浅议变电站高压电气智能设备的发展情况

王睿萱

【摘  要】随着全球经济及计算机网络的飞速发展，电力系统也以突飞猛进的发展速度为人类生产生活提供着巨大的便利。然而，随着用电需求的提升和电网规模的一再扩大，电力系统的安全隐患也开始出现。在这种情况下，智能电力系统的发展规划在世界范围内成为一种趋势。我国也将智能变压站的开发试验列为国家电网规划的重要部分，提出了适宜我国自己的高压设备智能化的概念，并对高压设备及其智能组件的配置提出了相应的技术要求。

【关键词】智能变电站;高压设备;智能化

文中对高压设备智能化进行了概述，提出了智能变电站高压设备的智能化需求，并主要从两个方面对其进一步探讨与说明。

一、智能变电站的概念及基本特征

随着人类社会的不断进步，全球经济及计算机网络的都得到了飞速的发展，电力系统与人们的切身生活和生产息息相关。智能电网首先在欧美国家试运行并取得了很好的收效，这就为全世界的智能电网的发展开辟了安全、高效和环保的全新的发展空间。智能变电站是指以全站信息數字化和网络化为基础，体现信息平台的共享，通过自动对信息进行采集、控制、分析、测量等实现自动调节控制与在线协同互动的一种先进可靠又低碳环保的高性能的变电站。智能变电站极大程度地提高了变电站的运行性能;智能变电站不仅有效地支持了电网的安全运行，而且实现了灵活接入和退出可再生能源。智能变电站的通信平台和全站信息采用数字化处理并实现了标准化及网络化管理，智能变电站的信息应用实现了很好地互动。智能变电站更好地体现了安全可靠、高效互动的特点。

二、智能变电站的发展背景和基本状况

随着国家电网公司智能电网规划的推行实施，综合自动化变电站被逐渐淘汰，取而代之的是伴随计算机技术飞速发展而兴起的数字化变电站。数字化变电站实现了数据信息的标准化和平台共享，使变电站的经济性能得到大幅提高，同时变电站更易于统一化管理和维护，变电站本身的各项功能也都得到了良好地提升，如变电站内部数据监测更加规范，其与外界建立的开放网络系统也更加科学。数字化变电站结合光电互感器的应用，在IEC61850（DL/T860）标准的规范指导下，已经渐渐在工程实践领域得以应用。然而数字化并不等同于智能化。随着在工程实际中人们对变电站功能要求的不断提升，高级智能变电站已经成为一种迫切的发展趋势。经过多年的积累应用，数字化变电站的很多效果还是值得推广的。智能变电站的提出正是建立在在数字化换变电站的基础之上。只不过，智能变电站的数字化程度更深，其所有设备（如二次设备及其辅助设备等）都经过了统一建模，此外，智能变电站加强了其高级应用，更突出了其自我检测的智能性能。

三、智能变电站高压设备智能化成为一种需求

我国在国内一些相关智能设备供应商、高等院校及相关科研人员的参与下，提出了适宜于我国的高压设备智能化的概念。

（一）高压设备智能化（智能设备）概述。智能设备是指一次设备和智能组件的有机结合体，具有测量数字化、控制网络化、状态可视化、功能一体化和信息互动化特征的高压设备，是高压设备智能化的简称。它是智能变电站不同于其他变电站的最主要的区别，是智能变电站最重要的构成部分之一。智能组件的由若干智能电子装置集合组成，承担宿主设备的测量、控制和监测等基本功能;在满足相关标准要求时，智能组件还可承担相关计量、保护等功能。总体来说，智能设备是一次设备与智能组件的有机结合。

（二）高压设备智能化需求有关探讨。智能组件的发展经历了目前阶段、过渡阶段以及成熟阶段。在智能组件的目前阶段（又称试点阶段），起保护、控制等作用的智能组件都是采用外置的安装方式。传统的一次设备（高压设备）与传统的二次设备（智能组件）构成一个松散的、不严格的“智能设备”，高压设备与智能组件十分契合地形成了间隔层和过程层。随后，智能组件逐渐开始尝试进行嵌入式的安装，这样就使得当初高压设备与智能组件较松散的组合出现了紧凑的趋势，这一时期正是智能组件发展的过渡时期。随着科学技术的不断发展，嵌入式的智能组件越来越广泛地运用在智能电网系统中，可以集成的智能组件也在不断增加，使得高压设备和智能组件越来越融合为一个整体，渐渐形成了真正的一体化智能设备。

（三）高压设备智能化的有关技术原则。我国十分重视智能电网系统的试验和推行。现阶段根据各个试点的不同特征和性质，我国制定了不同的智能设备技术原则。

1 基本技术要求。对高压设备或其部件的相关参量进行就地数字化测量，测量结果可根据需要发送至站控层网络或/和过程层网络，用于高压设备或其部件的运行与控制。所属参量包括变压器油温、有载分接开关分接位置，开关设备分、合闸位置等。

2 高压设备的智能化原则和要求。需要智能化的高压设备应该是或故障率相对较高，或故障影响较大，具有自监测、自诊断的需求和价值，除变压器、断路器/高压组合电器设备之外，电力电缆、电抗器、避雷器等高压设备也可根据实际需要进行智能化。在实际应用中，应遵从可靠、高效、经济的绿色电网理念，兼顾以下几个方面的因素，统筹确定：（a）高压设备在电网中的重要性。决定高压设备重要性的因素包括电压等级、容量、冗余情况、用户类别、故障影响及其发生几率等;（b）自监测技术本身的可靠性及其对宿主设备可靠性的影响等;（c）自监测技术的成本，有无更加经济的替代方案（如带电监测）等。综合权衡考虑安全、经济、维护等方面的要求，最终确定适合的方式。

四、电子式互感器的特点

电子式互感器主要利用的是光电技术的数字化设备，它可以直接接口数字化的保护盒监控设备。它比起传统的电磁感应式电流互感器有以下优点：

1）高低压完全分离，较高的安全性和良好的绝缘性：传统的电磁式互感器的被测高压信号和二次线圈利用铁芯进行耦合，较为复杂的绝缘结构，成本也随着输出电压的等级呈现出明显的指数关系上升。电子式互感器则是把高压信号使用具有良好绝缘性的光纤传输给二次设备，这样就简化了绝缘结构，电压越高，则越显示了其在性价比方面的优势。

2）电子式互感器使用光缆传输信号，而不是使用电缆传输信号，高低压完全分离，不会发生电压互感器的二次回路短路或者电流互感器二次开路对设备和人身的危害，在最大程度上提高了其安全性和可靠性。它没有铁芯，因此就不存在磁饱和和铁磁谐振等问题;传统的电磁式电流互感器包含铁芯，因此就会存在磁饱和，铁磁谐振等问题。在原理上二者也有本质的区别，电子式互感器因其不使用铁芯所以彻底杜绝了磁饱和，铁磁谐振等问题，其运行状态响应良好，保证了系统运行的可靠性。

结语

高压设备智能化的一个很重要的实现手段就是将在线监测技术与常规高压设备结合起来。监测技术的进一步应用，使得智能高压设备能够更好地完成自我检测和自我评估，实时对变电设备的各项功能状态进行分析和预警，从而达到真正的高压设备智能化。高压设备智能化势必成为电力系统的主流发展方向。

参考文献：

[1]朱克迪.智能变电站高压设备智能化探讨[J].机电信息，2015（06）：147-148.

[2]宋友文.智能变电站一次设备智能化技术探讨[J].中国电力教育，2012（06）：154-155.

（作者单位：国网山西省电力公司检修公司）