智能化变电站技术

智能化变电站技术

李福荣

广州市电力工程设计院有限公司510000

摘要：目前，智能化变电站技术发展迅速，很多地区都在开展建设，并取得了一些成果和经验。智能化变电站已成为电网行业的发展趋势，了解和掌握智能化变电站相关知识及其原理已经迫在眉睫。文章陈述了智能化变电站的技术要求及其发展近况，并与传统常规变电站进行对比，分析了智能化变电站中自动化系统的原理结构及智能电气一次设备的技术原理等，使读者对智能化变电站技术有初步的认识和理解。

关键词：智能化变电站；智能化电气一次设备；智能化变电站自动化系统

在智能用电方面，我国科研人才在不断地摸索实践寻找前进道路，通过在近几年的技术探索和项目研究中积累了一定经验，形成了对智能用电的初步认识。智能用电是依托高效安全电网和现代管理理念，通过应用高新型通信技术，构造覆盖区域内的通信网络以达到高效控制、服务快捷的用电生活模式。这就使得智能用电需要大量的智能终端来更好地控制和掌握电力。而智能化变电站技术及继电保护技术的应用能够有效地保证区域内的电力输送安全，以达到高效的电力资源分配目的。

1.智能化变电站技术

智能化变电站不同于传统的变电站，它通过计算机技术的应用完成对信息的收集、分析、处理等操作，结合网络通信技术将变电站之间的信息传递进行网络化传播并进行数据分析；通过数字化信息采集，能够确保收集信息所要求的精确度，对区域内的变电站实现分层控制，实现上级变电站控制处理区域内的变电站，通过不同的智能化变电站配置对不同组别的信息流的分析处理，实现数据处理分析有条不紊地进行，通过信息网络的构建实现区域间各信息流之间的交互传递，达到对电流宏观调控的智能化，实现高效的电流调控分配效果。

2.智能变电站自动化系统

站控层：一体化监控系统及智能高级应用，比如：智能操作票、源端维护、智能告警、故障信息综合分析决策、一次设备状态可视化、顺序控制、一体化五防。一体化监控系统支持各种数据的接入、存储与快速高效的检索，主要采用统一建模的思想和方法，将在线监测、保护、测控、通信、计量、直流辅助系统、环境监测、视频、安防、环境参量等数据模型标准化。在保证基础数据的完整性及一致性基础上，建立统一的全景数据处理平台，为各种智能应用提供标准化规范化的信息访问接口。

间隔层和过程层包括高压保护装置、测控装置、合并单元、智能终端和电子式互感器、工业以太网交换机。

测控装置：以变电站内一条线路或一台主变为监控对象，既采集本间隔的模拟量、开关量信息，也可与其他测控装置通讯，同时通过双以太网接口直接上网与站级计算机系统相连，构成面向对象的分布式变电站计算机监控系统。它既支持传统电磁式互感器，也支持电子式互感器。

合并单元主要用于智能变电站电子式互感器或常规电磁式互感器信息采集和合并，并以确定的数据品质传输到电力系统电气测量和继电保护设备。装置通常能支持12个输入通道和至少8个sv输出端口；支持光纤接口、常规电磁式互感器、模拟小信号的输入或混合输入。

智能终端装置具备断路器跳闸回路、断路器合闸回路，支持保护的跳闸、合闸、重合闸等GOOSE命令，支持测控的遥控分、合等GOOSE命令。具有自保持功能、压力监视及闭锁功能、跳合闸回路监视功能、各种位置和状态信号的合成功能。与分相或不分相操作的断路器配合使用。

3.智能化变电站架构

3.1智能化电气一次设备

智能化的电气一次设备是智能化变电站的重要组成部分。智能化一次设备运用传感器和智能电子装置（IntelliegentElectronicDevice，IED），将状态监测、测控保护、信息通信等技术与原电气一次设备技术有机地结合，具有测量数字化、控制网络化、状态可视化、功能一体化等特征。通过先进的状态监测手段和可靠的自评价体系，智能化一次设备可以科学地判断一次设备运行状态和识别故障早期征兆，并根据分析诊断结果合理安排检修、调整运行方式，在发生故障时对设备进行故障分析、诊断和评估。国际上关于智能一次设备的研究方面，欧美等发达国家使用了新的诊断工具和方法来评估运行中设备的预期使用寿命、风险和维修策略，智能检测装置已有较多应用，有较多成功预报设备故障的范例。具有一次设备、二次设备生产能力的公司形成了一次设备和二次设备不断融合的科研成果和产业，同时逐步向智能化方向发展。

