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2013年, 国家电网公司入股葡萄牙国家电网公司(REN), 并由中国电力科学研究院与REN共同成立了研发中心(R&D Netster)。为进一步推进中欧之间的智能变电站技术的交流, R&D Netster 于2014年5月在里斯本召开了“未来变电站”的技术研讨会。欧洲各国电网公司、国际电力设备厂家、欧美技术专家等参与了会议, 国家电网公司也派出代表做了主旨报告, 共同对未来变电站的发展方向进行了探讨和交流, 并深入地了解到欧洲乃至美国等国家对未来变电站的发展思路。本文以此次研讨会的现场讨论为基础, 结合国内外的调研, 针对我国和欧洲变电站发展情况进行对比分析。
1、智能变电站内涵
2004年, 国家电网公司发布了《智能变电站技术导则》企业标准, 首次对智能变电站进行了明确和定义, 该定义作为智能变电站顶层设计, 对智能变电站的发展思路和建设理念提出了系统性要求。2012年, 该标准修订更新后升级为国家标准并正式发布, 为中国智能变电站的发展建设提供了指导,
国外对于智能变电站目前尚未有明确的定义和统一的认识, 但采用IEC61850 标准的变电站在欧洲总体上都被称为下一代变电站(Next Generation Substation)”。欧美各国也有着不同的称谓, Intelligent substation, Smart Substation和Substation of the future均被广泛采用, 但总体上来讲, Smart substation的提法正在被逐步接纳。对于智能变电站自身的内涵, 因各个国家的国情及自身发展重点存在差异, 更多地是关注局部或自身关注的领域, 这也意味着我国智能变电站的成果今后在国际推广时具有极强的适应性和兼容性。
2、发展现状
现阶段, 我国的智能变电站发展重点在于工程建设(电力需求持续增长), 当在经过几批次智能变电站试点工程的建设后, 我国的智能变电站进入新的阶段, 不再仅仅强调新技术的应用, 而是开始兼顾建设成本的问题, 因此, 占地少、造价省、效率高的新一代智能变电站成为了今后的发展方向, 其中配送式模块化变电站建设就是一种新的尝试和探索。我国发展智能变电站所产生的效益首先是能够为智能电网的发展建设提供支撑, 进一步保障电网运行的安全和可靠; 其次是技术的创新性, 能够提高变电站的整体技术水平, 最后才是经济性和便利性的考虑。
欧洲国家由于电力需求相对稳定, 电网建设速度较慢, 老站改造和升级的需求较为强烈, 积极采用新技术、新设备来提高变电站及电网的利用效率, 成为了其发展智能变电站的驱动力。欧洲国家的电网公司由于更多的是商业化运作, 因此, 在经济高效的驱动力推动下, 其发展智能变电站所获得的最直接的效益就是总成本的降低(这个成本既包含前期的设计和建设, 也包括后期的运行和维护)、其次是设备功能的集成(目的也是要便于操作和维护)以及服务质量的提升, 最后才是电网的可靠性、新能源的便捷接入和减少占地面积。
3、技术重点
3.1IEC 61850
IEC61850 标准自2004年发布以来就已在数字化变电站、智能变电站大量应用, 它已经成为我国智能变电站乃至新一代智能变电站建设的基础。欧洲国家由于需求、投资等方面的因素, 基于该标准的工程应用相对较少, 因此对此标准工程应用的推进力度较小, 但由欧洲34个国家的41家输电运营商(TSO)组成的欧洲互联电网组织ENTSO-E(European network of transmission system operator for electricity)则坚定地认为, IEC61850标准是未来变电站发展建设的基础, 整个欧洲国家可以通过该标准的推广应用获得经济和技术上的效益, 并呼吁全面推广应用。
3.2电子式互感器
我国的电子式互感器实际是电子式电压互感器、电子式电流互感器以及光学互感器的总称, 它自IEC61850标准推广应用之际就一同试点应用, 并与IEC61850标准一起成为数字化变电站的两大核心特征。虽然目前我国的电子式互感器在实际工程中暴露出运行不稳定等一系列问题, 但不可否认的是, 电子式互感器仍然被认为是今后技术发展的趋势, 这一点在行业里已形成共识。
欧洲国家的将电子式互感器统称为“非传统电磁式互感器”(NCIT, Non-Conventional Instrument Transformer), 凭借其优越的性能被认为是今后的发展方向。与之配套的合并单元数字化采样技术、开关设备基于GOOSE报文的网络跳闸技术等也被认为是今后发展的趋势。以电子式互感器和GOOSE应用为基础的过程层总线技术将成为欧洲乃至美国等国家今后发展的重点。
3.3其他技术
欧洲国家针对智能变电站还提出了如下技术发展方向: 变电站内部数据的便捷交互(状态监测、设备自检、远程调试和远程整定)、新的系统功能(同步向量、自动运行、分布式状态估计)、状态监测及评估、改进的变电站站间闭锁功能、系统和保护的即插即用、广域保护和监测、约束管理、柔性应用和简单的调试流程等, 这些新技术或者新功能绝大多数都是以运行维护为基础提出的。
我国的智能变电站由于具有系统性的特点, 使得其涉及的领域除了涵盖上述所有技术及功能之外, 还具有更多智能化的功能, 因为我国的智能变电站是以智能化的一次设备、网络化的二次设备为基础, 通过规范信息的标准化采集、传输、接入, 构建一体化监控系统, 从而实现全站信息的统一存储、统一管理和统一分析, 也因此具备了更多智能化功能实现的基础。
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