电力系统中智能变电站的核心技术

黄帅

【摘  要】电力系统中，任何电力元件不得在无继电保护的状态下运行，保证电力元件安全运行的基本装备称为变电站继电保护装置，智能变电站中的继电保护设备是智能电网的重要组成部分，对电网的安全运行具有十分重要的地位。文章对智能变电站进行了简单的概述，接着分析了对智能变电站继电保护的基本要求以及智能变电站继电保护的配置，最后重点探讨了智能变电站继电保护配置的未来展望。文章首先针对智能变电站技术结构做出必要分析，指出智能变电站系统的三个主要层次，而后就其应用特征给出说明，指出成本的降低和工作效率的提升是主要的应用特征。

【关键词】智能;变电站;技术;应用;特征

目前经济和社会飞速发展，对于电力的需求也随之出现了新的特征。诸多大规模用电单位拔地而起，并且在生活和工作环境中，电力驱动设备的逐步增多，信息化时代的不断深入，都将电力的供给服务放置于一个更为重要的位置之上。当前的社会对于电力的有效和连续供给，已经存在明显的依赖，由此可见，如何更为有效地展开电力供给服务，是当前供电组织面临的一个重要问题。在这样的环境之下，智能变电站系统的应运而生，成为供电领域被广泛认可的重要技术系统之一。

1 智能变电站的技术结构分析

从概念上看，智能变电站并不存在十分明确的定义，目前常见的几种概念表达方式，都只是对智能变电站职能和特征的描述。综合当前常见的几种概念，可以将智能变电站表述成为采用先进、可靠、集成和环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和检测等基本功能，同时，具备支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策和协同互动等高级功能的变电站。

从构成角度看，智能变电站包括智能电气设备以及智能信息系统。其中前者具体包括智能变压器、智能高压开关设备、电子式互感器等负责保持整个供电系统正常运行的电气设备，此类设备与传统设备的最大不同在于能够将供电网络中各种设备的工作状态参数有效实现数据化并能够及时提交给相应的信息端口，传输到信息系统中作为智能决策的基础出现。而后者则负责从整个系统的众多方面收集到相应的工作状态数据，加以整理，对于出现的故障进行及时发现并提出告警，综合相应的数据给出维护和维修建议等决策支持工作。

从智能变电站系统的逻辑角度看，自下而上可以大致划分为三个主要层面，即设备层、间隔层和站控层。设备层由智能变电站系统中的一次设备和二次设备共同构成，即能够支持供电系统正常运行的电气设备集合，其分布于相应设备的各个工作场所中。从职责角度看，智能变电站设备层需要确保电力供给系统运行过程数据的采集，具体应当包括设备工作参数和状态数据，以及相应的操作动作信息等多方面数据。间隔层又称为连接层，其处于设备层和站控层中间，负责实现二者的顺畅通信。其主要职责在于汇集当前设备层的实时工作数据信息，并进行必要的统计和整理，此外还对相应设备层的设备负有监视职责。从构成角度看，间隔层通常由通信设备构成，也包括必要的数据传输线路，并且随着集成芯片技术的日益成熟，分布式数据处理在社会各个领域的应用也随之达到新的高度，因此在智能变电站系统领域中，间隔层也承担起越来越多的初级数据处理职能，通常对于一些本地数据，会在间隔层做基本处理而后再传输到更高的站控层。而站控层通常只是存在计算机等相关信息处理设备，其主要职能则在于将多个方面传输过来信息进一步地收集整理，最终完成决策支持的目的。随着人工智能以及神经网络等相关的信息技术不断进步，决策支持系统所采用的技术以及支持效果也必然越来越成熟并不断提高。

2 智能变电站系统的应用特征分析

当前在供电网络领域，智能变电站的应用已经日趋成熟。随着应用的不断广泛和深入，其相应的工作特征逐步凸现出来。

首先从职能变电站系统构建角度看，由于增加了相应的数据传输，因此其成本必然会比传统单纯的变电站系统偏高。并且这种智能变电站还对当地的通信网络完善状况提出了新的要求，为了保证数据能够实现有效高速传输，光网络的畅通与否，也成为职能变电站能否正常和有效展开工作的重要影响因素。同时对通信有所需求的另一个方面，是整个变电站系统不仅仅会依赖于相关供电设备，而且会对相应的通信系统设备也有所依赖，这样的情况下，不仅仅供电网络设备故障会影响到智能变电站系统的正常运行，包括通信网络设备在内的故障也会对智能变电站系统的正常运行有所影响。从表面上看，这样的状况似乎增加了智能变电站故障发生的概率，但是从根本上考察，通信属于变电站系统供电网络之上的附加功能，其故障不会影响到整体供电的有效性，因此智能变电站系统只会增加相应的安装和维护成本，对于供电服务质量不会产生不利影响。

其次从应用的效果特征角度看，必须承认通信和智能决策的参与，能够从如下几个主要方面对供电服务质量的提升起到积极作用。从成本角度看，虽然在变电站系统建设的过程中一次性投入有明显的增加，对于相应的电气设备需要选用具备数据采集功能和交换接口的设备，并且需要架设起相应的通信网络，但是从长远角度看，智能变电站系统能够有效获取整个供电网络中的各种工作数据，从状态数据到电力消费端的特征数据，因此能够针对供电服务进行有针对性的维修和维护。

3 智能变电站中的继电保护验收方法研究

传统意义上的变电站一般均采用相关的继电保护测试仪进行相应调试，然后采用不同的技术对系统回路的完整进行校验和验收。因此智能化的变电站采用数字信息进行传输信号和数据信息，所以对继电保护相应的验收工作也应该通过智能手段进行校验和验收[4]。

智能的变电站系统中的继电保护中的配备方式与和传统意义中的一样，主要去呗为输入信号的方式不同，这种新型的验收方式有以下两种。

（1）采用起初通用的测试仪与新型的采集数据的转换装置对继电保护进行校验并验收。这种方式主要是首先通过传统的测试仪发出信号，然后使用采集装置来转换信号，将其转换成一种交流信号，并提供一种可以用来互相传输的形式，最终进行单元合并。综上，目前的新型验收方案就应该结合传统方法和现代方法，形成一种心事的验收方法。相关工作人员对这种方法很容易掌握。具体过程如图2。

（2）第二种方式采用智能仪器对继电保护装置进行校验和验收，图2为具体方案示意图。这种方式实际上是一种智能的闭合回路测试系统，通过新开发研制出的一种基于IEC61850标准的智能化测试仪，进行信号和数据的输出和接收，進行闭合回路控制，然后对设备进行相应校验和验收[5]。这种方式对仪器的功能和质量和精度等要求很高。这种智能的全数字形式的设备能够校验逻辑功能，甚至还能够对数字和网络化方面内容进行校验。

结语

就目前的状况看，智能化变电站系统在我国的电网建设中不可或缺，并且毋庸置疑地将来未来拥有越来越重要的地位。需要注意的是，对于智能变电站的发展，应当格外注意数据库的建立和人工智能的应用，一切以服务供电网络的健康发展作为准绳展开工作，唯有如此，才能找准发展方向，避免盲目的技术引入，并且获取最优的应用效果。

参考文献：

[1]牛朋超.智能电网开启电网运行新形式[J].电力系统保护与控制，2010.

[2]唐成虹.智能变电站新型高压集中式电能计量终端[J].电力系统自动化，2011（05）.

[3]刘娇，王刚.智能变电站建设方案的研究[J].华东电力，201（7）.

（作者单位：国网山西省电力公司检修公司）