智能变电站关键技术及其构建方式的探讨

熊少波

【摘 要】随着科技的发展，我国对于电力的需求量呈现出高度增长的趋势，使得电网与用户的联系越来越紧密。而且，随着客户对于电能质量要求的不断提高，传统的电力网络已经很难满足用户的需求。在这种情况下，智能电网的建设变得尤为重要。智能变电站作为智能电网的重要基础，能够在很大程度上保障电网的质量。因此，文章从智能变电站的基本信息入手，了解智能变电站的技术特征，并对其关键技术进行深入分析。

【关键词】智能；变电站；关键技术；构建方式

【中图分类号】TM762 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2018）07-0041-02

0 引言

随着电力行业的发展，越来越多的电力系统问题开始逐渐暴露出来，例如信息传输效率低、可靠性低、传输安全得不到保障等。为解决这些问题，我国开始提出智能电网这一发展战略。通过对智能电网的灵活运用，改变传统电网的运行模式，实现对电网的智能化与安全化控制。

1 智能变电站概述

智能变电站是指通过对先进、环保、可靠设备的组合，实现电网自动控制、在线分析及协同互动等功能的变电站。与传统变电站相比，智能变电站主要包括以下4种特点：{1}高度的可靠性。{2}较强的交互性。{3}高集成度。{4}低碳环保。这些特点的共同作用能够在很大程度上提高变电站的工作效率，同时还能增强变电站的可靠性与安全性。

2 智能变电站技术特征

2.1 体系架构

与传统变电站相比，智能变电站的体系机构更为紧凑，层次功能更加分明。目前，智能变电站的系统主要包含过程层、间隔层及站控层3个层次（如图1所示）。这3个层次在独立处理相关任务的同时，又能通过光缆的连接，合并为一个整体，以分工合作的形式处理整个变电站的相关工作。

第一层为过程层，它主要由合并单元、智能接口、电子式互感器及智能一次设备4个部分构成，该系统层能够完成变电站电能的传输、分配及保护等功能，还能在一定程度上对运行设备的状态进行监测。第二层为间隔层，该系统层主要按照断路器的间隔进行划分，它主要由监测与控制装置、保护装置及故障录波等二次设备共同构成，该层次能够通过信息間隔处理，实现与远方控制器、智能传感器的通信。第三层为站控层。与上2层系统相比，该层系统的构成与功能都更为复杂。站控层主要包括战域控制、对时系统、服务站（工作站）及外部通信站4个子系统，而外部通信站又包括相邻变电站、各级调度、用户、电源4个部分。该层系统通过子系统与其他部件的共同处理，能够对一次设备或者全站设备进行测量与控制，加强对站内设备的协调能力。同时，它能够实现对全站数据的采集与保护，较大程度地提高了变电站的数字化程度。

2.2 智能设备与顺序控制

智能设备是指电网的相关智能组件和高压设备的有机结合设备，在智能电网的建设过程中，智能设备是不可缺少的一部分。首先，智能设备能够将数字变电站的基础设备功能进行集成，并通过相关的评估与监测手段，对相关设备的状态进行分析，从而在很大程度上提高智能设备的安全性。同时，它还能快速、准确地诊断出相关设备的故障，为设备检修提供一定技术保障的同时，减少了相关的维修管理成本。此外，目前我国智能设备在实际的操作过程中，通常按照一定的程序进行操作的顺序控制。在无人值班或者远端监控中心，智能设备可以作为操作人员，按照预先的操作规则，对变电站所发出的相关控制指令进行自动化处理。该项技术不仅大大缩短了操作时间，提高操作效率，同时它还在很大程度上降低了操作失误率，提高了操作的可靠性。

2.3 一次设备

一次设备是指用于直接生产、分配和使用电能的设备。一般情况下，一次设备主要包括生产和转化电能的设备（如发电机、电动机）、接通和断开电路的开关设备（如接触器、熔断器）、保护电器的设备（如电抗器、避雷器）及用于载流的导体（如电缆）等。而智能变电站的一次设备在保持原有变电站智能化特点的基础上，进一步突显出了一次设备的信息化特点，能够随时监测与把握设备当前的运行状态。同时，智能变电站还具有一定的互动能力。它能够及时地与其他监控及运行设备进行信息交换，实现各设备之间的分工合作。

