智能化变电站中智能化终端应用

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摘要:如同产业革命，变电站技术的发展变迁，也是一个不断从功能低级走向功能高级，从庞大体积变为精细集约，从繁杂凌乱化为简单有序的过程！变电站调试技术也应随着变电站的技术革命相应提高，以符合现代化变电站的安装调试需要。

关键词：智能变电站智能开关终端开关控制

中图分类号：TM63 文献标识码：A

1引言

当前，建设数字化变电站已经成为全世界对变电站发展趋势的一个不容置疑的公式。据不完全统计，至2009年6月，我国已投运的数字化变电站达到28座，目前在建的数字化变电站已接近40座，且在规划的数字化变电站还在不断增加。

数字化变电站从本质定义的角度来说，正如有关文献所指，其主要特征是“一次设备智能化，二次设备网络化，符合IEC 61850标准”，即数字化变电站内的信息全部做到数字化，信息传递实现网络化，通信模型达到标准化，使各种设备和功能共享统一的信息平台。如今，数字化变电站在业内已深入人心，并为逐渐发展其完全应用而努力。

2智能变电站的组成特点

智能变电站由电子式互感器，智能化开关设备，网络化的二次设备，IEC61850的应用四部分组成，根据IEC61850标准的描述，变电站的一、二次设备可以分为站控层（变电站层）、间隔层、过程层三层。过程层主要是指变电站内的变压器和断路器、隔离开关及其辅助触点，电流、电压互感器等一次设备。变电站综合自动化系统主要指间隔层和站控层。间隔层一般按断路器间隔划分，具有测量、控制元件或继电保护元件。测量、控制元件负责该间间隔的测量、件事、断路器的操作控制和联闭锁以及时间顺序记录等，保护元件负责该间隔线路、变压器等设备的保护、故障记录等。

3智能化开关终端

3.1智能化开关设备组成及特点

智能化开关，配有电子设备、数字通讯接口、传感器和执行器，不但具有分合闸基本功能，而且在监测和诊断方面，具有附加功能的开关设备。

开关设备(包括断路器和刀闸)的智能化是过程层数字化的重要组成部分.

开关控制数字化，即在断路器和刀闸机构中安置智能终端与间隔级设备间通过数字信号传递信息。二次设备通过数字信号发送分合闸命令给断路器和刀闸。

智能化控制柜即为智能化开关的信息心脏，具有以下特点：

测量数字化

控制网络化

状态可视化

功能一体化

信息互动化

3.2开关智能终端

装置功能见图1

图1智能终端功能

图2 智能终端实物图

开关控制器，从属于智能终端设备（Intelligent Electronic Device 简称(IED)一种带有处理器、具有以下全部或部分功能的一种电子装置：（1）采集或处理数据；（2）接收或发送数据；（3）接收或发送控制指令；（4）执行控制指令。如具有智能特征的变压器有载分接开关的控制器、具有自诊断功能的现场局部放电监测仪等）。智能终端是存在于过程层设备中，实现使用一个间隔的数据并且作用于该间隔一次设备的功能，即与各种远方输入/输出、传感器和控制区通信。

图3 智能终端分布层

间隔级智能终端的主要思想是把间隔级设备下放至过程层，由智能化的间隔级设备同时担负过程层设备的数字化功能。ABB的基于REF542、SIEMENS的基于SIPROTEC4的智能开关柜均基于此思想。

这种方案的最大优点在于基于成熟的间隔层数字化技术，能在大量减少电缆、节约占地、提升数字化水平的同时，满足可靠性和稳定性的要求。

3.3国内外智能终端发展现状

国外智能化开关设备发展方向为小型化、智能化，以下为国外各厂家开发的智能开关：

*ABB：PASS(Plug&Switch System)

*Mitsubishi:MITS(Mitsubishi Information Technology Switchgear)

*SIEMENS：HIS (Highly Integrated Switchgear)

