（轉(zhuǎn)）一二次設(shè)備走向融合帶給行業(yè)的思考

(2018-01-23 10:58:32)

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建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，設(shè)備是關(guān)鍵。國內(nèi)電力設(shè)備企業(yè)只有積極迎接智能電網(wǎng)帶來的變革，抓住機(jī)遇、接受挑戰(zhàn)，在不斷發(fā)展的過程中不懈努力，不斷提高，才能在中國智能電網(wǎng)建設(shè)中占據(jù)主導(dǎo)地位。

　　我國智能電網(wǎng)建設(shè)巨大的投資，為電力設(shè)備制造企業(yè)提供了強(qiáng)大的技術(shù)改造原動(dòng)力。國家電網(wǎng)提出2009～2020年分三個(gè)階段實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)遠(yuǎn)景規(guī)劃：

　　階段（2009年～2010年）預(yù)計(jì)投資5500億元

　　第二階段（2011年～2015年）預(yù)計(jì)投資2萬億元

　　第三階段（2016年～2020年）預(yù)計(jì)投資1.7萬億元

　　到2020年國家電網(wǎng)在智能電網(wǎng)建設(shè)方面總投資逾4萬億元。我國建設(shè)統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)的智能電網(wǎng)就要構(gòu)筑堅(jiān)強(qiáng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，需要大量的開關(guān)等設(shè)備，這無疑是電力設(shè)備制造企業(yè)的福音。隨著國家電網(wǎng)公司堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)計(jì)劃的實(shí)施，變電站將向智能變電站發(fā)展，一次設(shè)備要升級(jí)為智能電力設(shè)備，二次設(shè)備則成為智能控制單元，這是一個(gè)革命性的變化。

　  一二次設(shè)備融合產(chǎn)生新格局

　　智能電網(wǎng)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)一二次設(shè)備企業(yè)的大融合，而針對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)一次設(shè)備實(shí)現(xiàn)智能化，這將給整個(gè)一次設(shè)備領(lǐng)域帶來一次大變革。目前，一次電力設(shè)備的智能化已經(jīng)沒有技術(shù)瓶頸，通過軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)的升級(jí)都可以實(shí)現(xiàn)。智能電網(wǎng)要求建設(shè)一系列智能變電站，這對(duì)一次設(shè)備生產(chǎn)廠家是一個(gè)利好消息。

　　一二次電力設(shè)備融合步伐的加速將打破市場格局重新洗牌。國家電網(wǎng)公司已提出了設(shè)備全壽命周期管理，要達(dá)到這一目的，必須做到對(duì)設(shè)備狀態(tài)的完整把握。而現(xiàn)在一次設(shè)備與二次設(shè)備之間還是相對(duì)分開的，而未來在一次設(shè)備里，將含有部分二次設(shè)備的智能單元，這將打破現(xiàn)有設(shè)備制造企業(yè)的市場格局。與此同時(shí)，對(duì)整個(gè)二次設(shè)備領(lǐng)域而言，也是一次發(fā)展機(jī)遇。

　　由于二次與一次設(shè)備產(chǎn)業(yè)之間的界限越來越不明顯，二次設(shè)備的部分功能將轉(zhuǎn)移到一次設(shè)備之中，融合為更為集成化的智能單元。不同的是，智能單元中，如換了不同的運(yùn)行軟件，功能也表現(xiàn)得不同。這樣將對(duì)二次設(shè)備所有的設(shè)計(jì)技術(shù)起到推動(dòng)作用。二次設(shè)備在技術(shù)上也將實(shí)現(xiàn)整體突破，將更加“信息化和互動(dòng)化”，相應(yīng)技術(shù)的提升會(huì)增強(qiáng)設(shè)備的保護(hù)功能。同時(shí)，互動(dòng)性和關(guān)聯(lián)性也會(huì)更強(qiáng)，這表現(xiàn)為智能單元與相關(guān)設(shè)備的互動(dòng)、一次設(shè)備與二次設(shè)備的互動(dòng)，以及設(shè)備與用戶之間的互動(dòng)。如兩個(gè)保護(hù)單元，以前是你保護(hù)這條線路，我保護(hù)那條線路，但今后由于在一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)之內(nèi)，所以除了保護(hù)自己外，還要保護(hù)別人，關(guān)聯(lián)性和互動(dòng)性增強(qiáng)。

　　根據(jù)預(yù)測，二次設(shè)備終將發(fā)展成可即插即用的插件，但目前這還只是一個(gè)構(gòu)想，要達(dá)到這樣一個(gè)目標(biāo)，在數(shù)據(jù)的處理能力上還要大幅度提高。此外，二次設(shè)備也將借鑒一次設(shè)備，進(jìn)行自診斷和狀態(tài)監(jiān)測。通過一二次設(shè)備融合，才能夠?yàn)榭蛻籼峁┱w的解決方案。但融合并不是盲目地兼并或收購，而是實(shí)力強(qiáng)大的企業(yè)有所選擇地兼并或收購一些研究機(jī)構(gòu)或者制造企業(yè)，以彼之長補(bǔ)己之短，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)，這也是國外大企業(yè)走過的道路。

