智能变电站及技术特点分析

智能变电站及技术特点分析

作者：朱耘田

来源：《装饰装修天地》2016年第11期

摘要：本文主要介绍了智能变电站的概念，分析了智能变电站的技术特点，探讨了智能化变电站的结构模式。

关键词：智能变电站；技术特点；结构模式 前 言

智能变电站是智能电网技术的发展方向和必然趋势，随着各项智能化技术在变电站中的广泛应用，需要总结和改进的问题也逐渐清晰，智能变电站的建设应从生产实际需要出发，充分考虑技术和管理上的变革，积极探索，稳妥推进，更好地为电网安全稳定运行、可再生能源应用、经济社会发展服务。 一、智能变电站的概念 1.数字化变电站涵义

数字化变电站是由智能化一次设备和网络化二次设备按过程层、间隔层、站控层三层结构体系分层构建，建立在符合国际标准的 IEC61850 通信规范基础之上，能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。数字化变电站使传统变电站的所有信息采集、传输、处理、输出过程由过去的模拟信息全部转换为数字信息，并建立与之相适应的通信网络和系统。数字化变电站强调实现手段的数字化，而智能电网的建设，对变电站自动化系统的一次设备智能化、高级应用、对智能电网的支撑等功能提出了新的要求，数字化变电站技术是智能变电站的技术基础，智能变电站是变电站整体技术的跨越和未来变电站发展的方向。 2.智能变电站内涵

智能变电站的设计及建设应遵循“统一规划、统一标准、统一建设”的原则，应按照 DL/T1092三道防线要求，满足 DL/T755三级安全稳定标准；满足 GB/T14285继电保护选择性、速动性、灵敏性、可靠性的要求；遵守《电力二次系统安全防护总体方案》。实现高压设备运行状态信息采集功能的接收、执行指令，反馈执行信息，实现保护宿主高压设备功能的逻辑元件（即测量、控制、保护等单元）应满足相应行业标准；建立包含电网实时同步运行信息、保护信息、设备状态、电能质量等各类数据的标准化信息模型，满足基础数据的完整性及一致性的要求。其采集的变电站数据不仅包含实时稳态、暂态、动态数据，还要有信息模型、设备在线监测、视频等数据。智能变电站是比数字化变电站更先进的应用，智能变电站的重要特征体现为“智能性”，即设备智能化与高级智能应用的综合。

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二、智能变电站的技术特点 1.控制终端的引入

计算机终端的引入，使得变电站有了属于自己的大脑，根据电能在变电站中的实际运行情况计算机终端系统能够在最短的时间内做出判断和处理，减少因突发事故处理不当或不及时造成的变电站故障和输变电事故。 2.分级控制技术的应用

采用符合通用电力安全标准的分布式控制技术，在站控层、间隔层和设备层中分别安装具有智能控制和处理能力的设备，使得它们都各自具备了相对的分级功能，有效地减轻了处理设备的负荷，提高了设备的工作效率，使得潜在的安全风险也因分级而分散和降低。

3.光纤技术的应用和电力装置的集成化

光纤技术的应用，实现了智能变电站各控制层实现了局域网管理功能。在一次设备层和二次设备层到控制中心之间，信息可以毫无阻碍的自由传播，各层级之间相关数据的传输也更稳定、可靠。由于采用了先进的计算机数字技术，用于对电能进行监测和管理的设备更加集成化，在一定区域内就可以完成设备的配置，无形中节约了设备的占地空间，缩短了施工周期，节省了安装成本，保证了设备可以在预定时间内进入工作状态。 4.局部或全局智能控制的实现

智能化变电站，顾名思义，在控制设备的选择上一定符合智能化的要求。于是，光电技术就得到了应用，在一次设备的控制设备中采用光电技术，使得就地控制柜变成一个微型的GIS。在二次设备中添加有自动控制功能和漏电锁闭功能的智能电流互感器和高压电流锁闭装置，在一定程度上解决了小故障不易排查的难题，实现了局部设备的无人职守。智能化的设备实现了对电力设备和电能传输的局部和全局智能。 三、智能化变电站的结构模式 目前智能变电站设计模式主要有三种： 1.基于站控层IEC61850模式