3.2智能高压开关设备

智能高压开关设备整体上包括开关设备本体和智能组件，在开关设备本体上安装各种传感器和操作机构。传感器通过感知开关设备本体的各种状态参量，以数字模拟的方式传送给智能组件及其他系统，以实现对高压开关设备的实时监测，同时智能电网的相关系统能对智能组件发出指令，对开关设备操作机构进行操作。高压开关设备智能化技术随着智能电网建设的逐渐发展，目前部分厂家已经实现了传感器、智能组件在高压开关上的集成设计，并在试点工程中得到应用。部分改造工程中高压开关设备通过在原有一次设备上加装传感器、智能组件等实现状态在线监测及智能化。

3.3电子式互感器

电子式互感器分为有源式和无源式，在高压侧需要电源为电气元器件供电的称为有源电子式互感器，在高压侧不需要电源的称为无源电子式互感器。有源电子式互感器的高压侧需要完成信号的模数转换及电光转换，高压侧电子电路供能技术十分关键。常见的供能方式有激光供能和母线取能，激光供能方式的电源能力供给稳定，但光电元器件寿命有限且价格较高；母线取能方式是利用电磁原理供能，缺点是母线未供电时无法供能，目前已有个别厂家研制出启动电流非常小的母线取能技术。

4.智能化变电站中二次继电保护技术的应用

4.1智能化监控设备

智能化变电站因其自身的工作特性容易在工作过程中发生突发状况，这就需要在变电站的实际工作过程中进行第一手的信息资料收集，通过建立智能化的监控系统，完成对变电站中各工作元件的监控，通过合理的监控，能够收集过去的运行资料及现有的运行状况。通过信息的收集处理备份，能够有效地完善智能化变电站的工作模型，便于其他人员进行日常检修。其监控模式具体如下。在智能化变电站的监控系统根据其自身工作的特殊性，形成具有集中监控、统一管理的监控模式，这就使得智能化变电站监控系统在实际上是基于变电站的基本构造，所形成的一个多级分布式的计算机监控网络，其主要部分一般由监控中心（SC）、监控站（SS）、监控单元（SU）三部分组成。监控单元直接与通信电源相连接，监控单元与监控站直接相连，监控中心直接与监控站相连。通过监控系统之间的信息处理备份，能够有效地根据变压站工作现状发现其中所隐藏的风险，从而进行有效的规避风险。

4.2自适应继电保护技术

自适应继电保护技术的的实际应用能够加强继电保护技术的实现保障。通过对智能化变电站使用自适应继电保护技术，能够有效地进行故障的诊断与检测，通过对系统缺陷的排查及系统优化。对各种变压仪器设备通过严格有效的管理与维修，使得变压站在国家智能电网的运转过程中能够高效率、稳定安全地运行。通过数据分析，工作人员及时对预警的通信电源监控单位进行检修，清楚了暗藏的故障，使得被动地抢修方式改变成主动地维修方式。这就保证了电力系统能够最大地规避风险，为国家减少了经济损失，促使区域间更好的能量交流，给当地区域提供更好地电力保障。

结论

智能变电站技术的应用，提升测量精度，提高信息传输可靠性，通过应用智能变电站相关技术，实现电网运行数据的全面采集和实时共享，支撑电网实时控制、智能调节和各类高级应用。当然，智能化变电站运行经验不足，应用发展中会遇到一些新的问题，这就有待进一步深入研究和解决。

参考文献

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［2］杨德昌，李勇，CRehtanz，等中国式智能电网的构成和发展规划研究［J］电网技术，2009（20）

［3］李瑞生，李燕斌，周逢权智能变电站功能架构及设计原则［J］电力系统保护与控制，2010（21）

［4］钟群超智能化在变电所中的运用［D］杭州：浙江大学，2012