智能变电站的关键技术分析

王青山

（四川省电力公司内江电业局，四川 内江 641100）

随着电力技术的发展，电力系统在一些方面呈现出新的问题，为解决这些问题，智能电网的建设目标被人们提出。我国在"十二五"发展规划中也提出发展中国坚强智能电网的战略。

一、智能变电站的定义及其特点

定义：采用先进、可靠、集成、低碳、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、测量等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。

从《智能变电站技术导则》给出的智能变电站的定义我们可以看出：智能变电站建立在变电站数字化的基础之上，以变电站的数字化为硬件基础。智能变电站在数字化方面，通过采用先进的非常规传感器和高速安全的通信网络，实现变电站保护、控制、调度、状态等信息的全景采集，继而建立基于全站全景信息的数据库，并以此为基础实现变电站的自动运行，设备状态检修、运行状态自寻优、智能分析决策等高级应用功能，从而在最大程度上提高电网的自适应能力和管理运行水平。

二、智能变电站的测控技术应用

1 非常规互感器在智能变电站中的应用

传统的互感器具有不便于安装、饱和会造成输出失真、二次侧存在短路或开路问题、需要采用ADC模块才能与微机系统连接等一系列问题，这些问题对电力系统中各种测量、保护、计量等功能的实现具有诸多不利的影响。随着光电技术的发展和光纤通信技术的进步，先进的非常规互感器在智能变电站中得到应用。非常规互感器的应用能够实现变电站运行信息的全数字化实时采集，能够实现电气量的精准测量，提高了电力系统内部信号采集系统的抗干扰能力，对提高电网状态估计的水平、改进继电保护性能等具有重要作用。2IEC61850通信规约的应用

传统变电站存在系统自我封闭，各个系统之间信息交互能力差等问题，由各子系统构成的"信息孤岛"。上述问题主要由不同厂家之间设备采用的通信规约复杂繁冗，各系统之间信息交互接口没有统一标准等因素造成。为此，智能变电站在信息交换和传输方面采用IEC 61850通信网络规约，对变电站内的IED和测控装置进行统一的信号传输建模，实现变电站内信息量的全景采集和交换，形成基于一致性基础信息的信息平台系统，满足装置互换性要求，满足变电站安全操作和与用户互动需求。

2 智能组件

智能组件承担宿主设备的测量、控制、计量、监测和保护等基本功能，作为各功能单元的结合，智能组件可以实现灵活配置。每一个智能组件都可以根据电气设备在功能上的要求进行合理的选择和配置；智能组件可以实现集成化设计，也可以根据设备特点分散独立实现；而在智能组件的安装问题上，智能组件可以置于主设备本体之外，也可以内嵌于主设备本体之间。这一系列的特征使得智能组件灵活、可靠、形式多变，能和电气设备达到有机的结合。智能组件通信功能的设置使得电气设备成为系统中的通信节点，实现了电气设备的信息化，提升了系统内部各电气设备之间和外部其他系统的联系，使得变电站内的控制系统系统成为有机统一的整体。

三、智能化电气设备在智能变电站中的应用

智能电气设备从技术特征来看：主要包括测量数字化，设备信息化，控制网络智能化等。若从智能电气设备在发展方面的特点来看，信息交互化和控制的智能化已经在电气设备的得到了初步的试验与应用。

1 智能断路器

传统的断路器在完成其本体功能上存在一系列的不足之处，如许多低电压电力网中采用机构三相联动的断路器，这种断路器无法实现类似综合重合闸或交流电流过零点最优时刻切断电流等技术要求。而从断路器内部参数的检测和内部机构的观测来看，传统断路器也存在提供的信息量小，状态不够直观等缺点。由此，智能断路器对传统断路器在这些方面的不足进行改进。智能断路器配有传感器、电子控制决策装置，执行器，具有较高的性能，能够完成更高的控制要求。

2 智能变压器

智能变压器是指能够在智能系统环境下，通过网络与其他设备或系统进行交互的变压器。其智能化主要依靠智能变压器组件来实现，利用先进的检测技术和手段，将多种检测装置综合在一起，实现变压器运行状态的综合数据分析和数据处理，为变压器的状态维护提供可靠依据。一方面，智能变压器内部植入的各类传感器和执行器在智能化单元的管理下，保证变压器在安全、可靠、经济条件下运行。变压器在出厂时将该产品的各种特性参数和结构信息植入智能化单元中，运行过程中利用传感器收集到实时信息，自动分析目前的工作状态。另一方面，智能变压器具有通讯和数据处理能力，将变压器的各种工况数据、位置信号经处理后发送至数据网络，并能够接受各种对变压器操作的数字指令。

四、智能变电站基础上电网运行功能提升

时下，智能变电站在实现电力系统新型问题的解决方面将会发挥重要作用。在电网的经济可靠运行，继电保护和控制、电力系统试验与检修等方面，智能电网的投入运行将会带来新的变化。

1 自适应继电保护算法的应用

传统的继电保护以"事先整定、实时动作、定期检验"为特征。这种保护控制策略即便在一些传统的应用场合也无法满足系统要求，这主要是因为传统策略本身有着保护范围随运行方式变化大，保护灵敏度受负荷影响大等一系列自身固有的缺陷。自适应继电保护虽然在原理上与传统保护策略相比并没有革命性的变革，但是保护在整定方式上却发生了质的变化，得益于现代高速数据传输处理技术的进步，自适应继电保护能够根据所采集到的电网的实时信息，对电网的状态做出判断，从而在线整定继电保护装置的各种参数，达到继电保护动作时限，灵敏度和保护范围各项指标的综合寻优。

2 电气设备的状态检修的发展

电气设备的检修已经经历了事后检修为主和预防检修为主两个阶段。由于这两种检修策略存在检修停电时间长，停电检测结果可能失真，检修达不到连续进行等缺点，电气设备达不到当修则修的要求。

现在，电气设备的检修策略正向状态检修发展，而智能变电站中非常规互感器的应用和电气设备信息网络化的发展则为实现电气设备的状态检修提供了硬件平台。状态检修以实现电气设备的实时在线状态检测和根据可靠数据采集的故障诊断为主。从目前的发展情况来看，状态检修仍然有许多应当改进的地方，但是随着技术的发展，它将慢慢普及并发展起来。

3 智能变电站具有智能分析决策能力

相较于传统变电站，智能变电站强调其具有的智能分析决策能力。根据系统中计算机存储的历史数据和实时数据，采用合适算法构造解决问题的推理机，向操作人员操作提出建议。智能变电站的智能分析决策机制应建立变电站故障信息逻辑和推理模型，分类、过滤故障告警信息，实时分析和推理变电站运行状态，自动报告变电站异常并提出故障处理指导意见。对包括事件顺序记录信号及保护装置、向量测量、故障录波等数据进行数据挖掘、多方位综合分析，并将变电站故障分析结果以简洁明了的可视化界面综合展示。

结语

智能变电站是智能电网的重要支撑节点，建设智能变电站具有重大的技术和经济意义。作为各项新技术推动下的智能变电站，其发展必然会经历一个长期的阶段，而随着智能电网和技术的进步，关于智能变电站的技术规范也会在实践中逐步完善。从而使智能变电站最终成为智能电网的建设奠定坚实基础。

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[2]李瑞生，李燕斌，周逢权.智能变电站功能架构及设计原则[J].电力系统保护与控制，2010，38（21）.