基于变电站电气一次设计的智能化研究

周明

摘 要：变电站是电力系统不可缺失的部分。在智能变电站电气一次设计的过程中，需要对一次设备的智能化情况进行了解，基于此，文章对变电站电气一次设备智能化的现状展开了研究，重点对需要解决的问题进行了重点分析，同时，对未来的发展提出了自己的见解。

关键词：变电站；电气一次设备；智能化

1 一次设备智能化的研究现状

变电站中的电气一次设备主要包括变压器、互感器、可控电抗器、开关设备等。电气一次设备智能化可以通过两种途径来实现，一是通过对传统的电气设备配备智能终端，即对其进行智能化改造；二是直接由厂家设计制造具备智能化功能的电气设备。由于传统一次设备大量存在于现有电网结构中，传统一次设备被全面智能化的一次设备彻底取代还是一个很漫长的过程，目前实现电气一次设备的智能化发展主要通过途径一来完成，也就是在传统的一次设备上增加智能控制模块，使其集成数据采集、在线监测、故障判断和通信等多功能。

1.1 电力电子变压器。作为一种新型的变压器，电力电子变压器要优于传统的变压器，其主要是融合了电力电子技术以及其他方面的先进技术，能够实现电压、相位、幅值的自动转换。在应用电力电子变压器后，可将AC/AC、AC/AD/AC之间进行转换，能够使用直流电压，实现能量的转换和控制；根据它的功能，可以进行自我监控、自我保护、无功补偿等，不必添加额外的设备。由于电力电子器件的体积小、质量轻等特点，在航天、航空等领域应用相当广泛；而且在智能电网中，分布式电源系统不断的增加，使电力电子器件能够灵活地分布在这个系统中。因此，作为新型的变压器，电力电子将得到更大的发展。

1.2 电力变压器。在整个电力系统中，变压器广泛应用于发、供、用各个环节，它在电网中处于极为重要的地位，是保证电网安全可靠经济运行和人们生产及生活用电的关键设备。变压器的智能化是电气一次设备智能化的重要组成部分。智能变压器的提出早在智能电网之前，许多研究学者、企业也从不同的角度在传统变压器的基础上进行改进，获得了科研成果和专利产品。智能型变压器包括传统变压器的智能化和基于换流技术的电力电子变压器。

1.3 互感器。作为变电站中一个重要的部分，互感器的功能体现在以下3个方面：安全、准确测量和自我诊断。根据国际电工委员会制定的标准，电子式互感器由所有的光电式互感器和其他使用电子设备的互感器组成。电力系统光学电流互感器使用的是零和式光学电流传感技术，它的功能具有精度高、保护输出优质、绝缘性强和电磁兼容性高的特点，由于能够入网使用，所以可以进一步大量地应用在电网系统中。激光供电型110kV光电电流互感器采用了信号转化技术，运用光纤传输，所以，它具有绝缘性高、受电磁干扰小、测量频带宽、范围广等优点，在电力系统智能化建设中很有大的发展潜力和实用价值。

1.4 智能开关组合设备。智能组合开关是智能控制中的关键设备，它综合了断路器、隔离开关、地接开关、互感器、避雷器、母线和出线终端等，将新型传感技术、微电子技术和电力电子技术等技术相结合，从而达到智能化控制。为了更好地在电网中应用智能化，需要对智能组合开关提供数字化的平台，从而能够自我参数检测、就地综合评估和实时状态报告等。在国内，组合开关在二次回路中的集成化程度不是很高，智能化终端和开关的应用上不够完善，所以新型的开关将取代原有的设备，例如河南公司开发的智能型高压开关，能够把多种设备整合为一体，更好地控制电网电路系统。

1.5 智能断路器。高压断路器作为电力系统安全运行中重要的控制和保护设备，其智能化同样也是电气一次设备智能化的基础。断路器的智能化必须配置最新的传感技术、微电子技术和信息技术，以实现操动机构的可控操动。与传统断路器相比，兼有计算机系统和传感装置的智能化断路器集智能化控制功能、状态监测与诊断功能、智能化操作功能为一体。

1.6 可控电抗器。可控电抗器是超高压及以上电压等级输电系统中关键的电气一次设备，对提高电网输电能力、改善电压质量、补偿无功缺额、确保系统稳定具有不可替代的作用。它结合了现代电力电子技术与控制技术，可实现对电抗器参数的连续调节与控制。目前，系统中已经得到应用的有可控并联电抗器（CSR）、晶闸管控制电抗器（TCR）、裂心式可控电抗器（SCTTCR）、直流助磁式可控饱和型电抗器（CSR）和可控串联补偿器（TCSC），具备广阔应用前景的有超导型可控电抗器（SCTCR）和自饱和磁阀式可控电抗器（SSMVTCR）。

2 变电站电气一次设备智能化需要解决的问题

2.1技术方面的问题。目前我国变电站电气一次设备还未完全的实现智能化，这主要是因为有很多技术方面的问题未能解决，很多核心技术还处于攻关阶段，因此现阶段我国一次设备智能化并未没有达到预期效果。尽管我国可以通过引进国外的先进技术来解决，但是这不仅需要花费大量的购买专利的成本，同时还需要将购买的技术与我国国内变电站电气一次设备情况有效的相融合，这也需要耗费一定的人力与物力。

2.2 智能化系统方面的问题。尽管有些变电的电气一次设备已经实现了智能化，构建了相应的智能化系统，但是智能化系统本身并不完善，还存在着多方面的问题，比如断路器跳闸方式是否合理、电源供电是否安全等，都还处于未知阶段。为此，智能化系统应用的过程中，必须采取抗干扰措施，保证智能化系统正常的运行。

2.3 推广方面的问题。一次电气设备包括了很多种，每种电气设备的使用年限都不相同，比如高压电气设备与电子设备相比，使用年限比较长，再加之，一次设备实现智能化之后，价格通常比较昂贵，所以难以推广。为此，研究者需要电气一次设备材料进行改善，并且利用新型的技术提高设备的使用年限，这样才有利于电气一次设备实现智能化之后，进一步推广使用。

3 一次设备智能化发展的方向

针对上述技术上存在的问题及设备本身性能上需要解决的问题，电气一次设备智能化的开发存在有极大的潜力。电气一次设备的智能化需要不断地完善不同领域之间的协同技术问题。为解决不等寿命局限的问题，必须从电子设备本身的设计、制造及改善其运行条件等方面着手，提高设备的使用寿命与可靠性。作为电力变压器智能化发展的另一可能途径，电力电子变压器由于目前所使用的电路结构较复杂、可靠性较低、损耗较大，故可进一步加强对其各种电路拓扑结构的深入研究。

由于电气一次设备智能化的开放性，许多新的功能将被不断地开发和利用，这些发展不但能够为传统电力系统注入新的活力，还能够对许多特殊用途的供配电系统的发展起到积极的促进作用。电气一次设备智能化的全面推广和应用，将为智能电网的发展奠定坚实的基础。

参考文献

[1] 吴建军，杨庆.智能变电站一次设备运维管理问题及解决[J].科技资讯，2015（30）.

[2] 王宏伟.变电一次设备接点过热的防范措施[J].黑龙江科技信息， 2014（01）.