規(guī)變電站相比，智能化變電站從繼電保護(hù)到運(yùn)行管理都應(yīng)做出調(diào)整和改變，以滿足更高水平的安全穩(wěn)定運(yùn)行需要。

5、遠(yuǎn)程可視化。智能化變電站的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與操作運(yùn)行均可利用多媒體技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程可視化與自動(dòng)化，以實(shí)現(xiàn)變電站真正的無人值班，并提高變電站的安全運(yùn)行水平。

6、裝備與設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，模塊化安裝。智能化變電站的一二次設(shè)備進(jìn)行高度的整合與集成，所有的裝備具有統(tǒng)一的接口。建造新的智能化變電站時(shí)，所有集成化裝備的一、二次功能，在出廠前完成模塊化調(diào)試，運(yùn)抵安裝現(xiàn)場(chǎng)后只需進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)、接線，無需大規(guī)?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。一二次設(shè)備集成后標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，模塊化安裝，對(duì)變電站的建造和設(shè)備的安裝環(huán)節(jié)而言是根本性的變革。可以保證設(shè)備的質(zhì)量和可靠性，大量節(jié)省現(xiàn)場(chǎng)施工、調(diào)試工作量，使得任何一個(gè)同樣電壓等級(jí)的變電站的建造變成簡(jiǎn)單的模塊化的設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)、連接，因而可以實(shí)現(xiàn)變電站的“可復(fù)制性”，大大簡(jiǎn)化變電站建造的過程，而提高了變電站的標(biāo)準(zhǔn)化程度和可靠性。出于以上需求的考慮，智能化變電站必須從硬件到軟件，從結(jié)構(gòu)到功能上完成一個(gè)飛越。

三、智能化變電站與數(shù)字化變電站的區(qū)別

智能化變電站與數(shù)字化變電站有密不可分的聯(lián)系。數(shù)字化變電站是智能化變電站的前提和基礎(chǔ)，是智能化變電站的初級(jí)階段，智能化變電站是數(shù)字化變電站的發(fā)展和升級(jí)。智能化變電站擁有數(shù)字化變電站的所有自動(dòng)化功能和技術(shù)特征，二者的共同點(diǎn)無需討論。木文認(rèn)為智能化變電站與數(shù)字化變電站的差別主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面：

1、數(shù)字化變電站主要從滿足變電站自身的需求出發(fā)，實(shí)現(xiàn)站內(nèi)一、二次設(shè)備的數(shù)字化通信和控制，建立全站統(tǒng)一的數(shù)據(jù)通信平臺(tái)，側(cè)重于在統(tǒng)一通信平臺(tái)的基礎(chǔ)上提高變電站內(nèi)設(shè)備與系統(tǒng)間的互操作性。而智能化變電站則從滿足智能電網(wǎng)運(yùn)行要求出發(fā)，比數(shù)字化變電站更加注重變電站之間、變電站與調(diào)度中心之間的信息的統(tǒng)一與功能的層次化。需要建立全網(wǎng)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化信息平臺(tái)，作為該平臺(tái)的重要節(jié)點(diǎn)，提高其硬件與軟件的標(biāo)準(zhǔn)化程度，以在全網(wǎng)范圍內(nèi)提高系統(tǒng)的整體運(yùn)行水平為目標(biāo)。

2、數(shù)字化變電站己經(jīng)具有了一定程度的設(shè)備集成和功能優(yōu)化的概念，要求站內(nèi)應(yīng)用的所有智能電子裝置(IED)滿足統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，擁有統(tǒng)一的接口，以實(shí)現(xiàn)互操作性。 IED分布安裝于站內(nèi)，其功能的整合以統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)為紐帶，利用網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)現(xiàn)。數(shù)字化變電站在以太網(wǎng)通信的基礎(chǔ)上，模糊了一、二次設(shè)備的界限，實(shí)現(xiàn)了一、二次設(shè)備的初步融合。而智能化變電站設(shè)備集成化程度更高，可以實(shí)現(xiàn)一、二次設(shè)備的一體化、智能化整合和集成。

