智能变电站的术语和定义

智能变电站的术语和定义1、智能变电站（Smart substation）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、控制、保护、计量和监测等基本功能，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。

几个关键词：智能设备：智能设备＝一次设备（含传感器）＋智能组件基本要求：全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化是整个智能变电的技术支撑体系，核心理念基本功能：功能内容没变，实现方式发生的非常大的变化，信心采集、测量、控制、保护、计量、监测的传输介质由二次电缆变成了光线、二次回路变成了以太网，控制逻辑变成了程序语言，高级功能：发展趋势（类似智能小区、智能家电），但目前的技术成熟性，可靠性应该还有待与运行经验的积累。

几个高级应用功能：智能诊断与状态检修、程序化操作、智能告警与故障综合分析系统、协同互动智能诊断与状态检修：增设以变压器、断路器、避雷器等为重点监测对象的在线状态监测单元，通过电学、光学、化学等技术手段对一次设备状态量进行在线监测，实现设备状态信息数字化采集、网络化传输、状态综合分析及可视化展示。

（问题：需一次厂家增设检测一次设备状态的传感器，并提供信号输出节点给保护厂家的监测设备（智能组件）变压器（油温、油位，绕组温度，铁芯接地电流，套管，局放，油色谱分析，油中气体、微水）；断路器（SF6压力、SF6含水、储能电机电流、分合闸时间、分合闸电流、电寿命在线监测分析诊断）；避雷器（泄露电流的全电流和阻性电流，动作电流动作次数）；在线状态监测单元等智能组件统一装设在智能汇控柜里问题：对一次设备加装设备状态传感器，二次设备增设相应的智能组件传感器对一次设备的安全运行的影响，二次智能组件的可靠性程序化操作：变电站内智能设备依据变电站操作票的执行顺序，由智能设备代替操作人员，自动完成操作票的执行过程。

实际操作时只需要变电站内或调度运行人员根据操作要求选择一条程序化操作命令，操作票的执行和操作过程的校验由变电站内智能电子设备自动完成。

意义：提高自动化水平。

防止误操作的发生,缩短操作时间，提高变电站的安全运行水平。

真正实现无人值班问题：1、对一、二次设备的可靠性、稳定性提出了更高的要求程序化操作的成功与否在绝大多数情况下取决于一次设备操作的可靠性，也就是说一次设备能否正常操作到位，特别是地刀的分合操作2、程序化控制与其他辅助系统的配合。

智能巡视视频系统，通过智能巡视视频系统摄像头，当操作某个一次设备时，由自动控制视频系统获取设备图像，通过图像识别技术判断出此设备的状态，进行自动判断确认后通过网络通讯方式将相应设备的状态传送给程序化控制系统智能告警与故障综合分析系统（值班员会面对越来越多的信号，越来越复杂的系统。

传统告警系统只会机械的报告系统发生的事件，尤其是系统发生事故时，潮水般的信号使得值班人员无所适从，实际上相关信号是具备很强的逻辑关系的，但是只有具备丰富经验和扎实理论的值班人员才能给出正确的判断。

良好的分类与过滤机制，可以帮助值班员快速定位最重要的最先需要处理的事件。

当运行中发生了故障跳闸现象，则可通过多级信号同发情况下遥信告警的分级分类显示◆智能在高级应用，目前的高级应用包括：程序化操作（顺控）：500kV兰溪变智能告警：500kV兰溪变经济运行和优化控制：500kV兰溪变设备状态可视化互动：220kV左安门变在线监测：220kV左安门变环境监测：220kV王府井地下变站域控制：220kV苏正变油色谱及局放3D分析：220kV左安门变源端维护：110kV大侣变2、智能电子装置（Intelligent Electronic Device，IED）包含一个或多个处理器，具备以下全部或部分功能的一种电子装置：（1）采集或处理数据；（2）接收或发送数据；（3）接收或发送控制指令；（4）执行控制指令。

如电子多功能仪表、数字保护、控制器等。

解释：保护测控装置、智能终端、合并单元，开关、变压器的控制器以及具有自诊断功能的现场局部放电监测仪等于一次设备配合使用的状态监测IED。

3、智能组件（Intelligent component）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。

可包括测量、控制、状态监测、计量、保护等全部或部分装置。

解释：面向单一一次设备的综合测控集。

强调功能实现的一体化；可由一个装置实现，也可以由数个装置集成实现。

保护、测控、计量、监测装置，合并单元、智能终端等二次设备4、智能终端（Smart terminal）一种智能组件。

与一次设备采用电缆连接，与保护、测控等二次设备采用光纤连接，实现对一次设备（如断路器、隔离开关、主变压器等）的测量、控制等功能。

解释：开关、刀闸、变压器等一次设备本体机构之间还是电缆连接，其本体状态信息数据通过电缆连接到智能终端，对智能终端进行接点开入，智能终端将其转化成数字信号通过光纤以太网（goose）传给保护测控等装置，完成数据采集。

保护测控等装置的控制命令光纤以太网（goose）传送给智能终端，由智能终端开出接点实现控制。

三层两网络：Gooose网中间隔层的重要设备5、智能设备：Intelligent equipment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。

解释：智能设备＝一次设备（含传感器）＋智能组件，一次设备的智能化主要还是通过一些智能组件等二次设备来实现的过渡阶段目前设备组成未来智能设备智能设备在国内外均处于初期研究阶段，上图为发展趋势图6、电子式互感器（Electronic instrument transformer）一种装置，由连接到传输系统和二次转换器的一个或多个电流或电压互感器组成，用于传输正比于被测量的量，供给测量仪器、仪表和继电保护或控制装置。