3 智能变电站的关键技术

3.1 硬件集成技术

据调查发现，传统的变电器在信息收集和处理的过程中，通常需要借助外围芯片和中央处理器的共同作用，且对于中央处理器的性能要求相对较高。而受到中央处理本身和其他硬件资源的共同影响，大量中央处理器的性能并不能达到信息处理的要求，在很大程度上影响了对信息的处理效率与处理质量。而随着电子科技技术的发展，智能电网中开始出现了大量描述语言的硬件，这些硬件使得智能变电站的硬件系统开始具有高度的集成化、自动化特点，影响了以硬件形式的实现，在很大程度上提高了信息处理的准确性，从根本上解决了传统变电站信息传送误差大的问题。

3.2 软件技术

智能变电站的软件构件主要是指通过对代码的分装组合，能够独立或者协作实现特定功能的程序体。与传统软件相比，智能软件系统不仅能够对信息进行集成与测控，还能进一步从而实现对变电站系统的自动重构。而在软件系统的构建过程中，对软件技术的灵活运用是不可缺少的一部分。在软件系统的构建过程中，软件技术所要解决和处理的问题相对较多，其中包括软件体系构建、构件的获取与组装等。通过对软件构件技术的灵活运用，不仅能够缩短开发周期、减少开发成本，还能通过系统功能的灵活分布，提高软件系统的安全性。

3.3 信息管理存储技术

为实现模型之间的信息交换、集成及调用等功能，提高信息传输效率，大量智能变电站开始采用具有较强自愈恢复能力的信息平台，而如何将这些收集的海量数据进行优先级传输和就地存储成为变电站所要解决的重要问题。而信息优先级传输与就地存储的工作原理都是通过对信息粒度的划分，将信息分为关键信息和非关键信息。关键信息可以通过信息优先级技术实现有效传输，非关键技术则被就地存储。对信息的有效传输和就地存储，能够在很大程度上缓解网络传输的负荷量，从而提高信息系统的工作效率。

3.4 标准的融合

目前，我国智能电网所包含的信息相对较多，种类也较为丰富，但不同智能电网在信息采集的过程中，对于理念的设计、模型的构建及算法的不同，导致不同智能电网所采集的信息不同。而智能变电站在使用这些信息时，又不可避免地需要不同智能电网中的信息数据。在这种情况下，应该实现各智能电网之间的网线连接，并在此基础上进行标准的融合。而在标准融合的过程中，信息模型的标准、规范及体系化建设是基础与前提。因此，为更好地发挥标准融合技术的作用，相关从业人员应该构建一个开放性的通信渠道，为各元件之间的信息传导提供必要的交流通道。在此基础上，还应该按照相关的标准化规定对已经构建的信息模型进行进一步细分与扩充，充分发挥出信息模型的功能与作用。除此之外，还应该对相关的技术标准进行统一，构建一个多功能、多条约的规章库，从而实现各功能系统之间的无缝连接与无缝通信。

3.5 分布式电源的保护控制技术

智能变电站中的分布式电源通常是一个独立的模块，它既能以孤网的形式运行，也能與其他电网并网运行。在智能变电站中，分布式电源的接入在很大程度上提高了电网的灵活性与传输效率。但与此同时，多源网络的建立也从根本上打破了传统设备所建立的配合关系，降低了电源的安全性。在这种情况下，电源保护控制技术的运用则在很大程度上解决了这一问题。在智能电网工作过程中，保护控制技术能够将分布式电源进行双向引流，并通过大量引入内部电子设备，使继电保护系统能够及时地对分布式电源故障做出反应，从而实现对分布式电源的保护。

4 结语

总之，在智能电网的构建过程中，智能变电站的构建与发展非常重要。但目前我国对于智能变电站的构建还不够成熟，对于一些重要技术的运用也还不够熟练。为解决这一问题，相关部门在智能变电站的构建过程中，应该打破传统的专业模式，将先进的电子计算机技术运用到智能变电站中，实现智能变电站的高效率、高质量功能。

参 考 文 献

[1]高翔，张沛超.数字化变电站的主要特征和关键技术[J].电网技术，2006，30（23）：71-75，91.

[2]张金江，郭创新，曹一家.变电站设备状态监测系统及其IEC模型协调[J].电力系统自动化，2009，33（20）：67-71.

[3]吴宇霆.智能变电站关键技术及其构建方式的探讨[J].科技创新与应用，2016（16）.

[4]林宇峰，钟金，吴复立.智能电网技术体系探讨[J].电网技术，2009，33（12）：8-14.

[5]徐俊杰，许先峰，杜红卫.电网智能操作票管理系统[J].电力自动化设备，2009，29（11）：98-101.

[6]王大鹏，栗俊凯，晁军征.浅谈数字化变电站的发展及运用[J].山东电力技术，2007（1）：15-19.

[责任编辑：钟声贤]