大规模电力控制系统中的智能变电站关键技术分析

王 强，于明光

（国网辽宁省电力有限公司本溪供电公司，辽宁 本溪 117000）

1 智能变电站的特点

智能变电站集成智能化设备、标准信息接口、测控保护技术、状态监测技术等先进的设备技术于一体，可实现对智能变电站运行维护的自动化控制，利用状态监测手段实时监控变电站运行状况，自动识别故障隐患，为运维部门进行故障排除提供可靠依据。智能变电站在应用智能组件的基础上拥有高级应用功能，采用全景式数据采集模式，运用数据挖掘处理技术，对采集数据进行分析处理，满足事故分析、隐患控制、故障告警等需求[1]。与传统变电站相比，智能变电站的应用优势更加明显，具体体现在以下方面。

1.1 电子互感器性能优越

智能变电站的电子互感器可避免六氟化硫泄露、绝缘油爆炸等传统互感器易出现的安全隐患，具备体积小、抗饱和能力强、线性度好等优势，可节省金属材料的使用，满足低碳环保的要求。

1.2 通信网络标准化

传统变电站缺乏统一标准的通信网络，在设备的对接中需要设置转换器，增加了变电站运行系统的复杂性，提高了设备成本。而智能变电站中的设备均设置了通信接口，而这些通信接口按照统一标准进行设置，便于智能设备之间相互对接。同时，智能设备在统一标准的通信网络中运行，可通过数据中心快速查询智能设备的运行情况，便于追溯电网故障的原由[2]。

1.3 传输介质稳定性强

智能变电站在采集和控制数据中借助于光缆这一传输介质。光缆与传统变电站的电缆相比，能够有效避免传输介质本身的电磁耦合干扰，减少继电保护装置误动作，杜绝二次设备因传输过电压而出现运行故障，进而大幅提升数据传输的稳定性。

1.4 技术自动化程度高

智能变电站的一次设备都是智能化设备，可利用远程操作系统对设备进行遥控，提高通信传输效率。同时，在通信网络的支持下，智能化设备可实现更多的自动化操作，如设备自检、故障自动分析等，有利于提高设备运维的自动化水平，减轻运维人员的工作量。

1.5 设备安装调试方便

在统一通信规约、信息模型、标准化处理接线接口的情况下，智能变电站的建设可将设备安装调试环节安排到设备厂商中进行，减少了硬件设备在现场的安装作业环节。智能变电站建设方可向设备厂商提供三维变电站模型，缩短变电站的建设工期。

1.6 装置功能集成化

智能变电站应用测控一体化装置和网络化故障录波，采用GOOSE虚端子逻辑连线的光口替代传统变电站的端子排，且在配合使用继电器回路、光缆和软压板的情况下，可实现智能变电站的软件控制，简化了硬件装置配置，提高了变电站装置功能的集成化水平。

2 大规模电力控制系统中智能变电站的关键技术

在大规模电力控制系统中，智能变电站的关键技术包括通信协议、智能高压设备、在线监测技术等[3]。下面分别对这几种技术在智能变电站中的应用进行分析。

2.1 通信标准

目前，国内电力系统中应用的通信标准为IEC61850，是一个全球通用的通信标准。它在智能变电站中的应用，能够实现工程运作的标准化，有助于推动智能变电站的发展。该标准由IEC（国际电工委员会）制定，通过层次化的方法对变电站的通信体系进行具体的层次划分，共分为三层，即站控层、间隔层和过程层。该标准下，智能变电站中的电子设备全部采用统一的通信协议，设备之间的信息交换可以借助网络完成。对于智能变电站而言，在制定IEC61850标准的过程中，应当遵循以下基本原则：一是要充分考虑兼容性；二是要以提高变电站工程的运行管理效率为前提；三是要按照站内设备的具体类型构建相应的模型；四是要有效规范细节性问题，借此提升标准的可操作性；五是要统一规定数据的不同类别；六是相关设备的生产厂商应当参与标准的制定。

2.2 智能高压设备

在智能变电站中存在着诸多智能高压设备，这类设备是智能变电站的标志。它们是站内一次设备与智能化组件相结合的产物，有着异常强大的功能和作用。这些设备在智能变电站中的应用，除了能够减少运维成本外，还能大幅提升变电站的运行可靠性[4]。