一二次設(shè)備融合面臨眾多挑戰(zhàn)

　　智能電網(wǎng)建設(shè)催生了一二次設(shè)備的融合。究竟什么才是真正的一二次設(shè)備融合呢？現(xiàn)在有一些企業(yè)將二次設(shè)備融合到斷路器中，即：將電子裝置布置安裝到斷路器中，將這種操作稱之為一種融合，這樣的融合存在一定問題，假設(shè)中置柜采用此種融合的斷路器，因?yàn)楣褡泳哂斜Ｗo(hù)、在線監(jiān)測、現(xiàn)場就地操作等智能化要求，如果在斷路器上將以上單元進(jìn)行融合，因斷路器機(jī)構(gòu)箱可利用空間很小，安裝存在一定的難度。其次，既便是能夠?qū)⒏鞣N智能IED融合到斷路器中，那么斷路器在工作位置時(shí)，從開關(guān)柜門外幾乎無法觀察和操作主IED上的按鈕；第三，如果將電子模塊安裝到斷路器內(nèi)部，因斷路器的操作振動(dòng)非常劇烈，對(duì)電子設(shè)備很容易造成損壞。因此，需要解決好緩沖方面的問題。除此之外，如果將各個(gè)智能模塊分布到機(jī)箱內(nèi)部，難免出現(xiàn)空間緊張的情況，一旦哪個(gè)模塊出現(xiàn)問題，進(jìn)行查找和模塊更換實(shí)屬不易。所謂融合就是要在不影響開關(guān)設(shè)備可靠性的前提下，將各種傳感器集成到開關(guān)的一次結(jié)構(gòu)件中，在必要的情況下設(shè)置前置數(shù)據(jù)處理電子模塊，盡可能將各功能單元以邏輯關(guān)系整合到主IED中，主IED的安裝位置應(yīng)易于觀察、易于操控、易于檢修。

　　實(shí)現(xiàn)一二次設(shè)備融合面臨眾多挑戰(zhàn)，要合理地將二次電子裝置融合到一次開關(guān)設(shè)備中并非易事，主要體現(xiàn)在一下幾個(gè)方面：

　　一是，如何與斷路器進(jìn)行融合；

　　二是，融合哪些內(nèi)容；

　　三是，針對(duì)傳感器與開關(guān)設(shè)備主部件之間的融合，存在性價(jià)比、技術(shù)、工藝等問題，究竟選用哪種方式更為適合；

　　四是，在各項(xiàng)功能都融合后，應(yīng)在何時(shí)何地進(jìn)行信號(hào)處理；

　　五是，如何防止信號(hào)傳輸過程中的干擾，并在傳感器電信號(hào)非常微弱而周圍電磁干擾很強(qiáng)的環(huán)境下，如何進(jìn)行信號(hào)分辨；

　　六是，融合和集成哪些設(shè)備元件，如何進(jìn)行成本核算。

　　開關(guān)設(shè)備長期運(yùn)行，產(chǎn)品的可靠性和運(yùn)維非常重要。尤其在如何確保產(chǎn)品的耐環(huán)境性、少維護(hù)和免維護(hù)方面，是長期以來業(yè)內(nèi)較關(guān)注的問題。

　　首先，在可靠性上，要保證設(shè)計(jì)可靠，并通過計(jì)算機(jī)分析的手段，保證在理論、設(shè)計(jì)上達(dá)到優(yōu)化程度。當(dāng)然，在開關(guān)配套廠商中也有很多*的配套件，尤其是絕緣件和部分導(dǎo)電件專業(yè)廠商已經(jīng)形成一定規(guī)模，他們?cè)谫|(zhì)量保證和可靠性方面較受業(yè)內(nèi)認(rèn)可。除此之外，在耐環(huán)境性上宜選用充氣柜，開關(guān)元件全部封閉在金屬柜體內(nèi)部，具有一定優(yōu)勢。

　　其次，針對(duì)開關(guān)領(lǐng)域目前熱點(diǎn)之一的全固體絕緣開關(guān)設(shè)備，由于技術(shù)難度較大，存在眾多難題和矛盾，不應(yīng)該帶著沒有解決的技術(shù)問題就去大面積推廣，需要在電氣性能、運(yùn)行維護(hù)等方面做更多工作，向免維護(hù)方向努力。

　　再次，在質(zhì)量方面，制造企業(yè)、配套件廠商在工藝和設(shè)計(jì)上要加大投入，采用自動(dòng)化程度高而先進(jìn)的設(shè)備，加大質(zhì)量保證籌碼。嚴(yán)把原材料進(jìn)廠檢驗(yàn)關(guān)口，避免采用劣質(zhì)原材料，對(duì)成品進(jìn)行各項(xiàng)試驗(yàn)，尤其是老化試驗(yàn)不可忽視。