3、智能電網(wǎng)擁有更大量新型柔性交流輸電技術(shù)及裝備的應(yīng)用，以及風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電等間歇式分布式清潔電源的接入，需要滿足間歇性電源“即插即用”的技術(shù)要求。

四、智能化變電站架構(gòu)

1、數(shù)字化變電站的集成化

集成化總是變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展方向和趨勢(shì)。從常規(guī)變電站，到數(shù)字化變電站，再到智能化變電站的發(fā)展過程，是變電站內(nèi)的設(shè)備和系統(tǒng)集成化程度越來越高的過程。

數(shù)字化變電站用微機(jī)處理和光纖數(shù)字通信優(yōu)化變電站層和間隔層的功能配置;控制、保護(hù)和運(yùn)行支持系統(tǒng)通過局域網(wǎng)彼此互相連接，共享數(shù)據(jù)信息;簡(jiǎn)化單個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，同時(shí)保持各個(gè)系統(tǒng)的相對(duì)獨(dú)立性。在此基礎(chǔ)上更進(jìn)一步，數(shù)字化變電站內(nèi)的自動(dòng)化系統(tǒng)可以進(jìn)行集成，分為三個(gè)層次，過程層集成、間隔層集成和變電站層集成。

變電站中每個(gè)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。過程接口將完成被監(jiān)視和控制的開關(guān)場(chǎng)設(shè)備和變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的連接。數(shù)字化變電站中，集成化的一個(gè)體現(xiàn)是過程接口被直接集成到了過程中，也就是開關(guān)設(shè)備中。包括用于測(cè)量電流和電壓及氣體密度的電子傳感器、斷路器和隔離開關(guān)的位置指示器和傳動(dòng)裝置都安裝在一個(gè)屏蔽的小盒子里，集成到一次設(shè)備中，即所謂的智能化一次設(shè)備。

數(shù)字化變電站集成化的另一個(gè)體現(xiàn)是間隔層的集成化：構(gòu)筑一個(gè)通用的硬件和軟件平臺(tái)即統(tǒng)一的多功能數(shù)字裝置(UMD)，將間隔內(nèi)的控制、保護(hù)、測(cè)量等功能集成在這個(gè)通用的平臺(tái)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。原來控制、保護(hù)等功能不再需要專用的硬件裝置和專用的輸入、輸出通道，而是由合理的軟件設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)。

間隔統(tǒng)一多功能裝置集成了較多的功能，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按各功能響應(yīng)時(shí)間要求進(jìn)行分類，并確定優(yōu)先級(jí)別。顯然，繼電保護(hù)、緊急控制等與保護(hù)相關(guān)的功能，需要響應(yīng)速度快，處于最優(yōu)先級(jí)別，決不能被非保護(hù)功能所閉鎖。測(cè)量變量的計(jì)算、故障錄波、事件記錄，雖然與保護(hù)過程同時(shí)發(fā)生，但可以延時(shí)或閉鎖。監(jiān)視、自我診斷、控制功能在正常和出現(xiàn)故障時(shí)都不允許閉鎖保護(hù)功能。變電站層的集成是自動(dòng)化需要在站級(jí)處理的各個(gè)功能通過站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)組合在統(tǒng)一的系統(tǒng)中。變電站層和過程層的集成功能劃分原則是：凡是間隔層能夠執(zhí)行的功能不應(yīng)由變電站層完成。

數(shù)字化變電站在過程層、間隔層和變電站層三個(gè)層次應(yīng)用的集成化技術(shù)，減少了變電站內(nèi)組件的數(shù)量，提高了元件質(zhì)量，增強(qiáng)自動(dòng)化功能的協(xié)調(diào)水平，簡(jiǎn)化了站內(nèi)接線，提高了運(yùn)行與控制的可靠性。

