中歐智能變電站發(fā)展的對比分析
中歐智能變電站發(fā)展的對比分析
2013年, 國家電網(wǎng)公司入股葡萄牙國家電網(wǎng)公司(REN), 并由中國電力科學(xué)研究院與REN共同成立了研發(fā)中心(R&D Netster)。為進(jìn)一步推進(jìn)中歐之間的智能變電站技術(shù)的交流, R&D Netster 于2014年5月在里斯本召開了“未來變電站”的技術(shù)研討會。歐洲各國電網(wǎng)公司、國際電力設(shè)備廠家、歐美技術(shù)專家等參與了會議, 國家電網(wǎng)公司也派出代表做了主旨報告, 共同對未來變電站的發(fā)展方向進(jìn)行了探討和交流, 并深入地了解到歐洲乃至美國等國家對未來變電站的發(fā)展思路。本文以此次研討會的現(xiàn)場討論為基礎(chǔ), 結(jié)合國內(nèi)外的調(diào)研, 針對我國和歐洲變電站發(fā)展情況進(jìn)行對比分析。
1智能變電站內(nèi)涵
2004年, 國家電網(wǎng)公司發(fā)布了《智能變電站技術(shù)導(dǎo)則》企業(yè)標(biāo)準(zhǔn), 首次對智能變電站進(jìn)行了明確和定義, 該定義作為智能變電站頂層設(shè)計, 對智能變電站的發(fā)展思路和建設(shè)理念提出了系統(tǒng)性要求。2012年, 該標(biāo)準(zhǔn)修訂更新后升級為國家標(biāo)準(zhǔn)并正式發(fā)布, 為中國智能變電站的發(fā)展建設(shè)提供了指導(dǎo),
國外對于智能變電站目前尚未有明確的定義和統(tǒng)一的認(rèn)識, 但采用IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)的變電站在歐洲總體上都被稱為下一代變電站(Next Generation Substation)”。歐美各國也有著不同的稱謂, Intelligent substation, Smart Substation和Substation of the future均被廣泛采用, 但總體上來講, Smart substation的提法正在被逐步接納。對于智能變電站自身的內(nèi)涵, 因各個國家的國情及自身發(fā)展重點存在差異, 更多地是關(guān)注局部或自身關(guān)注的領(lǐng)域, 這也意味著我國智能變電站的成果今后在國際推廣時具有極強(qiáng)的適應(yīng)性和兼容性。
2發(fā)展現(xiàn)狀
現(xiàn)階段, 我國的智能變電站發(fā)展重點在于工程建設(shè)(電力需求持續(xù)增長), 當(dāng)在經(jīng)過幾批次智能變電站試點工程的建設(shè)后, 我國的智能變電站進(jìn)入新的階段, 不再僅僅強(qiáng)調(diào)新技術(shù)的應(yīng)用, 而是開始兼顧建設(shè)成本的問題, 因此, 占地少、造價省、效率高的新一代智能變電站成為了今后的發(fā)展方向, 其中配送式模塊化變電站建設(shè)就是一種新的嘗試和探索。我國發(fā)展智能變電站所產(chǎn)生的效益首先是能夠為智能電網(wǎng)的發(fā)展建設(shè)提供支撐, 進(jìn)一步保障電網(wǎng)運(yùn)行的安全和可靠; 其次是技術(shù)的創(chuàng)新性, 能夠提高變電站的整體技術(shù)水平, 最后才是經(jīng)濟(jì)性和便利性的考慮。
歐洲國家由于電力需求相對穩(wěn)定, 電網(wǎng)建設(shè)速度較慢, 老站改造和升級的需求較為強(qiáng)烈, 積極采用新技術(shù)、新設(shè)備來提高變電站及電網(wǎng)的利用效率, 成為了其發(fā)展智能變電站的驅(qū)動力。歐洲國家的電網(wǎng)公司由于更多的是商業(yè)化運(yùn)作, 因此, 在經(jīng)濟(jì)高效的驅(qū)動力推動下, 其發(fā)展智能變電站所獲得的最直接的效益就是總成本的降低(這個成本既包含前期的設(shè)計和建設(shè), 也包括后期的運(yùn)行和維護(hù))、其次是設(shè)備功能的集成(目的也是要便于操作和維護(hù))以及服務(wù)質(zhì)量的提升, 最后才是電網(wǎng)的可靠性、新能源的便捷接入和減少占地面積。
3技術(shù)重點
3.1IEC 61850
IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)自2004年發(fā)布以來就已在數(shù)字化變電站、智能變電站大量應(yīng)用, 它已經(jīng)成為我國智能變電站乃至新一代智能變電站建設(shè)的基礎(chǔ)。歐洲國家由于需求、投資等方面的因素, 基于該標(biāo)準(zhǔn)的工程應(yīng)用相對較少, 因此對此標(biāo)準(zhǔn)工程應(yīng)用的推進(jìn)力度較小, 但由歐洲34個國家的41家輸電運(yùn)營商(TSO)組成的歐洲互聯(lián)電網(wǎng)組織ENTSO-E(European network of transmission system operator for electricity)則堅定地認(rèn)為, IEC61850標(biāo)準(zhǔn)是未來變電站發(fā)展建設(shè)的基礎(chǔ), 整個歐洲國家可以通過該標(biāo)準(zhǔn)的推廣應(yīng)用獲得經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上的效益, 并呼吁全面推廣應(yīng)用。
