智能变电站中电力一次设备的智能化设计及发展分析

王丽娜

[摘    要]智能变电站的发展是科学技术进步的结果，也符合社会生活需要的发展。基于此，以智能变电站的电力一次设备的智能化设计以及发展为研究主题进行探讨。介绍了智能变电站的概念、特征以及构成，分析了智能变电站电力一次设备的智能化设计，最后提出了电力一次设备的智能化设计的发展展望，以促进智能变电站一次设备的智能化设计以及发展。

[关键词]电力一次设备;智能化;智能变电站;智能化设计

[中图分类号]TM63 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）04–00–02

Analysis on the Intelligent Design and Development of the Primary

Power Equipment in the Intelligent Substation

Wang Li-na

[Abstract]The development of smart substations is the result of advances in science and technology， and is also a development that meets the needs of social life. Based on this， this article discusses the intelligent design and development of power primary equipment in smart substations as the research theme. First， it briefly introduces the concept， characteristics and composition of smart substations， and then analyzes the intelligent design of power primary equipment in smart substations. Finally， the development prospect of the intelligent design of power primary equipment is proposed， and it is expected to be helpful to the development of smart substations in the future， and to provide a certain reference for the intelligent design and development of primary equipment of smart substations.

[Keywords]power primary equipment; intelligence; intelligent substation; intelligent design

1 智能变电站的相关概念

1.1 定义

智能变电站是由先进、集成和环保的智能化设备组成的，借用智能化设备搭建形成一个网络信息化平台，具有对电力系统的相关信息数据进行智能化处理、调节相关电力系统出现的故障问题以及完成的电力系统的全方位實时控制的功能。在现代化社会中，智能变电站拥有节能、环保、稳定性高的优点，非常符合当今时代的绿色环保、走可持续发展的道路。智能变电站所拥有的网络信息平台将整个电力系统的数据信息收集起来，利用这些数据进行分析，不仅可以起到维护电力系统的功能，而且拥有进行在线监督控制其他电力系统的应用程序，利用计算机处理电力系统运行问题，在线进行数据分析，保证电力系统的正常化运行。

1.2 特征

智能化变电站是顺应时代发展的潮流的产物，它的建设发展是满足人们日益增长的美好生活需要的必然结果。从目前智能化变电站的建设情况来看，其具有4大特征。

①在线数据处理。通过互联网网络系统收集、记录以及分析电力系统的数据即可对电力运行系统进行在线控制，保证电力系统运行的各项数据指标到达制定的标准。②电力系统高度集成化。智能变电站的构建借助了很多先进的电力设备仪器，使得整个电力系统连接成为一个系统化的网络，管理人员可凭借这个网络系统来掌握整个电力系统的运作。③信息实现高度的共享化。互联网和大数据时代，所有的数据信息都可以通过计算机网络系统形成一个大的数据平台，为各个区域的电力系统智能化运行提供强有力的数据支持。④智能化的设备。现在的电力系统的运行和保护讲究质量和运行的速度，而使用智能化的设备则是为智能变电站系统的形成提供了一个工具。

这四大特征使得变电站相比较传统的变电站而言，更加实用，更加适合现代社会人们的需要。智能化变电站的建设是数字化信息技术和先进设备的有机融合，它的发展极大地促进了变电站功能效果与增强，提高了电力设备的应用性能。

