常规变电站智能化技术改造研究

陈祖宏

摘要：近几年来，我国开展了智能电网的全面建设，对常规变电站进行智能化改造，作为智能电网变电环节的重点工作之一，已开始成为一种常态工作。国家电网公司《智能变电站技术导则》中指出，智能变电站是可以通过电网实施自动控制并进行智能调，同时进行实施分析决策、协同互动等高级功能，实现与相邻变电站、电网调度等互动的变电站。智能变电站采用先进、可靠、集成、低碳、环保的设备，以数字化站内信息、网络化工作平台、标准化信息共享程序为基本要求，来实现变电站自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能。

关键词：变电站；智能化技术改造；问题与模式

中图分类号：TM411文献标识码： A

智能变电站与常规变电站的基本区别在于变电站是否具有设备智能化、网络化，设备之间是否实现无缝连接，IEC 61850标准和站内高级应用的特征。这些不光是两者之间的区别，也是常规变电站进行智能化技术改造的努力方向。

1 常规变电站和智能变电站在体系结构上的区别

1.1微机化、低功耗的常规变电站

目前，随着计算机技术及微电子的发展，常规变电站的设备具备了微机化、低功耗等特点。这些设备被安装在两个不同的功能层，即站控层和间隔层。站控层设备由远方通信接口、操作员工作站和带数据库的计算机等组成；间隔层主要由变电站的继电保护、测控、计量等二次设备组成。

1.2设备智能化的智能变电站

一次设备智能化、信息交互标准化、运行控制智能化以及功能应用互动化，是智能变电站最主要的技术特征。其体系结构在物理上可分为两类，即智能化的一次设备和网络化的二次设备；在逻辑结构上可分为三个层次，即过程层、间隔层、站控层。各层次内部以及层次之间采用高速网络通信。

2常规变电站在智能化技术改造方面的问题

常规站智能化改造，普遍存在着智能设备调试复杂费时长、负荷重无法长时间停电、站内空间狭小新旧设备安装冲突、不能全站停电进行设备改造等问题。这些是现场改造面临的真正困难。为保证智能化改造方案的顺利实施，需要针对智能化改造的特点，提前分析可能出现的问题，从而采取相应的措施和施工技巧，按期完成改造任务。

3常规变电站进行智能化技术改造后的优势

常规变电站智能化改造的经济效益主要体现在五个方面。

3.1投资成本上的效益：采用电子式互感器，设备小，减少变电站占地面积从而减少建设投资；减少大量不同规格电缆的敷设；设备可实现信息集成化应用和共享，减少设备的重复投资等。

3.2减少工期，提前送电。由于系统集成度高，大量的调试工作在工厂完成，大大缩短现场调试时间。

3.3变电站二次系统具有自我诊断和监视能力，可为运行和维护提供综合、有效的信息，更容易实现远方维修和远方运行控制，实现变电站无人值班，减少系统的运行维护成本。

3.4设备可以即插即用，便于电网系统的升级改造。

3.5全数字计量系统，没有距离传输影响，不需要进行线损补偿。

4常规变电站进行智能化技术改造中需要遵循的原则

4.1安全可靠原则：变电站智能化改造应严格遵循公司安全生产运行相关规程规定的要求，不得因智能化改造使变电站的安全可靠水平下降。

4.2经济实用原则：变电站智能化改造应结合变电站重要程度、设备型式、运行环境、场地布置等实际情况，从充分发挥资产使用效率和效益角度出发，以提高生产管理效率和电网运营效益为目标，务求经济、实用。

4.3标准先行原则：变电站智能化改造应按照公司智能电网建设的统一部署和智能变电站技术功能要求，在统一标准后推进，并在试点工作中及时对相关标准进行更新和完善。

4.4因地制宜原则：变电站智能化改造应在总体技术框架下，因网因地制宜，制定有针对性、切实可行性。

5三种常规变电站智能化技术改造方案

5.1数字化改造只在站控层和间隔层之间进行，断路器、互感器等一次设备不动。实现 IEC61850代替103规约通信，与智能电网相呼应，引入高级应用。作为电力系统的“基础数据和对象”的源端，变电站应能支持采用系统级的运行控制策略，提供高级应用功能，主要有顺序控制、状态检修、全景数据反演、智能告警及分析决策、故障信息综合分析决策、经济优化与优化控制等。通过建立完善的智能告警及分析决策系统和故障信息综合分析系统，再通过调度数据网和调度端调控一体化系统和继电保护主站相连，实现所有保护软压板远方投退和定值区切换、保护动作报告的远方调取、远端复归报警信号等功能。

这种方案是较简单的智能化改造方案，具有较高的实用性，易于在老变电站推广改造，同时改造风险小。但缺点是过程层的一次设备仍为传统常规设备，仍需要使用大量的控制电缆。

5.2由于传统断路器、刀闸等一次设备不具备实现数字化的条件，因此配置智能终端，使其具备过程层总线接口，实现对一个完整控制单元的状态量、控制量等信息进行处理，并经过过程层网络与对应间隔层设备通信，从而在过程层实现数字化。智能终端接收保护控制装置通过GOOSE 网络送来的跳合闸命令，通过自带的操作回路完成断路器跳合闸，操作回路具有跳合闸电流保持、断路器防跳、压力闭锁等功能。

常规互感器加装合并单元，尽管这种方式不能解决常规互感器的固有缺陷，但可以减少常规互感器的数量，同时可以节省电缆，传统保护、测控、电能表、录波器等设备可以省去AC 模件、模数采样回路等部分，降低全站的电缆费用和二次设备费用。智能终端和合并单元的采用以及过程层网络的搭建使智能变电站的“功能分散”、“信息共享”的优势得以体现，从而可以实现二次设备的一体化设计。

构建变电站过程层网络构建SMV网络， 模拟量SMV数据传输基于IEC 61850-9-2 标准， GOOSE 网络则用于传输开关量信息， 包括一次设备位置结点、 保护跳闸、控制分合闸等信息。相应电压等级的控制保护系统和过程层智能终端经网络接口连接到相应的GOOSE 网络上，实现信号交互。网络的搭建和配置是基础，有了这样的整体概念，其他的顺控、状态监测、智能告警及故障综合分析、辅助系统等才能循序渐进地进行。

5.3采用一体化设计的高压电器、电子式互感器、在线监测技术等方式，以“紧耦合”方式实现了高压电器与智能组件的一体化设计，将智能化程度更提高一步。

站控层设备由传统意义上的后台监控系统和远动服务器等构成。站控层采用以太网结构，监控、远动通信服务器等站控层设备需支持IEC 61850标准。

监控系统集监控、远动通信、运行维护、五防闭锁于一体。对电度表、直流屏等不符合网络通信要求的智能设备采用一台规约转换设备进行规约转换，接入以太网。目前，许多微机综合自动化变电站己完成了站控层设备的智能改造，不需要进行整体改造、更换，对于老式常规变电站可以随着微机自动化改造的进行，预先对站控层的设备进行智能改造，以便为整站智能改造打好基础

结束语：

三种常规变电站智能化技术改造模式各有优点和缺陷，同时在改造在工程实施中会遇到很多问题，因此我们要不断吸纳更多技术、结合三种模式长处的基础上，根据变电站的设备选型和实际安装条件，采取针对性的措施和施工技巧，这样才能在保证施工工艺和安全的基础上，减少停电时间，完成改造任务。

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