关于智能电网变电技术与二次系统的探讨

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇关于智能电网变电技术与二次系统的探讨范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

【摘要】智能化的一次设备（如光纤传感器、智能化开关等）、网络化的二次设备、符合IEC61850标准的通信网络和自动化的运行管理系统，是智能变电站最主要的技术特征。根据二次接入设备的要求，输出相同或不同的数值和开关信号，同时可接收二次设备的输出信号，至智能化一次设备。本文对智能电网变电与二次系统进行了探讨。

【关键词】二次设备；智能电网；传感器

1.智能变电站设备

1.1 电子式互感器

传统电磁式互器由于使用了铁芯，不可避免地存在饱和及铁磁谐振等问题，难以实现大范围测量，同一互感器很难同时满足测量和继电保护的需要。电磁式电流互感器二次回路不能开路，电压互感器二次回路不能短路，否则将危及人身及设备安全。电磁式互感器由于绝缘降低，运行中经常发生爆炸现象，危及电力系统安全运行。

针对传统电磁式互感器的缺陷，电子式互感器逐渐受到国内外的广泛关注。电子式互感器分为有源与无源两种，其中全光纤电流互感器为无源型，它基于磁光法拉第效应原理，采用光纤作为传感介质，不存在铁磁共振和磁滞后饱和，同时具有频带宽、动态范围大、体积小、重量轻等优点[1]。电子式电流/电压互感器（ECT/EVT）与保护设备的接口实现途径，从系统可靠性和技术发展两个方面考虑，一般采用数字化。即：对ECT/EVT所输出的电流、电压信号进行就地数字化后，通过光纤、合并单元、网络设备等传输至保护、测控设备。采样值数字化传输是数字化变电站区别于当前变电站自动化系统的重要技术特征之一。

1.2 智能开关设备

与常规变电站开关设备相比，智能变电站在应用方面进一步加大了开关设备信息化。智能化的开关设备将监测更多设备自身状态信息，全面实现对开关设备的物理状况、动作情况、运行工况等方面的信息化实现；在自动化功能方面，进一步实现智能化，在控制功能、状态自检测、状态检修等方面实现智能化控制操作；设备信息及智能功能，可通过网络实现与上级系统及其它设备的运行配合，自动化程度更高，具有比常规自动化设备更多、更复杂的自动化功能；具备互动化能力，与上级监控设备、系统及相关设备、调度及用户等及时交换信息，分布协同操作。

智能开关设备[2]是将信息技术、传感器与传统高压电器组合，用计算机、信息技术、新型传感器和电力电子技术建立断路器的二次系统，形成具有智能功能的高压电器。其主要特点如由微机控制、电力电子组成的执行单元，可按电压波形控制跳、合闸角度，精确控制跳、合闸过程的时间；新型传感器与微机相配合，独立采集运行数据，可早期检测设备缺陷进行故障预报；采用传感器技术对高压设备的运行状态进行记录、分类和评估，为设备维护、维修提供决策。监测信息量最大化、判定方式多样化、综合监控手段和专家人工智能方法等可使对故障的判定更加准确和及时。采用网络连接技术，整体信息共享，在断路器与断路器、断路器与间隔层、变电站层之间建立标准化的通信网络，是故障诊断和状态监测的重要基础之一。

未来智能开关设备的特点及功能主要有：

①智能操作功能

智能开关设备可直接处理设备信息并独立执行本地功能，如采集开关设备运行状态信号、控制操作等功能。

②智能控制功能

智能开关设备的智能控制功能应能实现在最佳状态进行开断，按电压波形控制跳、合闸角度，精确控制跳、合闸时间，减少瞬时过电压，并能实现定相位合闸、定相位分闸，按照指定的程序顺序控制。

③开关设备工作状态的在线监测与诊断功能

在线监视功能应能实现对设备的各项电性能，磁性能、温度、开关机械和机构动作情况进行在线监视，以满足状态检修、状态监测以及状态评估的需要，并据此提出检修计划，安排实施。

