智能变电站安全措施及其可视化技术研究

李磊 赵梦露

摘要：传统的变电站安全保护是通过继电形式进行保护的，而智能变电站通过打破传统的直流控制回路，用光纤网络代替，绝缘性好，增强了抗干扰能力，预防了因接线接口处松动引起的不良回路短路问题。文章通过分析智能变电站相关安全措施，并对可视化技术进行了探讨，对影响智能变电站的安全措施可靠性因素进行了总结。

关键词：智能变电站；安全措施；可视化技术；继电保护；抗干扰能力 文献标识码：A

中图分类号：TM63 文章编号：1009-2374（2016）25-0141-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.25.068

随着科学技术的不断提高，对变电站的要求越来越趋向于智能化。电网规模的不断扩大使得作为电力系统核心关键作用的变电站要接受更大的信息量，对变电站的要求也在不断提高。智能变电站作为新时代发展的产物，具有可靠性高、集成度高和先进的技术优势，代替传统变电站，提供网络交互和资源共享。通过分析智能变电站的安全措施和相关可视化技术的研究，确保智能变电站运行的稳定性。

1 智能变电站相关概念

智能变电站属于目前较为先进的智能设备，具有可靠与环保等多种功能。智能变电站的基本要求为全站信息数字化、通信平台网络化以及信息共享标准化，从而能够自动地完成信息的采集、测量、控制、保护、计量以及检测等多种基本功能。

智能变电站主要包括两部分：一部分为智能高压设备；另一部分为变电站统一信息平台，智能高压设备主要包括智能变压器以及电子式互感器等。智能变压器与控制系统在运行的过程中主要依靠通信光纤相连，因而可以及时地掌握变压器状态参数以及运行相关数据。当运行方式出现改变时，设备根据系统的电压及功率情况，可以对是否调节分接头起到决定作用；当设备出现问题时，将会发出预警并提供相关的状态参数等，如此便能在一定程度上降低设备的运行管理成本，最大限度地提高变压器运行的可靠性。智能高压开关设备是具有较高性能的开关设备和控制设备，同时配有电子设备、传感器以及执行器，因此在运行的过程中具有监测以及诊断功能。电子式互感器能够有效地克服传统电磁式互感器在运行过程中的问题及缺点。变电站统一信息平台功能有两个：一是系统横向信息共享功能，主要表现为管理系统中能够统一获得各种上层应用的相关信息；二是系统纵向信息的标准化功能，主要表现为各层能够实现透明地对其上层应用支撑作用。

2 智能变电站安全措施

智能变电站技术的安全措施防范模式分为不同的智能安全形式，目前主要的保护系统跳闸方式主要采用：非常规互感器+就地合并单元（MU）+GOOSE跳闸；常规互感器+就地合并单元（MU）+GOOSE跳闸和常规互感器+常规采样+GOOSE跳闸。而以上三种智能模式涉及的设备均不相同，在继电保护过程中涉及到的设备主要包括GPS时钟、保护装置、智能终端和交换机。智能变电站的原理是使用以太技术代替传统的二次接线传递数字信息和模拟信号，解决原有接线处短路问题，将原有的接线装置高度吻合，使得网络数据流畅通无阻地传递下去。智能变电站运用大量的光缆，传输速度比传统的传输速度更快且安全性能更高，运用面向对象的变电站事件（GOOSE），类似于一种快速报文传输机制，是智能变电站的核心技术。通过这种核心技术，将高速网络通信作为基础，提供各个节点以快速可靠的通信方式，解决传统跳闸问题，实现回路之间的智能化检测，为变电站提供可靠的运行模式和智能的管理。

继电保护系统检修模式。目前国内外的电力公司对继电保护系统通常采用事故检修、定期检修、可靠性检修和状态检修四大检修模式进行维护。通过对设备的可靠性评估、定期进行检修和实时在线监测的方式进行检修。本文将其归纳为继电保护停电检修和不停电检修模式，以带电完善设备和停电消除故障两种模式下，总结适用于220kV及以下电压等级的智能变电站的线路保护、主变保护、母线保护和母联保护的典型安全措施。

