智能变电站技术及其应用

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摘要：智能电网是现代电网的主要发展方向。智能变电站的构建是实现智能电网的基本前提，智能变电站的关键技术及构建方式是衡量智能变电站水平的基本要素。本文结合自身经验简单的介绍了智能变电站的特点及优点，并阐述了其关键技术及应用，望能促进我国智能电网的发展。

关键词：智能变电站；技术；应用

中图分类号：C35文献标识码： A

引言

未来电网发展的必然方向就是智能电网，我国对于智能电网的建设已进入了一个全新新时期。智能变电站作为电网的重要组成部分，其智能化的建设实现将对建设整个电网智能化起到关键作用。而保证智能化变电站智能化目标实现的关键因素就是其应用技术的运用，因此，通过对智能化变电站应用技术的探讨进而提高其运行水平和社会效益对整个国家电网来说具有积极意义。

一、智能变电站的概念

《智能变电站技术导则》对智能变电站进行了定义，智能变电站是采用先进的智能设备，通过数字通讯技术的辅助，根据需要对电网进行自动控制、智能调节以及在线分析决策等工作的具有高级功能的变电站。智能变电站的智能实际上是指变电站像人一样可以进行自我调节，这一点是智能变电站和数字化变电站最大的区别。数字化变电站主要强调实现变电手段的数字化，但是，目前我国电网经历了一段时期的发展，已经达到了一定的水平，简单的数字化要求已经不能满足电网的进一步提升，在建设坚强智能电网的规划和目标下，智能变电站更加符合我国电网的发展前景，因此应运而生。智能变电站是一种可以实时进行信息采集、测量、控制、保护和检测等，实现自动控制、智能调节、在线分析决策和协同互助等功能的新型变电站管理模式。智能变电站比数字化变电站更加先进和智能，更加能够满足智能电网的建设要求。

二、智能变电站的特征及系统架构

智能变电站是指采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，可实现全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化，具备信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等五大功能，且支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。

（一）、主要特征

一次设备智能化：目前通常采用常规一次设备通过智能组件相互组合，实现测量数字化、控制网络化、状态可视化、信息互动化。一次设备和二次设备之间用光纤通过点对点或组网的方式传输采样值、跳合闸命令、告警及闭锁信息等。二次设备网络化：站控层网络主要传输站域及区域信息，过程层网络分为GOOSE网和SV网，GOOSE网传输开关量、跳合闸信号等控制命令，SV网主要实现采样值传输。信息共享标准化：统一变电站数据源，以统一标准的方式实现变电站内的信息交互和信息共享。设备检修状态化：建立在设备状态有效监测基础上，根据监测和分析诊断的结果安排检修时间和项目，改善设备运行性能，提高经济效益。设备操作智能化：利用智能控制单元操作一次设备，实现远程操作和程序化控制，提高设备运行效率和维护管理水平。

（二）、智能变电站的设备架构

（1）站控层。站控层设备包括变电站监控系统、远动通信主机、对时系统等，实现面向全站设备的监视、控制、报警及信息交互功能，完成数据信息采集、操作闭锁，以及相量采集、电能量采集、保护信息管理等相关功能。（2）间隔层。间隔层设备一般包括继电保护装置、测控装置、故障录波等二次设备，通过网络通信方式从过程层获得模拟量、状态量并进行控制。（3）过程层。过程层包括变压器、断路器、隔离开关、电流/电压互感器等一次设备及其所属的智能组件以及独立的智能电子设备，主要完成与一次设备相关的功能。

三、智能变电站的技术应用

（一）、一次设备运行

智能变电站其主要特点就是设备操作智能化，设备可实现无缝连接，自动化水平有所提高。特别是在设备上采用了微机、电力电子技术等新型传感器技术使得设备能够自动根据电压波形图调整电压，把握跳合闸时间，从而确保电压稳定正常。对于一次设备运行和维护主要包括以下几个方面。