④功能集成

具有保护、测控、录波、测量计量功能。

⑤开关设备的数字化通信接口

智能开关设备应具备数字化通信接口，以IEC61850通信规约接入变电站自动化系统。具备设备就地调试、打印的接口等。

2.相关技术与二次设备

2.1 在线监测技术

以往对于变压器、断路器等变电站一次设备的工作状况多年来普遍采用对设备进行定期检修预试制度，即定期停电后进行预防性试验（离线）来掌握其信息以决定能否继续运行，存在需要停电、试验真实性和实时性差等缺点。

智能变电站在线监测[5]与故障诊断系统是通过在线监测各种变电设备的状态参数，反映设备健康状况，实现变电设备状态的在线监测，同时采用专家分析系统进行科学的诊断和分析，以及时发现设备运行中的异兆，发出报警，避免发生设备事故，并可为设备状态检修提供基础数据；系统投入实际运行后，可以延长预防性试验的周期，替代预防性试验。

智能变电站在线监测系统采集变压器、断路器&GIS、电流互感器、电压互感器等主要高压设备状态信息，进行数据采集、实时显示、诊断分析、故障报警、参数设置等，实现对变电站电气设备状态在线监测的系统化和智能化，使其具备自身状态信息管理、诊断、评估和控制的功能，通过与智能综合组件结合或集成，构成具有测量、控制、保护、计量和监控功能的统一实体实现其智能化。同时，进行可视化展示并发送到上级系统，为智能电网实现基于状态检测的设备全寿命周期综合优化管理提供基础数据支撑，全面提升设备智能化水平，实现电网安全在线预警和设备智能化监控。

2.2 合并单元

合并单元作为数字互感器、智能化一次设备、智能化二次保护、测控和计量设备的中间连接环节，其主要功能是接收一次设备的信号，并对采样的数据进行汇总。根据二次接入设备的要求，输出相同或不同的数值和开关信号，同时可接收二次设备的输出信号，至智能化一次设备。

2.3 网络化的二次设备

智能变电站系统网络化的二次设备架构采用三层网络结构：站控层、间隔层、过程层。

站控层[6]包括监控主机、远动通信机等。站控层由计算机网络连接的系统主机、工作站、远动主机、保护信息子站等设备组成，提供变电站内运行的人机联系界面，实现管理控制间隔层设备等功能，形成全站监控、管理中心，并可与调度中心、集控中心、保护信息主站通信。智能变电站相比传统变电站，整个站控层网络采用IEC61850通信标准，其模型描述能力大大提高、装置互操作性大大增强。

间隔层一般按断路器间隔划分，具有测量控制单元或继电保护元件。站控层、间隔层设备组双光纤以太网，间隔层保护测控设备直接连接到站控层网络中。间隔层由各种不同间隔的装置组成，这些装置直接通过局域网络或者串行总线与变电站层联系；也可设有数据管理机或保护管理机，分别管理各测量、监视元件和各保护元件，然后集中由数据管理机或保护管理机与变电站层通信。

过程层是一次设备与二次设备的结合面，或者说过程层是指智能化电气设备的智能化部分。过程层的主要功能分为三类：实现运行电气量检测；运行设备状态检测；操作控制命令执行。智能断路器或紧凑型断路器设备、数字互感器及变电站中低压侧的保护测控一体化，实现了变电站机电一体化设计。

3.总结

本文通过对智能电网变电设备与技术的探讨，得出结论，实现智能化变电站对我国变电站的自动化运行和管理会带来深远的影响，具有重大的技术和经济意义。

参考文献

[1]谭文恕.变电站通信网络和系统协议IEC61850介绍[J].电网技术，2001，25（9）：8-9.

[2]高翔.数字化变电站应用技术[M].中国电力出版社，2008.