3.2電子式互感器
我國的電子式互感器實際是電子式電壓互感器、電子式電流互感器以及光學(xué)互感器的總稱, 它自IEC61850標(biāo)準(zhǔn)推廣應(yīng)用之際就一同試點應(yīng)用, 并與IEC61850標(biāo)準(zhǔn)一起成為數(shù)字化變電站的兩大核心特征。雖然目前我國的電子式互感器在實際工程中暴露出運(yùn)行不穩(wěn)定等一系列問題, 但不可否認(rèn)的是, 電子式互感器仍然被認(rèn)為是今后技術(shù)發(fā)展的趨勢, 這一點在行業(yè)里已形成共識。
歐洲國家的將電子式互感器統(tǒng)稱為“非傳統(tǒng)電磁式互感器”(NCIT, Non-Conventional Instrument Transformer), 憑借其優(yōu)越的性能被認(rèn)為是今后的發(fā)展方向。與之配套的合并單元數(shù)字化采樣技術(shù)、開關(guān)設(shè)備基于GOOSE報文的網(wǎng)絡(luò)跳閘技術(shù)等也被認(rèn)為是今后發(fā)展的趨勢。以電子式互感器和GOOSE應(yīng)用為基礎(chǔ)的過程層總線技術(shù)將成為歐洲乃至美國等國家今后發(fā)展的重點。
3.3其他技術(shù)
歐洲國家針對智能變電站還提出了如下技術(shù)發(fā)展方向: 變電站內(nèi)部數(shù)據(jù)的便捷交互(狀態(tài)監(jiān)測、設(shè)備自檢、遠(yuǎn)程調(diào)試和遠(yuǎn)程整定)、新的系統(tǒng)功能(同步向量、自動運(yùn)行、分布式狀態(tài)估計)、狀態(tài)監(jiān)測及評估、改進(jìn)的變電站站間閉鎖功能、系統(tǒng)和保護(hù)的即插即用、廣域保護(hù)和監(jiān)測、約束管理、柔性應(yīng)用和簡單的調(diào)試流程等, 這些新技術(shù)或者新功能絕大多數(shù)都是以運(yùn)行維護(hù)為基礎(chǔ)提出的。
我國的智能變電站由于具有系統(tǒng)性的特點, 使得其涉及的領(lǐng)域除了涵蓋上述所有技術(shù)及功能之外, 還具有更多智能化的功能, 因為我國的智能變電站是以智能化的一次設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備為基礎(chǔ), 通過規(guī)范信息的標(biāo)準(zhǔn)化采集、傳輸、接入, 構(gòu)建一體化監(jiān)控系統(tǒng), 從而實現(xiàn)全站信息的統(tǒng)一存儲、統(tǒng)一管理和統(tǒng)一分析, 也因此具備了更多智能化功能實現(xiàn)的基礎(chǔ)。
4存在的問題
我國的智能變電站已經(jīng)過多次改進(jìn)和完善, 總體水平得到有效提升, 但結(jié)合當(dāng)前的實際, 還存在以下問題:
1)一次設(shè)備智能化水平不高。
2)電子式互感器運(yùn)行的穩(wěn)定性較差, 且通信接口不規(guī)范。
3)變電站高級應(yīng)用功能實用化和智能化水平不高。
4)智能變電站跨專業(yè)之間的技術(shù)融合未能深入開展。
5)智能變電站運(yùn)行維護(hù)水平和檢修效率較低。
6)智能變電站自動化檢測調(diào)試能力不足。
對于歐洲國家, 當(dāng)前有過IEC61850工程建設(shè)的電力公司(如法國、西班牙等) 及設(shè)備廠家對于智能變電站發(fā)展建設(shè)中的問題都有強(qiáng)烈的感受, 主要表現(xiàn)在以下幾點:
1) 缺乏統(tǒng)一的IEC61850配置工具。IEC6850雖然制定了統(tǒng)一的信息模型及配置流程, 但對配置工具具體的技術(shù)要求卻沒有規(guī)定, 這也導(dǎo)致了配置工具之間缺乏互操作性。這一問題對于我國也同樣存在, 而且問題還更為突出, 因為我國變電站一次接線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)配置目前并未實際開展, 并未實現(xiàn)一次拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖SSD文件與ICD文件之間的融合及設(shè)備的關(guān)聯(lián)。
2)互操作性存在問題。歐洲國家由于對IEC61850標(biāo)準(zhǔn)理解存在差異, 在具體工程實施中存在一系列互操作問題。我國由于有統(tǒng)一的指導(dǎo)和協(xié)調(diào), 尤其是國調(diào)中心早期組織設(shè)備廠家開展的六次互操作試驗, 為當(dāng)前不同廠家之間的互操作奠定了基礎(chǔ)。
