日前，美國總統奧巴馬訪華。中美兩國最高領導人會晤中，能源問題是重要話題。

  與此同時，一場由中國電器工業協會繼電保護及自動化設備分會主辦的有關智能電網的論壇正熱烈地舉行。

  “智能電網是電力工業將來的發展方向，這是毋庸置疑的。在變電環節，在智能電網規劃的推動下，未來數字化變電站將成為新建變電站的主流。”在2009年11月18日于北京舉辦的“智能電網與數字化變電站應用技術高級論壇”上，與會的業內人士及專家紛紛表示。

  我國的智能電網將走在世界的前面

  全球資源、環境、經濟等問題日益突出，可再生能源、分布式能源快速發展，世界各國面臨著可再生能源如何接入及充分利用等一系列問題，需要用智能化的技術和手段來應對目前面臨的各種挑戰。積極發展智能電網，適應未來可持續發展的要求，已成為國際電力發展的現實選擇。

  我國要打造的堅強智能電網是以特高壓電網為骨干網架，通過先進的設備技術和控制方法，實現安全、高效運行的電網。它既可以減少長距離輸電的損耗，也有利于風電、太陽能發電等間歇性能源的并網利用。

  專家指出，我國是堅強智能電網建設的先行者。為了解決我國能源主要分布地與主要消費地不一致和可再生能源發展的問題，近年來，國家電網公司一直在努力打造具有信息化、自動化、互動化特征的統一的堅強智能電網。

  其實，智能電網并非中國一家在做。在美國，今年奧巴馬總統上任之后即提出要建設智能電網。但是，那時美國所提的智能電網與我國不同，其重點是研發可再生能源和分布式電源并網技術；同時，發展智能電表，使消費者可以根據自身需要在不同價格時段使用電力。

  對于中國版“智能電網”，據江蘇省電力公司許曉慧博士介紹，已經在研究和實踐上取得不少進展。在大電網安全穩定控制上，對數字化電網、數字化變電站、電網調度可視化進行了大量研究和實踐。在輸電領域，許多指標達到國際先進水平，包括網域測量技術、傳感器技術和量測技術，這些是電網調度基礎，我們已經有700多套相量測量裝置安裝在電網，排國際第一位。

  長期以來，我們在重大科技項目方面往往只能對西方亦步亦趨，而這一次，我國走在了世界前面。

  新能源革命倒逼電網智能化，除了海上風電，開發青藏高原和沙漠地區的太陽能，通過大規模開發這些可再生能源，我們就可以從容應對礦物能源終將耗竭所帶來的危機。

  據業內人士透露，在應付新能源接入上，已采用基于電力電子技術的靈活交流輸電技術，電網安裝了以提高輸送容量為目標的固定拓撲裝置、對電網進行無功補償的發射器、提高電源接納容量和可再生能源即插即用的電網故障電流短路限制器等，正越來越多地發揮作用；數字化電網和電網調度上采用了一些關鍵技術，使數字化水平提高；數字化變電站建設上，已有70多座變電站投入運行，華東電網走在了前面；配電領域，上海電力<5.90 -0.17%>公司在鈉硫電池儲能、電動汽車充電研究領域走在前列，鈉硫電池已達650安時水平，今年完成中試，明年能夠在現場作示范工程。此外，用電領域，電力用戶信息采集系統在未來3～5年內會實現全面覆蓋和采集。

  許曉慧介紹，我國統一堅強智能電網戰略框架已經浮出水面。其中包括一個目標、兩條主線、三個階段、四個體系、五個內涵、六個環節。

  問數字化變電站為何物

  據介紹，數字化變電站技術是變電站自動化技術發展中具有里程碑意義的一次變革，其主要特征是“一次設備智能化，二次設備網絡化，符合IEC61850標準”，即數字化變電站內的信息全部做到數字化，信息傳遞實現網絡化，通信模型達到標準化，使各種設備和功能共享統一的信息平臺。這使得數字化變電站在系統可靠性、經濟性、維護簡便性方面均比常規變電站有大幅度提升。