一二次設(shè)備廠家需進(jìn)行技術(shù)的相互滲透

　　智能電網(wǎng)建設(shè)對(duì)一次設(shè)備的智能化具有一定挑戰(zhàn)性。針對(duì)開關(guān)設(shè)備而言，主網(wǎng)部分的智能化開關(guān)產(chǎn)品，雖在兩年前已有新品推出，但面臨如何保證每個(gè)廠商對(duì)裝有智能IED的產(chǎn)品實(shí)施全套型式試驗(yàn)的問題。目前，業(yè)內(nèi)針對(duì)高壓設(shè)備智能化方面涉及的工作內(nèi)容較多，但大多是只對(duì)IED單獨(dú)進(jìn)行電子產(chǎn)品的型式試驗(yàn)，由于EMC試驗(yàn)不能*等價(jià)地考核產(chǎn)品的實(shí)際工況，一二次設(shè)備進(jìn)行整機(jī)配套后，仍然出現(xiàn)電磁兼容問題。

　　在配網(wǎng)領(lǐng)域，要實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化，與主網(wǎng)的智能化相比較是有所區(qū)別的，要求也相對(duì)較低，配網(wǎng)領(lǐng)域的開關(guān)設(shè)備的智能化主要是滿足配電自動(dòng)化的要求。用于智能變電站的一次配電開關(guān)設(shè)備，除具備自動(dòng)化功能外，還應(yīng)具備一些在線檢測和專家診斷系統(tǒng)的功能，通過IEC 61850協(xié)議完成監(jiān)控、保護(hù)、數(shù)據(jù)傳輸。在電流互感器的選擇上，選用傳統(tǒng)的的電磁式互感器顯得不太合理。的電磁式互感器用于老式繼電保護(hù)系統(tǒng)，需要一定的功率輸出，而現(xiàn)代微機(jī)綜合保護(hù)裝置，只需要電流信號(hào)，無驅(qū)動(dòng)功率的要求。若選用電子式互感器則因成本高、可靠性較差等原因更不合理，那么是否可以采用1A或0.的電磁式互感器？這個(gè)問題很值得商討。電壓互感器仍應(yīng)以傳統(tǒng)的為主。對(duì)于需要嵌入到一次部件的其他傳感器而言，當(dāng)嵌入之后，傳感器是不是可靠，在嵌入的過程中，傳感器的性能有無變化，這些都需要深入研究。因此,要研發(fā)智能開關(guān)設(shè)備，開關(guān)廠商需建立如自動(dòng)化部、智能事業(yè)部等部門，同時(shí)培養(yǎng)相關(guān)人才，逐步推出產(chǎn)品，推廣使用。

　　開關(guān)設(shè)備智能化是電力行業(yè)發(fā)展的要求，也是未來產(chǎn)品發(fā)展的方向之一。現(xiàn)在開關(guān)企業(yè)雖然在一次設(shè)備方面下了很大的功夫，但就目前技術(shù)階段，質(zhì)量問題、耐環(huán)境性、少維護(hù)或免維護(hù)是決定設(shè)備能否安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵，智能化配置不當(dāng)，反而有可能會(huì)降低設(shè)備的可靠性。因此，業(yè)內(nèi)廠商要進(jìn)一步加大將傳感器嵌入到一次設(shè)備零部件中的研究，解決一次二次融合的工藝問題、精度問題及絕緣問題，一二次廠家在技術(shù)上還應(yīng)互相進(jìn)行深入地滲透。

為企業(yè)走出去提供契機(jī)

　　智能電網(wǎng)給設(shè)備企業(yè)帶來的變革，使未來中國可能會(huì)產(chǎn)生像ABB、西門子那樣的大型企業(yè)。國內(nèi)要出現(xiàn)這樣的企業(yè)，重要的一點(diǎn)是要進(jìn)行一二次設(shè)備企業(yè)的大融合。通過融合，才能夠?yàn)榭蛻籼峁┱w的解決方案。

　　現(xiàn)在通過智能電網(wǎng)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)一二次設(shè)備企業(yè)的大融合，為國內(nèi)電力設(shè)備企業(yè)走向世界提供了機(jī)會(huì),但融合并不是盲目地兼并或收購，而實(shí)力強(qiáng)大的企業(yè)有所選擇地兼并或收購一些研究機(jī)構(gòu)或者制造企業(yè)，以彼之長補(bǔ)己之短，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)，這也是成為大企業(yè)的必由之路。

　　當(dāng)前變配電行業(yè)正在向信息化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化方向發(fā)展，變配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也呈現(xiàn)出越來越復(fù)雜的特點(diǎn)。一二次設(shè)備的融合既是技術(shù)發(fā)展的趨勢，也是市場發(fā)展的必然結(jié)果。配電一二次融合需要全國一二次廠家聯(lián)合起來，共同研究、探討，避免做重復(fù)的研究，每個(gè)廠家和相關(guān)研發(fā)人員都可以在一二次設(shè)備融合創(chuàng)新和行業(yè)發(fā)展中貢獻(xiàn)自己的力量。