1）电子式电压互感器。当电压不平衡时，如果一相为零，如果另两相电压不升高，则为一相采集异常，如果另两相电压升高或升高为线电压，则为一相接地故障。如果合并单元采集器出现问题，则造成问题的可能原因是光纤回路和采集器发生故障。遇到数据采集异常时采取防止保护及自动装置误动的技术措施从而确保计量不出现异常和遗漏。2）电子式电流互感器。电子式电流互感器本体发热，装置内部有放电声或者异常声音，采集灯显示异常信号。出现以上情况时应向相关部门汇报，并联系生产厂家进行更换处理。在进行更换时应注意如果互感器出现问题只需替换电子互感器不需要替换合并单元。为了避免影响电子式互感器寿命，在停电检修时，应先关闭合并单元电源。送电前应先将电源合上，避免激光电源长期工作。3）智能断路器。对于智能断路器主要包括气体的检漏和SF6含水量检测。对于气体的检漏要使用专用的检漏仪，防治焊缝、密封面和管路接头处密封不严或有裂缝情况的出现。在设备运行时，如果设备内部发生闪络等现象，会导致SF6分解出多种产物；加上由于大气中的水份渗透到绝缘中。这些情况会造成设备内部形成较高的含水量。

（二）、设备在线监测技术的应用

进行智能设备状态的在线监测，能够有效的进行变压器油色谱、铁芯电流接地、SF6气体密度、压力等情况的监测。相对而言技术较为成熟，能够准确的测量结果。开关行程及断路器接头温度等监测，应结合原理与实际情况进行进一步的研究。目前在线监测技术的应用，整体应用效果较为普通，监测系统的可靠性较一次设备自身可靠性而言较差，主要表现在传感器的接头易受损，长期运行条件下，监测精度逐渐下降，数据可信度不能保证。

（三）、光纤技术和设备集成在智能变电站中的应用

在智能变电站中通过充分利用光纤技术来实现各个层次之间的内部局域网管理功能。光纤技术使一次设备层、二次设备层与控制中心之间的数据和信息的传输更加顺畅和稳定，使变电站各个层次之间的数据和信息传递也更加安全和可靠。同时，计算机技术的快速发展让设备集成得以实现，智能变电站中各类监测、管理和控制设备的高度集成化不仅节约了设备占用空间，还缩短了工程时间，更降低了设备安装成本。智能变电站集成了大量先进、可靠、环保的设备，在保证变电站安全平稳运行的同时提高了工作效率，带来了更为可观的经济效益。

（四）、智能变电站高级应用

智能变电站通过采用先进的信息采集技术、实时监测、智能传感技术、自动控制等技术，实现变电设备状态信息和运行维护策略与调度中心全面互动，支撑电网实时控制、智能调节以及站域控制、故障信息综合分析决策、经济运行与优化等高级应用功能的实现。站域控制是通过协同利用站内信息作出判断，实现站内自动控制功能的装置或系统，可靠性依赖于网络通信和CPU处理能力。故障信息综合分析决策是利用网络拓扑技术，根据故障类型，结合电网运行方式给出故障报告，提供故障结论及处理方式给运行维护人员参考，辅助故障处理。全景数据统一信息平台规范了变电站内各应用系统的数据源，以统一标准、统一建模的原则形成变电站信息库，作为基础数据提供给高级应用。

（五）、分级控制技术在智能变电站中的应用

智能变电站在符合电力安全通用标准的前提下采用分布式控制技术，它将管理和控制功能细化分布到智能变电站系统的三个层次上，智能变电站的过程层、间隔层和站控层都分别安装了智能控制处理设备，使得这每个层次都具备分级调控功能，而且每个层次可以独立进行调控，从而有效地降低了中枢系统的运行负荷，有利于整个变电站运行效率的提高。

（六）、实现了全局智能控制

智能变电站的最大特点就体现在智能化上面，它可以一定程度的自我调节，这就要求智能化变电站所选用的各类设备符合智能化的要求，在现阶段实际应用中，一些设备的选用和安装已经可以实现智能化的要求，符合变电站智能化发展方向。但同时，受限于技术发展和管理模式，智能变电站中还未能实现智能设备的规模化和集成化，相信随着技术的进步和研究人员的不断探索，集成多种功能的智能设备将在智能变电站和智能电网中得到实现和广泛应用。

结束语

总而言之，智能变电站是是未来变电站的发展方向，是坚强智能电网的重要基础和有力支撑，是电网运行数据的采集处理和控制执行单元。智能化主要体现在一次设备智能化、设备状态可视化以及完整、准确、具有精确时间断面、标准化的电力流和业务流的全景数据统一信息平台。目前，我国智能变电站发展进入了新一代智能变电站建设阶段，工程实践中的诸多新问题、新挑战亟需解决。

参考文献

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