2、智能化變電站綜合集成化智能裝置及其功能結(jié)構(gòu)

數(shù)字化變電站在運(yùn)用集成技術(shù)之后，全站范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)交互通過光纖以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)。變電站層與間隔層之間現(xiàn)場(chǎng)距離長(zhǎng)，數(shù)據(jù)交換量大，實(shí)時(shí)性要求高，需要與外部電網(wǎng)互聯(lián)互通。而間隔層與過程層之間數(shù)據(jù)交換，不同間隔之間的數(shù)據(jù)交換，都是局限于變電站內(nèi)，數(shù)據(jù)交換多是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，瞬時(shí)性的。若所有的間隔層設(shè)備與過程層設(shè)備之間的聯(lián)系完全依賴于光纖網(wǎng)絡(luò)，一旦光纖網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障或受到干擾，間隔層與過程層之間的聯(lián)系將非常不可靠，全站的所有自動(dòng)化功能都可能因此受到影響而不能正常工作。

為了進(jìn)一步減少變電站內(nèi)元件(節(jié)點(diǎn))數(shù)量，降低間隔層自動(dòng)化功能對(duì)光纖網(wǎng)絡(luò)的依賴性，將間隔層與過程層之間的聯(lián)系從對(duì)光纖網(wǎng)絡(luò)的依賴中解放，同時(shí)也為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化變電站的結(jié)構(gòu)，本文提出了一種將變電站內(nèi)過程層與間隔層一二次設(shè)備進(jìn)行一體化、智能化綜合集成的構(gòu)想，并以此提出智能化變電站的架構(gòu)體系。通過分析，認(rèn)為該綜合集成構(gòu)想以及智能化變電站架構(gòu)體系的實(shí)現(xiàn)，具有先進(jìn)性，能夠滿足未來智能電網(wǎng)發(fā)展的要求。

變電站一、二次設(shè)備的一體化、智能化集成，指除了過程層的測(cè)量與控制執(zhí)行等功能外，將目前變電站結(jié)構(gòu)中間隔層的保護(hù)、控制、監(jiān)視等功能也綜合集成到過程高壓設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)，由就地安裝的綜合集成化智能裝置 (CompositiveIntegratedIntelligentDevice，CIID)一方面直接作用于一次設(shè)備，另一方面通過標(biāo)準(zhǔn)化的接日并入全站唯一的光纖總線，進(jìn)行各CIID之間，及CIID與變電站層的功能之間的信息共享與優(yōu)化協(xié)作。

智能化現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控裝置(模塊)接受全網(wǎng)統(tǒng)一的同步時(shí)鐘信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)一次設(shè)備的模擬量、開關(guān)量與狀態(tài)量的同步采集，按照全網(wǎng)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)(如IEC61850)處理，為測(cè)得數(shù)據(jù)統(tǒng)一打上同步時(shí)間標(biāo)簽;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(duì)一次設(shè)備操作的控制與執(zhí)行。繼電保護(hù)模塊在所有的模塊中享有最高優(yōu)先級(jí)，可以直接從智能化現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控裝置獲取所需信息，以最短的時(shí)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，同時(shí)還可通過標(biāo)準(zhǔn)化接口與其它一次設(shè)備的CIID的保護(hù)功能交互、配合。統(tǒng)一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊是CIID的木地信息數(shù)據(jù)庫(kù)，測(cè)量得到的所有的標(biāo)準(zhǔn)化模擬量、開關(guān)量與狀態(tài)量信息都在此存儲(chǔ)，提供給其它功能模塊，并可按照時(shí)間軸、屬性軸等對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行初步的歸類與管理。同時(shí)，也可以記錄并存儲(chǔ)各個(gè)層次、各個(gè)模塊所有的面向?qū)?yīng)一次設(shè)備進(jìn)行操控的命令，以備查詢。運(yùn)行控制模塊從統(tǒng)一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊獲取木地設(shè)備的狀態(tài)信息，也可接受來自變電站層的指令或利用其它CIID的信息綜合判斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)一次設(shè)備的自動(dòng)控制、緊急控制，故障錄波與事件記錄，非正常狀態(tài)與故障狀態(tài)的恢復(fù)等功能。診斷監(jiān)視模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)視和診斷。軟件管理模塊可以對(duì)所有的功能模塊軟件進(jìn)行管理、更改和升級(jí)。CIID的硬件配置要求滿足所有自動(dòng)化功能所需，并考慮冗余度。今后對(duì)CIID功能的增加或提升，只需通過軟件升級(jí)實(shí)現(xiàn)。

