变电站电气一次设备智能化问题的研究综述

摘要：变电站是保证电力供应的重要环节，是实现高低压转换和功率转换的重要设备，在智能化的改造技术中，往往集合了集成控制技术、电力电子技术、电磁干扰技术、信号处理技术等，文章将分析在智能化过程中面临的问题，从而更好地向电气一次设备智能化发展。

关键词：电气一次设备；智能化改造；传感技术；电子电力

中图分类号：TM762 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）20-0119-02

智能化电站是智能电网组建的重要环节。为了更好地实现变电站的智能化，往往需要保证电网的安全稳定，其中，所面临的因素很多，需要考虑方案的可行性、系统网架的合理性和运行方式等之间的关系。

智能电网研究的对象是电力系统，它是将信息技术、控制技术和管理技术相融合的系统，通过各个系统间的智能互动达到系统稳定的控制，为了使电力行业持续发展，需要考虑电力生产、消耗和消费的科学优化，从而使电力更好地服务人群。

在智能变电站中，智能电网的建设是必不可少的环节，也是实现智能化变电站必须通过的，就是将一次、二次设备无缝连接，实现设备的数字化。在电力的大力发展下，二次设备已经全部采用了数字化技术，仅仅需要软件升级和接口转换就能达到智能变电站的要求。但是传统的一次设备所面临的问题很大，实现设备模拟信号的数字化是很难的，解决一次设备的问题是变电站智能的一个重要问题。

在智能电网建立的初期，研究的对象主要是电气一次设备智能化，它作为电网智能化的物理基础，也是二次设备的连接设备，是电力行业关注的重要问题。为了提高整个网络系统的智能化，使各个系统更加稳定和可靠，需要实现一次设备遥信、遥测和遥控等设备间的信息互动。

1 一次设备智能化的现状

在变电站中，电气一次设备一般是通过变压器、互感器、可控电抗器和开关设备等组成的。为了实现电气一次设备的智能化，往往可以从两方面来实现，一方面是让传统的电气设备安装智能化终端，改造它的一些零件实现智能化；另一方面是增加智能化模块，通过数据采集、在线监测和故障判断等来实现变电站智能化。

1.1 电力变压器的智能化

在电力系统中，电力的可靠性是保障人们生活和用电的关键，而变压器是其中一个重要的设备，它的功能应用在法、供和用等方面，所以，在电网中它的地位极其

关键。

变压器的智能化是组成电气一次设备智能化的关键，在智能电网之前，许多企业、学者为了适合当前社会的发展和便捷，改造了传统的变压器，从而使产品更加智

能化。

1.1.1 传统变压器的智能化。为了实现电力变压器智能化，需要在变压器输入、输出线圈电路中分别串联智能保险丝，并在变压器电路的输入端并联一组电路，并联的电路是由电阻和发光二极管串联成的。为了避免电路中因出现过流、过温及雷电干扰等因素而引发供电系统和变压器烧坏的问题，需要在电路中安装智能型保险丝，从而起到保护电路的作用。在电路中，智能型保险丝往往只是在电路出问题时才会起保护作用，当电路正常工作的时候，智能型保险丝能够通过智能的控制从故障电路自动复原，连接电路。

在智能型变压器的基础上，可以通过远程来控制电路。通过设置智能控制箱、配置有锁控开关、设置电流互感器、交流接触器、显示器等设备，实现接口与电子式电能表对接，可通过遥控的方式是实现远程通讯和控制。

为了应付更加恶劣的环境，往往在变压器中安装了避雷器、熔断器、断路器等一些保护电路的设备的基本结构，这些结构可以增强保护电路和设备的能力。智能型变压器是由油浸入变压器配置断路器、智能化终端控制器组成，这种智能变压器有检测和调度的功能；这种变压器的智能化终端能够对电路进行安全检测和安全控制，使电网的安全性和稳定性更高。

1.1.2 电力电子变压器。随着社会的发展，电力行业中设备的不断革新，电力电子变压器作为一种新型电力变压器，随着大功率电子元件及控制技术而得到了大力的发展。它是将电力电子技术和高频电能转换技术相融的电子设备，从电压、频率、幅值、相位等转换为适合它电能特征的电子设备。

