智能变电站技术初探

黄子铭

摘要: 智能变电站就是采用多特点的智能设备，通过网络化的信息平台，实现自动化控制的高级功能的变电站，基于IEC61850标准，体现了集成一体化、信息标准化、协同互动化的特征。智能变电站比常规变电站更加环保节能，结构更加紧凑，自动化水平也日趋成熟、安全系数也大幅提高，智能化一二次设备的应用使运行管理实现了自动化，体现了智能电网的信息化、自动化和互动化。

关键词: 智能变电站自动

中图分类号：TM411文献标识码： A 文章编号：

近些年来，随着改革开放和科学技术的不断创新，变电站技术也日新月异发展迅速，可靠性得到保障，运行和维护的成本不断降低。智能变电站技术也就应运而生，智能变电站系统主要由三个部分构成，过程层、间隔层以及站控层。过程层主要是利用一次设备等完成变电站电能分配、变换、传输及其测量、控制、保护、计量、状态监测等相关功能，间隔层设备实现利用二次设备的等实现使用一个间隔的数据并且作用于该间隔一次设备的功能，站控层主要实现面向全站或一个以上一次设备的测量和控制功能，完成数据采集和操作闭锁、监视控制等相关功能。

智能变电站内的大多数自动化功能都需要通过网络传输的方式来实现，这就对变电站内的调试和运行检测设备提出了新要求，需要研究新的试验方式、乎段，制定智能变电站技术相关试验及检测标准等。智能变电站的测试活动应贯穿于变电站开发的整个生命周期内。智能变电站是智能电网的重要组成部分，智能变电站与数字化变电站及传统变电站在一次设备上的主要区别是一次设备智能化。智能设备的核心目标就是能利用传感器来对关键设备进行实时监控，进而能对于整个电网设备进行可视化和自动化调整。一次设备智能化在满足相关标准要求的情况下，可进行功能一体化设计，包括以下三个方面:将传感器与高压设备进行一体化设计，以达到特定的监测控制目的;将互感器与高压设备进行一体化设计，以减少变电站占地面积;在智能组件中，将相关控制、测量、监测、计量、保护进行一体化融合设计，实现一、二次设备的融合。

变电站设备主要分为一次设备和二次设备。智能化一次设备采用标准的信息接口，集测控保护、信息通信、状态监测等技术融于一体，可满足智能化电网信息流、业务流、电力流一体化的需求。智能化一次设备通过先进的状态监测手段和可靠的自我评价体系，可以对运行状态进行可靠准确的监控，在发生故障时能对设备进行故障分析，根据分析结果对故障严重程度进行有效性评估。建设变电站状态监测系统，把智能化的一次设备信息发送到信息一体化平台，能实现一次设备在线监测以及自我诊断，为电网设备管理提供基础数据支撑。变电站设备主要分为一次设备和二次设备。智能化一次设备采用标准的信息接口，集测控保护、信息通信、状态监测等技术融于一体，可满足智能化电网信息流、业务流、电力流一体化的需求。智能化一次设备通过先进的状态监测手段和可靠的自我评价体系，可以对运行状态进行可靠准确的监控，在发生故障时能对设备进行故障分析，根据分析结果对故障严重程度进行有效性评估。建设变电站状态监测系统，把智能化的一次设备信息发送到信息一体化平台，能实现一次设备在线监测以及自我诊断，为电网设备管理提供基础数据支撑。投入和使用智能组件不能妨碍一次设备的正常运行，并且能连续自动地进行数据的收集和处理，同时拥有自检报警功能，抗干扰能力较强，监测灵敏度较高，监测结果可信度以及准确度都有保障。

(I)从结构、功能、需求和实施多方面论证智能开关设计，在数字化变电站

方案基础上，进一步采用“智能单元集成在线监测”、“开关本体集成智能单元和在线监测”创新方案。

(2) HGIS和GIS采用集成智能组件，实现断路器和隔离开关控制执行智能化，集成在线监测参量采集。集成智能机构安装于汇控柜，实现断路器的分合闸、监视、防跳、闭锁、非全相、位置指示，以及隔离开关的完整分合闸和辅助回路，提高了智能水平和整体可用性。

(3)断路器内嵌智能元件实现控制执行智能化，实现分合闸、监视、防跳、闭锁、位置指示;将隔离开关的智能单元和互感器的合并单元整合，创新采用智能合并单元;

(4)主变智能单元除非电量信号采集和跳闸外，还实现冷却系统优化组合控制。

智能变电站当中应该实现的高级应用功能主要包括以下:基于多信息融合技术的综合故障诊断系统功能、智能告警及事故信息综合分析决策功能、设备状态监测功能、防误功能扩展应用功能、智能操作票系统功能等。智能变电站设备实现广泛的在线监测，使设备状态检修更加科学可行。在智能变电站各个系统当中，不仅可以有效地获取整个电网的运行状态的实时数据、各种智能设备的动作以及故障信息以及整个信号回路的状态; 减少了智能变电站中二次设备状态特征量采集上的盲区。

智能告警及故障综合分析决策系统等共同构成了智能变电站监控系统，分类显示处理各类信号，并智能提取到故障报警信息，为故障的判断以及综合治理提供有效依据。变电站设备故障综合诊断系统采用基于多信息融合技术的综合故障诊断模型，依据获得的被监测设备状态信息，结合被监测设备的结构特性和参数、运行历史状态记录以及环境因素，对被监测设备工作状态和剩余寿命做出评估。电压无功控制系统主要就是将区域内的子系统电压控制作为第二级控制，其目标是子系统的经济、快捷操作以及电压合格，实现智能协调控制。智能变电站在防误闭锁的关键技术方面主要有几点：第一，智能变电站在防误闭锁方面跟常规变电站相比，增加了监控中心层面的防误闭锁逻辑；第二顺序控制操作方式，全站所有隔离开关、接地开关防误操作方式均采用逻辑防误加本间隔电气节点防误。GOOSE传输机制可以实现逻辑防误，取消常规HGIS和GIS跨间隔电气节点闭锁回路，通过GOOSE信息实现跨间隔操作的闭锁。HGIS/GIS的机构内嵌智能单元技术上实现并不复杂，但就目前情况而言，构建智能单元的主要目的是为了简化一二次设备间的长距离大量电缆，实现数字化传输。所以，除非实现基于在线监测的真正智能机构成本降低到可以接受的水平并全面解决电磁干扰问题，才考虑所有开关设备(断路器、隔离开关、接地开关)采用独立的智能机构。顺序控制软件和五防联闭锁软件等共同构成了智能操作票系统。这个系统不仅可以充分共享到平台提供的各种功能服务，实现实时态和模拟态数据可靠隔离，保证了整个过程的安全可靠。

智能变电站的应用充分融合了不同学科、不同领域间的技术，基于IEC61850标准中，不仅仅强调了信息的继承与共享，使每个系统都关联起来，完全打破了常规电站的孤立现状。智能变电站区别于传统变电站，其整个自动化的系统从设计、调试、运行到最后的维护都有很大改善，对目前的传统的管理模式以及专业的划分，带来了很多挑战和机遇。全球市场复杂多变，国家电网如今已拥有完整的变电站相关产业链，推行和实施了统一的标准规范，不断推进技术的改革创新，引导新技术成果不断成熟并迅速转化成生产力，使我国电网公司很有可能在不久的将来领跑世界变电站技术发展。

参考文献

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