  山東理工大學教授徐丙垠介紹，傳統的電網主要注重的是信息化傳輸，數字化變電站或數字電網注重的是實現信息的網絡交互，而升級后的智能電網則更加注重信息的互換互用以及功能的智能化應用。確切地說，智能化電網是在網絡信息交互共享的基礎上實現信息互用，這需要建立電力企業的大信息平臺，并在此基礎上逐步實現智能電網所要求的諸多強大功能。

  數字化變電站是由智能化一次設備、網絡化二次設備在IEC61850通信協議基礎上分層構建，能夠實現智能設備間信息共享和互操作的現代化變電站。與常規變電站相比，數字化變電站間隔層和站控層的設備及網絡接口只是接口和通信模型發生了變化，而過程層卻發生了較大的改變，由傳統的電流、電壓互感器、一次設備以及一次設備與二次設備之間的電纜連接，逐步改變為電子式互感器、智能化一次設備、合并單元、光纖連接等內容。

  徐丙垠指出，IEC61850將數字化變電站分為過程層、間隔層和站控層，各層內部及各層之間采用高速網絡通信。整個系統的通訊網絡可以分為：站控層和間隔層之間的間隔層通訊網，以及間隔層和過程層之間的過程層通訊網。

  站控層通信全面采用IEC61850標準，監控后臺、遠動通信管理機和保護信息子站均可直接接入IEC61850裝置。同時提供了完備的IEC61850工程工具，用以生成符合IEC61850-6規范的SCL文件，可在不同廠家的工程工具之間進行數據信息交互。

  間隔層通訊網采用星型網絡架構，在該網絡上同時實現跨間隔的橫向聯鎖功能。110kV及以下電壓等級的變電站自動化系統可采用單以太網，110kV以上電壓等級的變電站自動化系統需采用雙以太網。網絡采用IEC61850國際標準進行通信，非IEC61850規約的設備需經規約轉換后接入。考慮到傳輸距離和抗干擾要求，各繼電小室與主控室之間應采用光纖，而在各小室內部設備之間的通訊則可采用屏蔽雙絞線。

  清華大學電機系教授董新洲介紹，數字化變電站有3個技術特點。首先是一次設備的智能化。一次設備中被檢測的信號回路和被控制的操作驅動回路都采用微處理器和光電技術的設計，這使常規機電式繼電器及控制回路的結構簡化了，傳統的導線連接被數字程控器及數字公共信號網絡所取代。可編程控制器代替了變電站二次回路中常規的繼電器和其邏輯回路，常規的強電模擬信號和控制電纜被光電數字和光纖代替。尤其是電子式互感器的應用，克服了傳統互感器絕緣復雜、體積大且笨重。

  其次是二次設備的網絡化。變電站中常規的二次設備：故障錄波裝置、繼電保護裝置、電壓無功控制、遠動裝置、同期操作裝置、在線狀態檢測裝置等，都是基于標準化、模塊化的微處理機技術而設計制造，設備之間的通信連接全部采用高速的網絡，二次設備通過網絡真正地實現了數據、資源的共享。

  另外就是自動運行的管理系統。變電站運行管理系統的自動化包括電力生產運行數據、狀態記錄統計無紙化、自動化；變電站運行發生故障時，并且能夠及時地提供故障分析報告，指出故障原因及相應的處理意見；系統能自動發出變電站設備檢修報告。

  要想在變電站內一次電氣設備與二次電子裝置均實現數字化通信，并具有全站統一的數據建模及數據通信平臺，在此平臺的基礎上實現智能裝置之間的互操作性。在一、二次設備之間同樣實現全數字化通信，如果變電站內智能裝置的數量急劇增加，全站智能裝置必須采用統一的數據建模及數據通信平臺，才能實現互操作性。

