智能变电站若干关键技术研究就与工程应用

朱捍东

【摘要】文章首先介绍了智能变电站及其技术内涵，其次就智能变电站的关键技术及其特点进行了分析，最后就智能变电站技术在实际工程中的突出应用进行了阐述。

【关键词】智能变电站技术应用

中图分类号：TM63 文献标识码： A 文章编号：

引言

为了促进经济社会可持续发展，国家电网公司积极推进坚强智能电网建设。智能变电站是智能电网的核心内容之一，从技术层面上来讲，智能变电站也是未来智能电网的基础节点，是智能电网技术体系中非常重要的分支。因此，智能变电站代表了今后10-20年变电站技术的发展趋势，也是从事变电站建设和设计的主导方向。

1智能变电站及其技术内涵

“智能变电站”是指：由先进、可靠、节能、环保、集成的智能设备组合而成，以高速网络通信平台为信息传输基础。自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级应用功能的变电站。

智能变电站与我们所说的“数字化变电站”既有密不可分的联系，也存在重要差别。数字化变电站主要强调手段，而智能变电站更强调目的。与数字化变电站相比，智能变电站概念中更蕴含了两个方面的集成：物理集成和逻辑集成。

1.1 物理集成

在智能变电站中，将属于相同一次设备的信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能集成到同一“智能组件”中；进一步，该“智能组件”可以内嵌到一次设备内部，构成‘智能设备”。上述物理集成将逐渐弱化一次设备和二次设备的界限，强调一、二次设备的融合。站在系统的层面，这种物理集成真正体现了面向对象、功能自治的思想，有利于提高间隔功能的可靠性，降低运行和维护费用。

1.2 逻辑集成

另一方面，电力系统本质是一个互联的系统。仅依靠间隔、局部信息是难以在系统层面优化保护与控制功能的。为此，智能变电站同时强调逻辑集成，以构成面向系统的虚拟装置，实现就地、区域和全局功能的协调，支持具有在线决策、协同互动特征的各种高级应用。在IEC61850中，逻辑节点、逻辑设备、逻辑连接等概念支撑了IEC61850标准的一个重要制订目标，即实现‘‘功能可以自由分配”。在智能变电站中，物理集成和逻辑集成可以有机共存，正是对IEC61850标准的充分实践。

2 智能变电站的技术特点

智能变电站技术采用先进的计算机监控和信息监控、处理技术，其最主要的特点就是信息的高度共享和控制的智能化以及设备装置的集成化。

2.1 控制终端的引入

计算机终端的引入，使得变电站有了属于自己的大脑，根据电能在变电站中的实际运行情况计算机终端系统能够在最短的时间内做出判断和处理，减少因突 发事故处理不当或不及时造成的变电站故障和输变电事故。

2.2 分级控制技术的应用

采用符合通用电力安全标准的分布式控制技术，在站控层、间隔层和设备层中分别安装具有智能控制和处理能力的设备，使得它们都各自具备了相对独立的分级调控功能，有效地减轻了中央处理设备的负荷，提高了设备的工作效率，使得潜在的安全风险也因分级调控而分散和降低。

2.3 光纤技术的应用和电力装置的集成化

光纤技术的应用，实现了智能变电站各控制层实现了局域网管理功能。在一次设备层和二次设备层到控制中心之间，信息可以毫无阻碍的自由传播，各层级之间相关数据的传输也更稳定、可靠。由于采用了先进的计算机数字技术，用于对电能进行监测和管理的设备更加集成化，在一定区域内就可以完成设备的配置，无形中节约了设备的占地空间，缩短了施工周期，节省了安装成本，保证了设备可以在预定时间内进入工作状态。

2.4 局部或全局智能控制的实现

智能化变电站，顾名思义，在控制设备的选择上一定符合智能化的要求。于是，光电技术就得到了应用，在一次设备的控制设备中采用光电技术，使得就地控制柜变成一个微型的GIS。在二次设备中添加有自动控制功能和漏电锁闭功能的智能电流互感器和高压电流锁闭装置，在一定程度上解决了小故障不易排查 的难题，实现了局部设备的无人职守。智能化的设备实现了对电力设备和电能传输的局部和全局智能控制。

3 智能变电站技术的突出应用

3.1 一次变电设备的智能化

智能变电技术的一个最大突破就是实现了高压配电设备的智能化，在一定 的范围内建立了智能电网。利用同计算机连接的电能传感器对电力运行情况进 行实时的监控，实现对电力设备的全面控制以及故障的自动化处理是一次设备 智能化的主要方向和目标。智能变电技术实现了一次设备的一体化设计，即将 高压设备同电能传感器连接，实现监测和控制的一体化；将电能互感器同变压器和断路器同高压设备连接，实现一体化设计；将以上的设备进行一体化设计，实现分层控制设备的信息融合管理。

3.2 高级变电功能的实现

智能变电站可以实现很多高级变电功能，一般包括变电设备整体监测、线路综合故障控制以及智能报警和智能信息分析决策功能等。

（1）变电设备整体监测

由于建立了计算机终端，通过站控系统可以实现较为全面的设备监测，并可以不间断的获取电力设备运行数据和各种智能变电装置的运行信号，以及电力的输出和输入状态，从而减 少了无效数据的采集提高了监控效率。但我们还要注 意的一 点是，由于技术水平的限制，在部分智能变电站中实现整体监测还有一定的困难，各变电站可以根据实际对关键设备进行监测或采取轮流监测的的方 法，达到对高负荷设备进行有效监测的目的。

（2）线路综合故障控制

先进的数据采集技术，使得智能变电站具有了强大的信息处理能力和故障排除能力。智能变电站借鉴了数据库模型技术和在线信息处理技术开发了状态监测和诊断系统，这个监测系统采用了故障诊断数据库技术。技术人员将电力设备正 常高效运行时的相关参数和运行特征输入数据库和诊断系统，待系统运行后，根据一定周期内变电系统实际的工作状态对设备进行深入和具体的监控和评价。

除了综合故障控制功能之外，智能变电站还具有智能防误功能，增加了多层的自动锁闭系统。有 别于传统变电站中的锁闭功能设置，智能变电站中增设了站控端的自动锁闭功能，一旦间隔层的锁闭功能失效，还可以在变电站的终端实现对输电线路的锁闭，从而避免连环事故的发生，增加变电站故障的可控性。

（3）智能报警功能

智能变电站的具有的报警功能是建立在分析决策系统基础上的，这样的好处 是，分析决策系统能在短时间内对变电站中设备运行产生的大量的数据进行分析 和鉴别，找出真正的故障信息，降低了误报率，提高了报警的准确度。另外，分析决策系统还可以根据信号强度和来源判断故障的大小和级别，从而辅助控制终 端计算机对系统故障进行判别分析。值得一提的是，进过分析决策后的故障数据会按照来源分别反馈出来，并出现直观的提示信息和故障级别以及处理检修意见，方便工作人员进行处理。另外，为了确保故障信息可以有效地被采纳，智能报警系统还预设了间隔报警机制，对故障进行定时报警。

结语

智能变电站技术是计算机技术在电力行业中应用的成果，是现代信息管理技 术同电力输变技术的有机结合，是变电站技术由半自动化到自动化再到数字化的有一次提升。智能变电站技术的应用，有效地提高了变电效率，降低了电网运行中的事故发生率，智能变电站技术的普及是满足信息时代大量、集中电力供应需求不二选择。在我国，智能变电站技术还需要积极完善和推广，以为我们高效电 网的建设提供技术和设施上的保障。

参考文献

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