浅析智能变电站结构及对智能变电站的初步认识

戴士庆

摘  要：阐述国内智能变电站的发展过程，通过与综合自动化变电站系统结构的比较，分析应用智能变电站后综合自动化系统产生的变化，智能变电站建设给各专业带来的影响及可能遇到的问题。

关键词：智能变电站;合并单元;智能终端

1 国内智能变电站的发展过程

在中低压变电站建设中，各种电流和电压互感器的成本仅占变电站建设成本的很小一部份。但随着我国超高压电网的建设，对变电站的绝缘水平要求相应提高，使得变电站一次设备成本中很大一部分都用于绝缘材料，尤为突出的是大量采用的电流和电压互感器价格大幅增加。因此，如能够研制出直接将模拟信号转换为数字信号的电子式互感器，用光纤连接互感器和相应的二次设备，就可以很好地解决互感器的绝缘问题，从而大大降低变电站的综合造价。

2 智能变电站定义及典型结构

2.1智能变电站的定义

智能变电站是采用先进、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、检测、测量、控制、保护等基本功能。还具备支持远程控制、智能调节、在线决策分析等高级功能的变电站。本文着重论述智能变电站综合自动化系统与传统综合自动化系统在结构和设备上发生的变化。

2.2  智能变电站的典型结构

智能变电站的典型结构一般包括三层两网结构，三层分为设备层）间隔层、站控层;两网主要指站控层网络和过程层网络。过程层包含有一次设备和智能组件构成的智能设备、合并单元（以下简称MU）和智能终端（以下简称ST）。站控层主要指通信系统、时钟系统、调度自动化等子系统，用于全站或一个以上一次设备的测量和控制，包含数据采集和监视（SCADA）、操作闭锁以及电能量采集、保护信息管理、同步相量采集等功能。间隔层一般包括测控装置、继电保护装置等设备，实现与各种智能传感器、远方输入/输出设备和控制器之间的通信。

2.3  智能变电站的设备和结构变化

与传统综合自动化变电站相比，智能变电站硬件设备的变化主要有二次互感器的变化、增加MU和ST设备、数据传输方式的变化和继电保护装置硬件的变化三方面。软件上的区别主要体现在各种高级应用方面以及通信规约方面。

2.3.1 二次互感器的变化

二次互感器由原来的电磁式变化为电子式，这给二次回路结构带来了质的变化。为了节省二次光缆，引入了MU和ST;为使数据共享在保护、测控和故障录波等设备与MU和ST设备之间增加了名为过程层网络的SV网交换机和GOOSE网交换机。

2.3.2  MU和ST设备

增加MU和ST设备的主要原因在于它们可以将多路数据编码后合成一路数据，通过串行通道，实现传统综合自动化变电站大量电缆实现的数据传送功能，传统综合自动化变电站则采用了大量的电缆。

2.3.3  数据传输方式变化

数据传输方式的變化又体现在两个方面，一是数据传输通道的变化，由原来的电缆发展成了光缆;二是为了使数字信号网络化传输，增加了过程层网络交换机，

2.3.4  继电保护装置的变化

传统综合自动化变电站的继电保护装置接收到模拟信号后，需通过装置内部的电流电压变换器将大电流高电压变换成能够满足采集要求的小电流低电压，再通过A/D转换变为数字信号，进行处理，从而完成数据采集;传统变电站保护装置需要通过开入开出采集模块采集断路器位置数据。

2.3.5  智能变电站的通信规约及高级应用

（1）智能变电站的通信规约。智能变电站采用IEC 61850通讯规约，它面向对象建立模型，是国际电工委员会（IEC）TC57工作组制定的《变电站通信网络和系统》系列标准。采用标准化通信规约的目的是在变电站需更换保护测控等装置时，无论任何厂家，设备之间均可通用。传统变电站在这一点上还存在一定的缺陷。

（2）智能变电站的高级应用。为了实现电网智能化，智能变电站开发了多项高级应用，主要有一体化五防和全景信息平台、一体化故障信息子站、故障信息分析决策、智能报警、分布式状态估计、辅助系统等高级应用。充分利用智能变电站的高级应用，不仅可以提高变电站运行操作的可靠性，而且在电网出现负荷不均、设备异常、电网故障时，智能变电站可以给出变电站的全景数据并给出相对合理的处理意见，为处理异常、故障提供可靠数据保障。

3对智能变电站的几点认识

从以上介绍可以看出，与综合自动化变电站相比，智能变电站的一次设备和二次设备都有了很大的变化。采用智能变电站对电网运行、检修和管理将会产生较大的影响

3.1 智能变电站主要优势

（1）智能变电站互感器由原来的电磁式变化为电子式，解决了传统电磁式互感器磁饱和问题，同时电流及电压量转化成数字信号，互感器也不存在带载能力的限制。

（2）智能变电站的MU和ST设备将多路数据编码后合成一路数据，同时数据传输通道由原来的电缆发展成了光缆，不仅节约了电缆使用量，而且避免了通过控制电缆产生的电磁干扰。

（3）智能变电站采用统一的IEC 61850国际标准通讯规约，实现了不同厂家的保护测控装置互换使用，解决了技术垄断和售后服务的壁垒。

3.2 智能变电站带来的影响

（1）基于IEC 61850的智能化变电站的二次系统设计，需要设计人员熟悉各种“功能逻辑节点”，以便能够了解物理设备如何通过逻辑节点连接去实现所需功能。

（2）智能化变电站的安装、调试过程是系统网络化和数字化的过程。继电保护人员需充分理解保护的配置，利用IEC 61850规约的特点，创新测试方法，设计出完善的测试方案，能够同时测试通信、信息同步等多项功能。

（3）智能化变电站的建设给现场验收工作带来了新的形式要求，不仅要验收系统中的硬件、软件，还包括系统中使用的说明文档、设备的配置参数文档、系统数据和信息模型文档等项目。

4 结论

智能变电站是极具发展前景的一项综合技术，是未来变电站建设的趋势。从当前技术现状看，尽管智能变电站技术还存在一些不足，但选用的风险远小于当年油田选用综合自动化变电站的风险。我们应本着积极准备，循序渐进的方式，择机建设一座智能变电站，不断积累运行经验，为打造永恒电力，助力百年油田提供强大的技术支撑。