  因此，無論從哪個方面，當前的數字化變電站從技術上來說，其突出成就只是實現了變電站信息的數字采集和網絡交互，毫無疑問，對于智能變電站來說是遠遠不夠的，因此說，數字化變電站作為二次系統發展的一個階段，在技術上還存在有很大的技術提升空間。

  了解到，我國電力企業每年的檢修成本是國外檢修成本的數倍甚至十多倍，節能增效作為各國所追求的目標，因而現階段，國家大力倡導“狀態檢修”的運行管理和檢修辦法，這相對以前的“定期檢修”優勢巨大，對于降低運行成本、提升供電可靠性無疑帶來具大的效益。而數字化變電站和設備的狀態檢修無疑是目前發展智能電網建設的最實際又最易見實效的兩個重要方面。

  任重道遠

  據了解，在我國，電力工業已經發展了幾十年，特別是改革開放30年以來，經濟得到了迅猛發展，這期間，我國的變電站都是“救火式”的發展，哪里需要就去哪里興建，非常的被動，導致業內對于變電站的規劃和設計都是從需求出發，并不是完全從安全運行的要求考慮，甚至在變電站的運行過程中出現的問題，都沒有辦法全部從根本上解決。而電力系統發展到今天，也已經逐漸趨于飽和，不可能再出現像前30年那樣每年都有較大的發展甚至翻番的狀況。

  董新洲認為，數字化變電站和目前提出的智能電網并不矛盾，可以說前者是后者的基礎，智能電網是更高一級的應用。數字化變電站要實現信息的大量集中，避免重復建設，這些資源和信息怎么進一步的應用，便是智能電網下一步要討論的問題。數字化變電站是要求信息用統一的規約去達到互聯、互通、互操作的目標，這個信息會延伸出更多的效益，減少工作人員的運行維護，提高工作效率。

  另外，數字化變電站的管理水平跟不上技術水平的發展。數字化變電站在投運以后，一線的檢修工程師和運行工程師，卻依然用傳統的管理變電站的方式去管理數字化變電站。因此，如何最大限度的節約成本、提高效率，以先進的技術促進先進的管理進步，是目前亟待解決的問題。

  統一堅強智能電網戰略框架中兩條主線是指，技術上體現信息化、自動化、互動化；管理上體現集團化、集約化、精益化、標準化。

  許曉慧指出，數字化變電站作為智能變電站的初級階段，兩者在應用中存在著很大差距。要達到國網公司提出的信息化、數字化、自動化和互動化智能電網目標，現階段的數字化變電站仍需要提升更優化的功能。而智能變電站與智能電網是相匹配的，現在的數字化變電站只是具備了智能變電站的一些基本條件。

  對于國家提出的“2020年建設堅強的智能電網”，業內人士認為不太樂觀，“一次設備的智能化就算從現在開始，至少也要3～5年才會出現比較成熟的技術，在試點運行中，還需要不斷改進，這個過程也要2～3年的時間。一個產品從研發到成熟再到工業應用需要5～8年，同時新設備的出現不可能一夜之間就能把老的全部拆掉，還需要循序漸進的逐年更換。”目前，一次設備中只有互感器有一些突破，并已投入運行，然而現在運用的電子互感器屬于電子式的設備，對運行環境的要求也較苛刻，在一次設備的惡劣環境中，電磁干擾以及環境的影響，對它的壽命和運行穩定性都是嚴峻的考驗。

  采訪中記者了解到，現在數字化變電站處于科技項目或者試點階段，各大電網公司還沒有大面積推廣，特別是一次設備智能化的實現都沒有哪一個公司把它作為強制性政策去實施。而電力系統是一個很保守的行業，更注重的是安全性和可靠性，新技術的使用到了決策層，要慢慢消化接受，等待更成熟的技術和產品出現才會逐步推廣。現在南方電網在數字化變電站的建設方面主要偏重二次設備網絡化的建設，如新建的變電站，在間隔層／變電站層等二次設備上面做一些嘗試，電子式互感器的大規模推廣仍然有待時日。