2.2.1 智能型变压器

对于智能变电站而言，变压器是不可或缺的重要组成部分之一。智能型变压器可以自动获取实时的运行状况，并通过对其他信息的收集，调整运行状态。对信息进行传输与处理，是该变压器特有的功能。通过相关接口，可与辅助设备进行连接，并实现信息的互传。

2.2.2 智能断路器

在智能变电站中，断路器是除了变压器之外的又一重要设备，归属于高压开关设备的范畴。它的主要作用是实现重合闸。智能断路器除了具备普通断路器的所有功能外，还具备监测和诊断功能，可以判断故障类型，由此大幅降低了重合闸的差错率。合闸与同步分断是断路器最重要的两项功能。当断路器执行同步分断操作时，必须满足如下要求：过零点检测准确、可靠；最小燃弧、快速灭弧。

2.3 在线监测技术

在相当长的一段时期内，由于受技术条件和管理水平的制约，在变电站设备维修上采用的是事后维修方式。这种方式是当设备出现故障问题后才对其进行维修，由此会对供电可靠性造成一定影响[5]。随着电力用户对供电可靠性要求的不断提高，事后维修显然已经无法满足人们的要求。在这一前提下，设备状态检修被提出。它按照设备实际状况和预先编制好的检修计划，对设备进行全面的检修策略。为在相对较短的时间内对设备进行高效、高质量的维修，相关人员需要了解设备故障的准确位置及导致故障问题的具体原因。当前，可利用在线监测技术快速完成上述工作。在电力设备状态检修中，在线监测技术已经得到了广泛应用，基本框架结构如图1所示。

图1 在线检测技术的框架结构

变压器和断路器是智能变电站的核心设备，且这两类设备的故障发生几率明显高于其他设备。为了提高它的运行稳定性，可对它们进行在线监测。通过对变压器进行在线监测，能够掌握其实际运行状况，并且能及时发现潜在的隐患问题。应用在线监测技术可对变压器的温度、负载、套管绝缘、分接开关等进行实时监测；对断路器则可进行分合闸、动触头行程等进行监测。由此，可以降低设备故障的发生几率，进一步提升其运行稳定性。

2.4 可视化与智能告警

2.4.1 可视化

这里的可视化具体是针对设备状态而言，能够根据监测项目显示出实时的监测结果。当结果超过预先设定好的数值时，会以明显的颜色进行显示，从而使操作人员及时发现问题，并采取相应的措施给予解决处理。该技术在智能变电站中的应用提高了设备的运行可靠性[6]。

2.4.2 智能告警

当智能变电站内的设备发生故障时，它可能会对电网的运行造成影响。智能告警通过分析相关信息，可以提供影响程度报告。在这一前提下，操作人员可以按照影响程度的情况，确定故障的优先处理级别，从而保证电网的稳定、可靠运行。

3 结 论

综上所述，在大规模电力控制系统中，智能变电站具有不容忽视的作用，它的运行稳定与否直接影响整个系统的性能。为了提高智能变电站的运行可靠性，必须减少站内设备的故障发生几率，尤其是变压器和断路器这两类核心设备。因此，在智能变电站中，应合理应用相关技术，如在线监测技术等，除了可以对核心设备的运行状态进行实时监测外，还能及时发现故障隐患，为检修提供可靠依据。

[1] 时强伟.智能变电站关键技术及其构建方式的探讨[J].通讯世界，2017，（10）：188-189.

[2] 孙安平，宋 佳，易成星.电力设备在线监测技术在智能变电站中的应用分析[J].科学与信息化，2017，（24）：49-50.

[3] 李 泽.智能变电站技术特点的分析[J].中国科技投资，2017，（28）：226.

[4] 何双叶，王容容.关于智能变电站关键技术及其构建方式的探讨[J].科技展望，2017，27（10）.

[5] 黄 松.电力监控系统在智能变电站中的应用分析[J].电工技术，2016，（8）：88.

[6] 耿 洁.电力监控系统在智能变电站中的应用研究[J].数字化用户，2017，23（36）：75.