CIID 內(nèi)各個(gè)模塊之間通過總線結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)交互。對(duì)外經(jīng)由通信模塊，通過標(biāo)準(zhǔn)化的接口與變電站層和其它的CIID通訊交互。通信管理模塊在綜合集成化智能裝置中處于 “咽喉”的地位。裝置內(nèi)的各個(gè)功能模塊，需要與其它CIID的功能模塊進(jìn)行交互和協(xié)作，也需要向變電站層報(bào)告信息，并接受變電站層的指令。通信管理模塊需要對(duì)所有的功能模塊的所有信息進(jìn)行有效的組織和管理，以保證信息交互的可靠與高效。流經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化接口的信息包括由變電站層向綜合集成化智能裝置的查詢命令、控制指令、調(diào)用指令等，包括由CIID向變電站層的實(shí)時(shí)運(yùn)行信息(包括模擬量、狀態(tài)量、開關(guān)量等)、故障錄波、事件報(bào)告等，以及各CIID間的互鎖和調(diào)用信息。智能化測(cè)控裝置是變電站基礎(chǔ)信息的根本來源，通過綜合集成化智能裝置的標(biāo)準(zhǔn)化接口接入站內(nèi)光纖以太網(wǎng)，可以構(gòu)成全站乃至全網(wǎng)范圍的標(biāo)準(zhǔn)化基礎(chǔ)信息平臺(tái)。

需要說明的是，上述功能模塊不是將各自動(dòng)化系統(tǒng)裝置在安裝位置上進(jìn)行簡(jiǎn)單的捆綁和疊加，而是在將所有自動(dòng)化功能進(jìn)行全面綜合考慮后的升級(jí)優(yōu)化。優(yōu)化的目標(biāo)是：功能齊全、硬件冗余、實(shí)現(xiàn)功能的流程最簡(jiǎn)化和最有效化。

考慮到今后新的技術(shù)與裝備出現(xiàn)及應(yīng)用的可能性，CIID仍然保留標(biāo)準(zhǔn)化的功能擴(kuò)展接口和裝備配置空間。智能化測(cè)控裝置中包含本地人機(jī)界面，只對(duì)測(cè)量信息進(jìn)行顯示，其它的設(shè)備狀態(tài)信息等都通過網(wǎng)絡(luò)在變電站層集中顯示。為保證功能的獨(dú)立性，減少功能互相之間的影響，提高可靠性，這些模塊的功能都由各自的 CPU處理。

3、綜合集成的智能化變電站的架構(gòu)