另外, 歐洲國家發(fā)展智能變電站還存在一些非技術(shù)因素阻礙, 如歐洲國家普遍認(rèn)為員工抵制、新技術(shù)缺乏(如通信技術(shù))以及設(shè)備及系統(tǒng)的生命周期較短將會是今后智能變電站發(fā)展存在的潛在問題和主要阻力。
5發(fā)展方向
歐洲國家建立了學(xué)術(shù)交流的智能變電站網(wǎng)站, 并于2013年11月26日-28日, 在德國法蘭克福召開了“下一代智能變電站”(Next-Generation Smart Substations)的研討會, 重點針對智能變電站投資、網(wǎng)絡(luò)安全、IEC61850標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用、電網(wǎng)通信、數(shù)據(jù)管理和分析及新能源集成等領(lǐng)域進(jìn)行了討論, 同時在會議結(jié)束后還召開了GOOSE和SV應(yīng)用的研討會。
2014年, 歐洲國家針對IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用, 于2014年10月15-16日在捷克布拉格召開了在智能電網(wǎng)架構(gòu)下, 推動IEC61850標(biāo)準(zhǔn)在輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)大規(guī)模應(yīng)用的研討會, 重點對IEC61850第二版的影響和應(yīng)用、基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、高級應(yīng)用功能、變電站運(yùn)行和維護(hù)、系統(tǒng)工具開發(fā)以及未來智能電網(wǎng)應(yīng)用進(jìn)行了討論。可以看出, 歐洲國家目前及今后一段時間的重點仍然是在新技術(shù)應(yīng)用的深入分析、理解及相關(guān)技術(shù)的探討交流上, 之后才會是IEC61850標(biāo)準(zhǔn)、電子式互感器等技術(shù)的大量推廣應(yīng)用。
對于我國, 我國智能變電站今后的發(fā)展重點一方面是要不斷改進(jìn)和完善當(dāng)前智能變電站存在的問題, 同時也會進(jìn)一步向著設(shè)備高度集成、系統(tǒng)深度整合、結(jié)構(gòu)更加開放、功能更加智能的方向發(fā)展, 并以此為導(dǎo)向, 開展系統(tǒng)高度集成、結(jié)構(gòu)布局合理、裝備先進(jìn)適用、經(jīng)濟(jì)節(jié)能環(huán)保、支撐調(diào)控一體的新一代智能變電站建設(shè)。
6結(jié)論
智能變電站就是未來的變電站。我國智能變電站的工程建設(shè)國際領(lǐng)先。我國將技術(shù)研究與工程建設(shè)相結(jié)合的發(fā)展模式是正確的。
當(dāng)然, 在總結(jié)我國智能變電站發(fā)展建設(shè)成就時, 也發(fā)現(xiàn)歐洲各電網(wǎng)公司或電力同行們的觀點能夠為我國智能變電站的發(fā)展提供補(bǔ)充和完善:
1) 注重底層技術(shù)的研究。建議進(jìn)一步深入基礎(chǔ)技術(shù)研究, 進(jìn)一步拓展研究領(lǐng)域, 為智能變電站的全面發(fā)展提供支撐。
2) 注重智能變電站全壽命周期成本的控制。建議智能變電站今后的發(fā)展要從全壽命周期進(jìn)行考慮, 實現(xiàn)從設(shè)計、建設(shè)、研制、檢測、調(diào)試和運(yùn)維等整個環(huán)節(jié)成本的最優(yōu)化。
3) 注重智能變電站運(yùn)行維護(hù)的便利性。建議從全站設(shè)計、設(shè)備研制和檢測調(diào)試環(huán)節(jié)均充分考慮運(yùn)維人員的建議, 積極開展運(yùn)維技術(shù)的相關(guān)研究, 促使智能變電站維護(hù)管理更加便利、高效, 這不僅可以降低變電站全壽命周期成本, 同時也能夠進(jìn)一步提升變電站運(yùn)行的安全性和可靠性。
4) 注重并推動新技術(shù)帶來的運(yùn)行和管理模式的轉(zhuǎn)變。建議結(jié)合我國智能變電站發(fā)展建設(shè)的實際情況以及新特點, 在專業(yè)管理和新技術(shù)應(yīng)用方面進(jìn)行綜合考慮, 實現(xiàn)智能變電站在管理和技術(shù)上的和諧發(fā)展。（樊陳 倪益民 申洪 劉有為 徐明 楊威）
原標(biāo)題:中歐智能變電站發(fā)展的對比分析
來源:電力系統(tǒng)自動化 試驗變壓器廠家 www.ypxs.net.cn 揚(yáng)州君昊電氣 轉(zhuǎn)載此文。- 上一篇：核燃料基地建設(shè)漸入佳境 濃縮鈾逐步走向海外 2015/8/25
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