根据转换原理可以分为两大类：有源电子互感器：基于线圈测量方式的有源电子式电压/电流互感器（EVT/ECT）;无源电子互感器（纯光学互感器）：采用电-光/磁-光效应的无源纯光学电压/电流互感器（OVT/OCT）。

S电子式互感器的通用框架其中有源电子式互感器需要为一次侧采集单元提供工作电源，故称为有源式互感器；而无源纯光学互感器因为无需为一次侧传感元件提供电源，则称为无源式互感器。

有源电子式互感器基于电磁感应原理，通过一次侧的采样传感器对电压电流信号采样，以光纤作为信号通道，把一次侧转换的信号传送到低压侧还原得到被测电气信号。

-----其中，有源电子式互感器主要基于电阻/电容/电感分压或阻容分压原理，有源电子式电流互感器的一次侧转换元件主要有罗柯夫斯基（Rogowski）线圈（即罗氏线圈），小信号电流互感器（LPTA）。

其中罗柯夫斯基（Rogowski）线圈以其良好的频率响应、较高的测量准确度和简单的结构、低廉的成本，应用较为广泛。

有源电子式互感器在应用中，面临的主要问题是位于高电位端的一次侧电子器件的供电、可靠性及信号传送等问题。

无源纯光学互感器则直接、间接采用电-光/磁-光效应将一次侧的被测电压、电流信息转换为光波电场矢量的方向、幅值、相位或频率信息，一次侧传感器元件主要采用光学玻璃或直接采用光纤，带有电流信息的光信号也直接用光纤传送至低压侧采集器处理。

（无需一次转换器？）------无源纯光学电压互感器转换原理有：普克尔效应（Pockels Effect）和逆压电原理（Inverse Piezo Effect）等，其中利用普克尔效应测量导线对地电压的无源电压互感器的实用化程度较高。

无源纯光学电流互感器所利用的磁光效应主要是法拉第效应（Faraday Effect），也有复合采用磁致伸缩-弹光效应者。

无源纯光学互感器在应用中面临的主要问题是：解决环境因素对互感器的影响及传感元件在长期运行中的可靠性及稳定性问题。

110kV及以上电压等级可采用电子式互感器，也可采用常规互感器66kV及以下电压的呢个机若采用户内开关柜保护测控下放布置时，宜采用常规互感器；若采用户外敞开配电装置保护测控集中布置时，可采用常规，也可用电子。

电子式互感器不是智能变电站的必备要素。

由于电子式互感器的可靠性稳定性暴漏出的问题现在基本上新设计的都不再用电子式互感器了。

继电保护装置采用就地安装方式时，宜采用常规互感器，应采用电缆跳闸。

常规互感器与电子式互感器的比较绝缘性能优良，造价低。

电磁式互感器一次侧与二次侧之间通过铁心耦合，绝缘结构复杂，其造价随电压等级的升高呈指数关系上升。

在光电式互感器中，高压侧信息通过光纤传输到低压侧，其绝缘结构简单，造价一般随电压等级的升高呈线性增加。

消除了磁饱和、铁磁谐振等问题。

光电式互感器无铁心，消除了磁饱和及磁谐振现象，互感器运行暂态响应好、稳定性好。

暂态响应范围大。

电磁式互感器因存在磁饱和问题，难以实现大范围测量。

光纤互感器有很宽的动态范围，一个测量通道额定电流可达到几十安培至几千安培，过电流范围可达几万安培，可同时满足测量和继电保护的需要。

没有易燃、易爆炸等危险，无需检压检漏。

非常规互感器一般无需油或SF6绝缘，避免了漏油、漏气、爆炸等问题。

二次侧无开路、短路危险。

电磁式互感器二次回路存在开路和短路危险，非常规互感器的高压侧与低压侧之间一般只存在光纤联系，可保证高压回路与低压回路在电气上完全隔离。

频率响应范围宽。

非常规互感器实际能测量的频率范围主要取决于互感器的电子电路部分，其极限频带在几MHz以上，能很好地满足电力系统故障录波的要求。

体积小、重量轻，运输方便。

光纤互感器的传感头本身的重量一般小于1kg。

美国西屋公司公布的345KV OCT高度为2.7m，重量为109kg。

而同等电压等级的充油电磁感应式互感器高为6.1m，重量达7718kg，这给运输和安装带来了很大的不便。

抗电磁干扰能力强。

光纤互感器通过光纤信号传递信息，隔断了电磁干扰的路径，电磁干扰仅能通过场的方式耦合，其强度大大降低。

由于信息载体是光，用光纤传输信号，因此具有光学敏感和光纤传输的优点，例如耐腐蚀、耐老化等。

适应电力计量与保护数字化、微机化和自动化发展的潮流。

光纤互感器一般以弱功率数字量输出，完全满足微机保护、电力计量数字化及自动化的发展需求。

7、站域控制：通过对变电站内信息的分布协同利用或集中处理判断，实现站内自动控制功能的装置或系统。

8、合并单元（Merging Unit，MU）用以对来自二次转换器的电流和/或电压数据进行时间相关组合的物理单元。

合并单元可以是互感器的一个组成件，也可以是一个分立单元。