此模式与传统的变电站自动化系统类似，是采用IEC61850协议的过渡型数字化变电站。间隔层智能电子设备IED 仍可被安装在间隔层设备上或集中组屏。过程单元与间隔单元之间的关系将保持原来的模式，IEC61850的衔接将在间隔层单元和智能变电站层单元间展开，按IEC61850标准进行设备建模和信息交换。这种模式比较方便地解决了传统变电站中智能设备

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的互联及信息互操作问题，可以在不改变电气一次设备本体结构的前提下，实现一次设备的智能控制，实时性强且可靠性高，比现有的变电站数字化程度高。由于变电站智能设备的通信及功能被约束在IEC61850标准范围内，信息和通信符合国际标准，这使得整个通信系统中存在的每一个电气设备节点的信息量传输都将被标准化和常规化，具有理想的操作性，便于整个系统的维护和运行，系统的可扩充性能也将大幅度提高。相关二次电气设备会在现有的比较成熟的电气设备基础上完成改造，这就具有较高的实用性，特别适用于现阶段智能化变电站的推广和一些老站的改造。但其具有过程层仍是模拟信号设备，数字化不完整的缺点。 2.基于传统互感器及过程层信息交换模式

这种模式在前一种模式的基础上将在线监测功能集成于一次设备本体，这就增加了网络信息交换过程中的信息量，但同时也利用了过程层进行网络信息的交换。可以利用单个间隔配置过程层的设备合并单元，在每个间隔内同时配置过程层的智能操作箱，这样就能将常规的一次电气设备的信息操作数字化和规范化，且与之相关的过程层智能电子的IED设备可以通过光纤以太网的对应间隔进行合并单元和智能操作箱的衔接。相关设备既可以采用点对点的方式连接，也可以采用网络总线的方式连接。这种模式的特点是用通信光缆代替了原来的基于传统的铜芯的电缆，建立了过程层的采样数据和被不同装置共享的通信数据，简化了接线的模式，使过程层的网络智能化。 3.全信息交换的模式

这种模式是智能化开关设备的理想工作模式，这种工作模式最大的优点是采用先进的电子式互感器代替了原有的传统电磁互感器，由于电子式互感器的优势，这种工作模式必将在高压及超高压、特高压智能化变电站的发展中占据一席之地。在现阶段前两种模式的实时性是很强的，根据相关的技术导则：对于传统的保护功能、测控功能、通信功能、状态监测功能与一次电气设备的集成，要充分考虑到传统的二次电气设备与一次电气设备融合的技术难度与复杂性，在现阶段，智能化技术尚未成熟，在变电站建设中仍然应是遥控装置与保护装置建设，状态监测的组件外挂在一次电气设备的附件中。现阶段的智能变电站试点工程的设备智能化宜尽量采用集成化的方案提出的设计思路和规范，而将来智能变电站大规模推广时，可采用不同的集成方案。 四、结束语

智能变电站技术是计算机技术在电力行业中应用的成果，是现代信息管理技术同电力输变技术的有机结合，是变电站技术由半自动化到自动化再到数字化的有一次提升。智能变电站技术的应用，有效地提高了变电效率，降低了电网运行中的事故发生率，智能变电站技术的普及是满足信息时代大量、集中电力供应需求不二选择。在我国，智能变电站技术还需要积极完善和推广，以为我们高效电网的建设提供技术和设施上的保障。 参考文献：

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[1]钟连宏，梁异先.智能变电站技术与应用[M].北京：中国电力出版社，2014. [2]陈树勇，宋书芳，李兰欣，等.智能电网技术综述[J].电网技术，2013.