在应用电力电子变压器后，可将AC/AC、AC/AD/AC之间进行转换，能够使用直流电压，实现能量的转换和控制；根据它的功能，可以进行自我监控、自我保护、无功补偿等，不必添加额外的设备。由于电力电子器件的体积小、质量轻等特点，在航天、航空等领域应用相当广泛；而且在智能电网中，分布式电源系统不断的增加，使电力电子器件能够灵活地分布在这个系统中。因此，作为新型的变压器，电力电子将得到更大的发展。

1.2 互感器的智能化

作为变电站中一个重要的部分，互感器的功能体现在以下3个方面：安全、准确测量和自我诊断。根据国际电工委员会制定的标准，电子式互感器由所有的光电式互感器和其他使用电子设备的互感器组成。

电力系统光学电流互感器使用的是零和式光学电流传感技术，它的功能具有精度高、保护输出优质、绝缘性强和电磁兼容性高的特点，由于能够入网使用，所以可以进一步大量地应用在电网系统中。激光供电型110kV光电电流互感器采用了信号转化技术，运用光纤传输，所以，它具有绝缘性高、受电磁干扰小、测量频带宽、范围广等优点，在电力系统智能化建设中很有大的发展潜力和实用

价值。

1.3 可控电抗器

可控电抗器电网系统中关键的电气一次设备，它能够承受超高压以及以上电压的传输，在一些功能上有不可代替的作用，比如电网输电能力、电压质量、无功缺额补偿、系统稳定等。因为它融合了现代电力电子技术和控制技术，可对电抗器参数进行调节和控制。

1.4 开关设备智能化

1.4.1 智能断路器。高压断路器是电气设备智能化的基础设备，其功能是控制电力系统安全运行和保护设备。断路器智能化需要结合最近的传感技术、微电子技术和信息技术，才能让系统的可控操动达到最好的效果。和传统的断路器相比，智能断路器集合了计算机系统和传感装置，在功能上能够进行智能化控制、状态监测和诊断功

能等。

随着真空技术、新工艺、新材料和新操动技术的发展，使得真空断路器的容量越来越大，电压也相对较低，体积也较小，智能化程度也越来越大。

1.4.2 智能开关组合设备。智能组合开关是智能控制中的关键设备，它综合了断路器、隔离开关、地接开关、互感器、避雷器、母线和出线终端等，将新型传感技术、微电子技术和电力电子技术等技术相结合，从而达到智能化控制。为了更好地在电网中应用智能化，需要对智能组合开关提供数字化的平台，从而能够自我参数检测、就地综合评估和实时状态报告等。

在国内，组合开关在二次回路中的集成化程度不是很高，智能化终端和开关的应用上不够完善，所以新型的开关将取代原有的设备，例如河南公司开发的智能型高压开关，能够把多种设备整合为一体，更好地控制电网电路

系统。

2 一次设备智能化问题

2.1 技术的制约

在电气设备智能化发展过程中，往往关键的技术没有得到解决，导致了智能化的程度达不到理想状态。例如传感技术、微机技术、设备诊断技术等，大量的技术问题一直阻碍了电气智能化的发展。

2.2 不等寿命问题

由于电气一次设备智能化中高压电气设备的寿命高于电子设备的寿命，使得一次设备的价格较高，使用的年限不长，需要从材料和技术上得到改变，才能提高和大力推广智能化电气一次设备。

2.3 智能化系统自身问题

在电力工程中，电气一次设备智能化系统也是有一定问题的，例如断路器的跳闸方式、高压侧电源供电等，都是需要时间来验证的，所以，在一些外界环境的影响下，需要采用一些可抗干扰的设备。

3 电气一次设备智能化发展方向

随着社会的快速发展，变电站一次设备智能化是必然的结果，在智能化进展的同时，需要解决一些技术上的问题，也要考虑其材料的寿命、使用价值、工作性能的方面，从而更好地提高一次设备的智能化。

参考文献

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作者简介：李润莹（1983—），湖南资兴人，郴州电业局电力工程技术中级工程师，研究方向：变电站设计。