智能变电站若干关键技术研究与工程应用

顾林+卢浩

摘 要 随着电力事业的发展，我国为保障电力系统的高效运行，需在信息化及自动化的基础上，优化电网系统的结构。近几年，我国电力事业中非常注重变电站的自动化系统，对其提出多项基于自动化的关键技术，不仅可以提高变电站的智能效果，而且可以提升电力系统的工作效率，文章通过对智能变电站的自动化系统进行研究，探讨了系统中的关键技术，并分析了在工程实践中的具体应用。

关键词 智能变电站；关键技术研究；工程应用

中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）04-0063-02

1 智能变电站自动化系统简介

智能变电系统是多项关键技术共同协作的结果，它能实现变电站的智能化操作，综合考察智能变电站的自动化体系，其组成部分可简单分析如下。

1）总配与分配系统。变电站的总体配置是实现变电站系统正常运行的基础，保证变电站的各项指令及时得到执行。例如：自动化系统分析变电站的各项运行数据，对信息进行统筹规划，为变电站提供数据服务；分配系统主要是针对监控设备，实现集中监测和分段控制，因此监控设备的技术含量和造价都较高。

2）监控系统。自动化监控系统以计算机网络为基础，全程监控变电站的运行状况，实时掌握基础运行信息，以为进一步的决策提供技术参考。例如：工作人员无需深入现场，可远程获悉变电站基础动态，减少人力成本。

3）自动管理。自动化系统完成变电站所有设备的参数匹配和智能化控制，为智能变电站的调度、调控一体化提供支撑，满足电网系统的功能要求。

2 智能变电站的主要技术特点

2.1 数字化采集系统

智能变电站采用光电互感器，采集变电站的电压、电流等基本电气量，实现了一次、二次系统的电气隔离，不仅提高了参数测量精度，也扩大了电气量的测量范围，实现了信息化集成。智能变电站系统建立在数字化技术集成的基础上。

2.2 智能化一次设备

一次设备的检测信号回路和操作驱动回路采用光电技术设计，摒弃了常规机电式继电器复杂的回路结构，传统的导线连接由数字程控器和数字公关信号网络取代，硬接口由软接口代替。为了使一次设备智能化，要给传统设备配备智能接口。变电站的各设备采用IEC61850标准，增强设备的互换性。

2.3 系统结构分层化

在物理上可将数字化变电站自动化系统归为两类：智能化一次设备和网络化二次设备。智能变电站以开放式互连规约为通信协定，采用先进的计算机通信技术，详细记录设备信息且提高了系统响应速度。根据IEC61850的建模规定，智能变电系统分为过程层、间隔层和站控层，高速网络为各层之间的通信提供信道。

2.4 网络化信息通信技术

现代通信技术使用通信媒介替代电缆，分层组网策略简化了变电站层次结构，使得二次网络化设备尽量简约。变电站二次设备的设计制造全部基于标准模块化设计，以高速网络信道完成设备通信，以计算机网络为载体，实现资源共享，实现了跨区域的电网保护和自动协调控制。

2.5 设备状态检修

智能化变电站能够有效获取电网运行数据和各种设备的故障动作信息，有效监视回路状态和操作规程。常规变电站设备只能实行定期检修，智能变电站实现了状态检修，提高了变电系统的可靠性。

2.6 运行管理全程自动化

这一点主要体现在以下几方面：电力生产运行数据记录、分流交换自动控制、自动生成故障分析报告、数据信息分层、状态记录统计无纸化。一次设备直接面向设备信息，独立执行本地功能，可以完成故障自诊断，并及时报警。系统自动生成详细的检修报告。高压断路器二次系统以微机、传感器和电力电子回路为基础，比较典型的设备有西门子公司的HIS和AB公司的PASS。

3 智能化技术的工程应用分析

3.1 光电/电子互感器问题

光电互感器产品的市场可选性有限，一些高压等级的电流互感器变流比很大，不适合实际情况。目前的策略是在合并器上通过软件修改变流比，但这又带来另一个问题，降低了系统精度，给变电站计量保护带来阻碍。光电/电子互感器的结构复杂，其角差、比差很难在现场开展实验，唯有待到设备投入运行后，才能验证接线是否正确。这需要设备厂家和主管单位协调制定方案。

3.2 在线监测技术的开发应用

在线监测技术是智能变电站的重要特征，它能连续对设备进行检测，因此能及早发现设备缺陷，并为工程人员制定检修方案提供重要参考。实际中应着重考虑检测技术的实用化和设备接口兼容性，提高状态分析水平是保证故障诊断和状态检测无缝对接的重要保证。科学的检修数据统计方案能够最大程度发挥在线监测技术的功用，这需要有关人员查阅大量历史资料，合理评估设备状态，对设备的运行规律做出合理推测。

3.3 数字化电气测量系统稳定性

智能变电系统必须具备良好稳定性，光电传感器、光电通信网络的稳定性直接关系到变电站数据采集的准确性。但现实中，互感器会出现不同程度的测量偏差，这主要是因为线性双折射和光源器件的发光能力下降，另外，材料的维尔德常数受到外界温度影响也会发生变化，以及光传输环节的偏振角变化，都会造成互感器的测量结果出现偏差。目前需要研究的课题是综合考量传感头误差影响因子，并予以量化，设计一种可有效降低晶体双折射、削减环境气候影响的合理方案。

3.4 高级功能应用

自动化系统依据操作票的规定顺序完成各项操作。目前，智能变电站应用顺序控制的场合很多，例如，结合顺序控制和视频监控，控制视频系统截取设备运行状态图像，利用图像识别技术判断操作设备状态，实现精确顺序控制。

源端维护使得变电站平台中的图像、模型、数据库在主站端可视，方便进行远程维护。这一功能大大减少了主站维护工作量，提高了工作效率。

相比传统变电站，智能变电站的预警系统有了进一步完善。智能变电站实现对全站设备进行仿真建模，筛选告警信息，根据信息之间的因果逻辑关系，结合数理统计规律确定告警信息。这一功能实现了告警信息分类，制定信息上传优先级标准，以及信息分级传送机制。在发生异常事故时，能够极大地提升值班人员的工作效率。

参考文献

[1]陈文升，钱唯克，楼晓东.智能变电站实现方式研究及展望[J].华东电力，2010（10）.

[2]李瑞生，李燕斌，周逢权.智能变电站功能架构及设计原则[J].电力系统保护与控制，2010（21）.

[3]乔小敏，董鹏.智能电网及数字化变电站关键技术探讨[J].电气应用，2011（07）.

作者简介

顾林（1982-），男，辽宁人，本科，项目经理，研究方向：变电站综合自动化。

卢浩（1989-），男，江苏人，本科，项目经理，研究方向：变电站综合自动化。endprint