綜合集成的智能化變電站的架構(gòu)如圖1所示，其結(jié)構(gòu)和功能總體上分為兩層，即智能設(shè)備層和變電站層。智能設(shè)備層主要由綜合集成化智能裝置(CIID)和高壓一次設(shè)備構(gòu)成，二者之間通過非常規(guī)電流互感器、非常規(guī)電壓互感器以及各類傳感器建立直接聯(lián)系。除了高壓開關(guān)設(shè)備之外，智能化變電站中的一次設(shè)備多了分布式電源接口和柔性交流輸電裝置(FACTS裝置)。由于CIID內(nèi)綜合集成了各個(gè)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能模塊，因此可以實(shí)現(xiàn)并完成IEC61850標(biāo)準(zhǔn)提出的變電站分層結(jié)構(gòu)中的過程層和間隔層的功能?？梢哉J(rèn)為智能設(shè)備層是對(duì)過程層和間隔層的集成。智能化變電站的變電站層的功能主要包括各個(gè)CIID在站級(jí)的管理和協(xié)調(diào)應(yīng)用，站級(jí)的一體化數(shù)據(jù)管理以及與遠(yuǎn)方調(diào)度控制中心和其它智能化變電站的信息交互、協(xié)調(diào)控制的管理等。當(dāng)多個(gè)智能化變電站實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的互聯(lián)時(shí)，即可構(gòu)成支撐智能電網(wǎng)的重要節(jié)點(diǎn)。

圖1 綜合集成的智能化變電站的架構(gòu)

在該架構(gòu)中，變電站中每個(gè)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(cè)量等功能集成在這個(gè)通用的平臺(tái)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(gè)模塊：

1)智能化現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控模塊，它接受全網(wǎng)統(tǒng)一的同步時(shí)鐘信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(duì)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(chǎng)測(cè)控裝置獲取所需信息，以最短的時(shí)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(jí)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(shí)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(jí)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和各類高級(jí)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(dòng)，實(shí)現(xiàn)基于狀態(tài)監(jiān)測(cè)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(jiǎn)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(duì)智能電網(wǎng)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀、技術(shù)體系、實(shí)施進(jìn)程及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行跟蹤、分析和*估的基礎(chǔ)上，依據(jù)《中國(guó)智能電網(wǎng)體系研究報(bào)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(duì)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(jià)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(gè)由各種對(duì)內(nèi)(面向自身)具備完善控制、保護(hù)、診斷等功能，對(duì)外(面向整個(gè)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(duì)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(shí)采集，統(tǒng)一模型，統(tǒng)一時(shí)標(biāo)，統(tǒng)一規(guī)范，統(tǒng)一接口，統(tǒng)一語(yǔ)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(shí)適用于傳統(tǒng)變電站和數(shù)字化變電站的新型測(cè)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(chǔ)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(shí)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(dòng)重構(gòu)技術(shù)研究。研究變電站自動(dòng)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(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)智能裝置的識(shí)別技術(shù)、自動(dòng)建模技術(shù);研究當(dāng)智能裝置模型發(fā)生變化時(shí)的系統(tǒng)自適應(yīng)和系統(tǒng)模型重構(gòu)技術(shù);研究自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)智能裝置的模型進(jìn)行校驗(yàn)，對(duì)智能裝置的功能及其模件進(jìn)行測(cè)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(shí)，智能測(cè)控和保護(hù)裝置在線自動(dòng)重構(gòu)運(yùn)行模型的方法，后臺(tái)系統(tǒng)自動(dòng)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(dòng)化系統(tǒng)在智能裝置故障時(shí)對(duì)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(duì)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?cè)诟纳齐娏ο到y(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(yáng)能等清潔能源，具有如下特點(diǎn)：儲(chǔ)量豐富地區(qū)大多較為偏遠(yuǎn);能量不夠集中，相對(duì)分散;受氣象變化及生物活動(dòng)的影響，能量波動(dòng)明顯，用于發(fā)電，則出力呈現(xiàn)間歇性波動(dòng)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(duì)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(duì)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(dòng)大的情況下，裝機(jī)容量的可利用率低。如何解決能量波動(dòng)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(duì)應(yīng)的柔性并網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)間歇性電源的功率預(yù)測(cè)、實(shí)時(shí)監(jiān)視、靈活控制，以減輕間歇性電源對(duì)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(tái)的廣域協(xié)同控制保護(hù)的原理、實(shí)現(xiàn)方式、同步時(shí)間源技術(shù)、高速高精度測(cè)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(shí)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。