近年来国外各大开关厂家均推出了小型化和智能化的新型GIS，均采用了类似REF542这样的保护、测量和GIS智能控制一体化装置。

国内的高压开关设备厂家也急于提升开关设备的智能化水平。一、二次厂家的整合和合作是国内开关智能化的必然趋势。间隔级智能终端，把保护、测控和GIS控制功能整合在一起，研制了针对GIS智能控制：测（ECT、PT）、控（位置）、监测相对独立、后台统一的装置。（见图3）

图4国内智能开关柜方案

此方案将保护、测控和GIS智能控制集成于智能控制柜中，安放在GIS室，对下与GIS机构通过标准化的接插件连接，优化了二次回路的设计，对上直接通过光纤与主控室连接。构成了基于一次设备智能化的数字化变电站。

4智能化开关终端的优势

1、节约了电缆等设备投资以及相应的施工投资；

数字化变电站建设的一个主要现实目标是为了减少变电站内控制电缆的数量，一方面由于原材料的涨价，电缆成本越来越高，一方面，光缆电磁兼容性能远好于电缆，能显著提高变电站内信号传输的可靠性。另外，变模拟信号为数字信号能大大增加传输的带宽和信息量。

2、节约了保护小室及主控室等的占地面积和投资；

应用智能化GIS控制柜使得保护控制下放成为可能，从而能够显著减少保护小室和主控室的占地面积，这对一些需要尽量减少变电站土地的城市变电站和地下变电站来说有明显的效益。

3、GIS智能控制柜优化了二次回路和结构；

原来由于一次和二次的专业细分，使得原传统汇控柜内的许多功能与保护控制二次中的功能相重复，例如防跳、压力闭锁、三相不一致等等。基于一二次整合的GIS智能控制柜能够有效地取消和简化冗余回路，提高了整个二次回路的可靠性。

智能控制装置提供了系统的交互性；

引入智能控制装置以后，友好的中文液晶人机界面以及丰富的自检和就地操作报告功能，使得运行维护人员无论在就地还是远方都能及时了解GIS的运行情况。

5、联调在出厂前完成，现场调试工作量减少；

传统方案中，一次设备和二次设备的电缆连接和调试只能到现场后完成，调试周期比较长，新方案中一二次设备联调在厂内完成，到现场后调试工作量极小。能够显著地缩短投运周期。

6、一次二次联合设计，减轻了设计院的负担；

原来一次和二次设备分别有双方厂家分别出图，中间的电缆信号连接由设计院完成，应用一二次结合的新方案后，由两个厂家联合出图并对图纸的正确性负责。

7、基于通讯和组态软件的联锁功能比传统硬接点联锁方便；

智能控制装置能够采集到间隔内所有刀闸位置，且间隔间也有光缆连接，所以可以方便地实现基于软件和通讯的联锁，能显著减少机构辅助接点数量，提高系统的可靠性。

8、缩小了与互感器的电气距离，减轻了互感器的负载；

新方案下互感器与保护控制设备的电气距离大大缩短，使得互感器的容量选择更为容易，也为小功率互感器（LPCT）的应用创造了条件。

5结语

智能化开关设备基于成熟技术的GIS智能控制柜可以大规模的推广。

基于IEC61850的具备PISA接口的智能化断路器的正在开发。是变电站自动化技术的发展方向和必然趋势，智能开关设备的技术研制，只是手段，而不是最终目的，此项工作是一个不断发展的过程。

参考文献：

[1]智能电网与数字化变电站

[2]数字化变电站技术丛书成果与展望分册 郑建平

[3]数字化变电站技术丛书测试分册 高新华

[4]数字化变电站技术丛书制造分册 段新辉

[5]数字化变电站技术丛书安装调试分册 钟连宏

[6]智能变电站应用技术培训教材

作者简介：于林（1981-）甘肃 兰州 助理工程师甘肃送变电工程公司电气试验室，研究方向为智能变电站调试研究

尚镇（1976-） 甘肃兰州助理工程师甘肃送变电工程公司电气试验室，研究方向为智能变电站调试研究