2.1 线路保护安全措施

在一次设备检修过程中，一般采取的保护措施安全步骤类型分为：（1）采用电子式互感器；（2）采用传统互感器；（3）合并单元缺陷；（4）线路保护装置缺陷。对母线进行保护采取退出GOOSE的操作，保护运行中的线路和智能终端，故合并单元并将回路打开，后期退出软压板的操作，输入光纤取下线路保护背板SV。

2.2 主变保护安全措施

在一次设备检修过程中，主变保护检修校验的典型安全措施如下：（1）采用电子式互感器；（2）采用传统互感器；（3）主变保护检修校验；（4）某侧合并单元缺陷；（5）主变保护缺陷，需做保护功能试验。

2.3 母线保护安全措施

在一次设备不停电情况下，母线保护检修校验的典型安全措施如下：（1）母线保护检修校验；（2）220kV母线保护处理缺陷（只考虑母线保护缺陷，需做保护功能试验的情况）。对于已经投运的变电站，一般不会将全站母线停电进行检修，若出现全站某一电压母线停电的情况，可参考不停电检修的典型安全措施。

2.4 母联保护安全措施

当母联开关处在检修的位置，设备处于停电情况时，母联保护检修教研，典型安全措施如下：（1）采用子式互感器；（2）采用传统互感器。通过对母联进行保护和对智能终端投入检修压板，退出GOOSE启动失灵接收软压板，在母联保护下输入光纤取下，在合并单元段将CT和PT回路打开。而当母联开关处在检修位置，设备并不断电的情况下，采取典型安全措施如下：（1）合并单元缺陷；（2）母联保护装置缺陷，需做保护功能试验；（3）智能终端缺陷。

3 可视化技术研究

可视化技术作为解释大量数据最有效的手段而率先被科学与工程计算领域采用，并发展为当前热门的研究领域——科学可视化。可视化把数据转换成图形，给予人们深刻与意想不到的洞察力，在很多领域使科学家的研究方式发生了根本变化。可视化技术的应用大至高速飞行模拟，小至分子结构的演示，无处不在。在智能变电站的技术投入中也有很多模块是用于可视化技术的研究。通过将技术手段转换成合适的图形显示输出，生成具有真实感觉的图形，对工程师的立体感官具有更好的理解，方便工程师在处理解决实际问题中更加有效地实施方法手段。

4 相关完善建议

随着技术不断发展，智能变电站的开发速度越来越快，对电力企业的运检维修工作更是提出了更高的要求。本文针对发展得日新月异的智能变电站简要地介绍了国内的概况，对安全措施方面进行了总结。随着对智能变电站技术的深入研究和探讨，智能变电站将成为一种全新的先进可靠智能体系，为人们的信息传送提供方便。在研究过程中，仍然有很多不足的地方，本文对以下方面的内容有待于进一步完善：（1）220kV继电保护虚端子的标准化设计研究；（2）不更改220kV母线保护配置的改扩建研究；（3）智能变电站继电保护状态实时监测与可视化系统的开发与集成；（4）智能变电站安全措施可靠性研究与分析。

5 结语

本文通过介绍智能变电站的概况，表明智能变电站已经成为当今电力系统的核心关键和未来发展趋势，新一代的继电保护设备将成为先进的处理器和通信技术的载体。另外，通过分析当前智能变电器的维修工作体系，总结了智能变电器所运用的安全措施，并提出相关安全隐患的解决措施，采用可视化技术手段，形象化给出路径的实现方案和解决手段，得出实施成果。随着对智能变电站研究的逐步深入，我国的智能变电站运营和维修模式将进一步完善，最终实现智能变电站的稳定

运行。

参考文献

[1] 孙志鹏.智能变电站安全措施及其可视化技术研究

[D].华北电力大学，2014.

[2] 赵志新.智能变电站SCD配置管控方案研究[D].华北

电力大学，2015.

[3] 郑众.智能化变电站在220kV文津变的应用研究[D].

华北电力大学，2015.

作者简介：李磊（1985-），河北保定人，安徽省电力公司宣城供电公司工程师，研究方向：智能电网规划设计；赵梦露（1987-），女，安徽宣城人，安徽省电力公司检修公司变电安全质量管理专责，工程师，研究方向：500kV变电站安全管理。

（责任编辑：秦逊玉）