1.3 构成

在智能变电站建设中，它主要由过程层、站控层以及间隔层构成。其中，过程层主要是发挥监测电力数据的作用。它是用于对电力量和电气设备运行的实时监测，获取电气设备和电力量实时运行的数据，将这些数据传送进入电气系统的网络数据库中，及时地更新数据库的运行数据，让电力指挥中心能够对比分析正常状态下电气设备运行的标准参数的差距，以便规划安排下一步的电力系统的运行和调整计划。站控层是发挥刷新数据信息的功能。通过对整个电力系统的数据监控，发挥网络系统的信息汇总功能，对数据库系统进行实时地更新，将相关的运行历史数据发送到电力系统的控制中心，保证工作人员能够对电力系统运行状态的掌控，使得电力系统可以平稳地运行下去。在通信功能连接之前，有一层能够在线维护和修改功能的设备的存在，它与运行流程息息相关，这就是间隔层。它主要的功能是保护一次设备，起到一个缓冲作用。它通过汇总被隔断的数据信息，推动后续数据采集工作的开展，是有效连接站控层和过程层两个部分的重要媒介，是可以有效防止数据信息传输出现故障的保护层。

2 智能变电站电力一次设备的智能化设计

一次设备是变电站运行中不可缺少的重要组成部分。变压器、互感器以及断路器等都是一次设备。开展一次设备的智能化设计能够最大程度地体现智能变电站建设的举措。实现一次设备的智能化是基于准确的数据结构。通过一次设备的使用和布置，将自动调节、实时监控以及信息保护等高级功能应用到电力设备，形成一个智能电网系统，如此一来，大量的电力系统数据就可以通过网络信息平台形成庞大的数据库，实现对电力系统网络的智能化数据应用，从而展开对电力系统的系统化集中控制。

2.1 增强电力系统自我监测能力

进行电力一次设备的智能化设计，有利于推动智能变电站建设，实现电力系统的信息化。对此，要不断优化一次设备的智能化设计，通过改善一次设备的设计，完善变电站的自我监测系统。从电力一次设备的设计情况来看，一般设计都是采用总线路连接拓扑，利用兼容协议原理来连接一次设备实现通信过程。但是随着科学技术的发展，机电一体化以及芯片集成的发展已经不断地发展和进步，电力一次设备的运行和设计已经可以独立于终端设备系统。对此，在电力一次设备的智能化设计中，技术人员要充分地了解通信协议，选择合适的硬件和软件的配置参数以及计算机控制器的性能状况，从优化一次设备的配置开始，再在总线系统中设计出一个兼容的总线通信协议，将整个一次設备中的仪器、控制设备等全部形成一个整体，集成在一个系统中，实现对整个电力系统的全方位控制监测，这样一来，不仅可以极大地提升电力系统的自我调节和监测功能，完成自动化的电力系统的环境监测，而且可以增强电力系统的数据分析能力，实现智能变电站设备的自行管理控制。

2.2 采用科学合理的智能组件

想要实现电力一次设备的智能化设计，就应该在一次设备的配置上进行优化升级。一次设备的元件配置质量对于设备的运行质量息息相关。技术人员在进行设计时选择合适的智能元件，采用合理的装配方式将一次设备整体功能得到大幅度的提升，从根本上完成电力一次设备智能化。但是，要格外注意的是，在应用智能元件时，要注意满足以下三点要求：①在应用智能元件时，要对整体的一次设备运行系统进行分析，保证所使用的智能元件不会影响电力一次设备运行的整体稳定性。②智能元件的应用要能够助长一次设备形成的高效数据化处理效率和自动监测功能，采用的智能元件的自我监测功能以及报警性能要很高，才能够保证一次设备的灵敏性和抗干扰性能的提升。一旦出现情况，设备能够立即做出反应。③一次设备的整体结构的设计，主要是保证对电力系统的监测，因此，智能元件的应用一定要保证不能够破坏监测系统的整体结构，技术人员要事先进行一下测试，保证智能元件和一次设备的兼容性能。智能组件的应用主要是针对电力系统运行过程中数据传输的动态监控和处理，它的作用是要增强一次设备的灵敏度以及受外界环境的抗干扰性。

2.3 强化GIS状态检测

在一次设备智能化设计中，GIS设备的检测作用是不可忽视的，技术人员要格外注重GIS设备的使用，不断强化GIS状态检测的作用。GIS状态检测的原理是由于其特殊的性质，通过安装配置好的GIS设备，它的外壳可以产生电磁波从而产生局部的放电，产生电流，接地线上就有放电的脉冲电流经过，这样一来，高频电压就可以按照设想的要求进行空间传播，完成放电检测工作。另外，局部放电会使得电力系统运行通道中的气体含量骤增，并且SF6气体也会出现发光以及分解现象，金属外壳也会出现表面的电力波动现象。在电力一次设备的运行过程中，GIS设备的检测作用是进行位置信息的确定、局部放电检测、SF6气体密度检测以及检测储能电机的工作状态，通过GIS状态检测可以及时检测设备出现的故障，提高判断设备故障出现的准确性。另外，技术人员要可以应用智能化的设备开关和温度传感器，提升GIS检测在气体密度检测中的准确度，实现对局部放电运行过程中的检测。

2.4 加强变压器的检测工作

一般情况下，一次设备中的变压器正常运行，电场的内部布局就是处于正常的状态下。引线以及带点绕组还有油箱之间形成一个分布不均匀的电场，使得设备中金属构件以及铁芯处于电场之中，达到一个电场运行的正常化状态。由于寄生存在的电容产生于油箱、高低压绕组、铁芯以及及金属构件之间，当发生了寄生电容的融合反应时，带点绕组就会形成悬浮的电位，一旦产生的电位差足够大时，就会击破设备的绝缘体部分，逐渐产生漏电放电的现象，分解掉变压器中的油的部分，使得设备固体中绝缘体部分逐渐地损坏，出现严重的漏电现象，导致危险事故的发生。对此，技术人员要格外地注意对变压器的检测工作，采用特殊的变压器的铁芯和变电站进行连接，做好接地工作，保证变压器的正常运行，防止意外事故的发生。另外，为了能够实现电力一次设备的智能化设计，技术人员要加强变压器自动监测技术的应用，让监测系统成为变压器各个组成部分的全方位动态实时监测系统。技术人员可以采用智能处理器，分析诊断出变压器出现的故障问题，既可以保证变压器的正常运行，又可以在变压器出现故障之后，立即发现故障之处，及时采取措施进行维修工作。

3 智能变电站电力一次设备的智能化发展前景

现在，社会的发展日新月异，科技的发展迅速，智能化和信息化是未来各行各业发展的目标。电力系统运行的智能化是符合时代发展潮流的。开展智能变电站电力一次设备的智能化设计是非常重要的。相关的研究部门和技术人员要根据每一个变电站的内部设备的配置情况，在成本允许的情况下，对设备进行整改，应用更为先进的监测技术和设备元件，实现总线配置的网络信息化、数据化以及通信功能。通过研究科学合理的通信协议保证主体网路系统、操作终端系统以及信息平台的正常化通信，加强整体电力设备的管理工作。另外，一次设备的智能化设计主要是保证一次供电系统的平稳运行，管理人员要充分地利用所搭建的网络信息化平台，在线进行电力系统数据处理，以此来确定整个供电系统的运行状态。在未来的智能化设计中，如何提高电力系统数据的运输和整合，降低电力设备使用的成本，形成一个数据集中化、信息共享化、实时监测的系统，是未来建设智能变电站电力一次设备的智能化设计的重点。

4 结束语

开展电力一次设备的智能化设计不仅可以极大地缩减变电站的运行成本，而且可以提高变电站的运行质量。变电站管理部门以及相关工作人员要加大对电力一次设备的研究，学习先进的智能化技术，密切关注市场上设备的更新情况，及时对变电站的设备进行更新，搭建一个网络化信息平台，将大量的电力系统的数据信息汇总到数据库中，以便工作人员对电力系统和电力设备进行智能化监测，实时地监测变电站的运行状态，以实现整体电网以及设备运行的最优化。

参考文献

[1] 刘裔年.智能变电站的关键技术及应用分析[J].电力设备管理，2021（2）：169-170，199.