智能变电站实现方式论文

浅谈智能变电站的实现方式

【摘要】智能变电站的发展是建设智能电网的基础，智能变电站是变电站自动化技术发展的必然趋势，是变电站建设的发展方向。本文简述了智能化变电站的涵义，介绍了智能变电站的技术特点，重点讲述智能变电站的设计思想以及实现方式，并对智能变电站的未来发展进行了展望。

【关键词】智能变电站；设计；方式

21世纪电力系统的重大科技发展方向是智能电网，世界各国提出了不同的智能电网建设方案，我国国家电网公司也于2009年5

月提出了具有信息化、自动化、互动化特征的统一坚强智能电网的发展目标，其变电环节中智能变电站建设是关键技术。本文简述了智能化变电站的涵义，介绍了智能变电站的优越性，重点讲述智能变电站的设计思想以及实现方式，并对智能变电站的未来发展进行了展望。

1 智能变电站的概念

《智能变电站导则》（q/gdw383-2009）定义了智能变电站：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。从定义中分析可见，智能变电站最终目标是实现运行维

护的高效化。

2 智能变电站的技术特点

当前我国变电环节包括数字化变电站和常规化变电站两种模式，相比这两种模式，智能变电站有独特的优越性。

传统变电站的监控系统由间隔层和站控层组成，没有统一建模，实行多种规约，变电站包含多种网络，例如pmu、保护及监控等。间隔层主要包含保护、测量、计量等二次设备。站控层由远方通信接口、操作员工作站、带数据库的计算机等设备共同构成。一次设备和互感器，采用常规控制电缆硬接线的方式，与站控层交换数据信息。传统变电站采用了重复的资源，系统结构及厂站设计比较复杂，不利于厂站调试，互操作性不好。

数字变电站是由智能化一次设备和网络化二次设备按过程层、间隔层和站控层分层构建，其中间隔层和站控层的设备构成大致等同于传统的变电站监控系统。数字变电站采用统一的iec 61850通信规约，能够实现变电站内智能电气设备间的信息共享和互操作。数字变电站所有信息采集、传输、处理、输出的信息均为数字信息，而非传统变电站的模拟信息。

智能变电站的底层物理框架是数字化变电站技术。在这个物理框架基础上，智能变电站还需要融入多项体现智能化并适应智能电网需要的高级应用技术。

3 智能变电站的设计思想

智能变电站融合了智能化的一次设备和网络化的二次设备，采

用全新的自动化标准——iec 61850通信规约。从功能上，智能变电站分为设备层和系统层两层结构：设备层由智能设备构成，包括智能变压器、智能gis、智能开关以及其他智能设备，以电气间隔为单位进行模块化设计，按照iec 61850标准建模并通信，完成能量传输、测量、控制、保护、计量等功能；系统层具备基本数据处理和高级应用等功能，包括网络通信系统、对时系统、后台监控系统、高级应用系统等，系统层设备按照iec 61850标准建模并通信，高级功能模块也可参照iec 61970标准。

4 智能变电站的实现方案

4.1 智能设备及其技术优势

4.1.1 智能设备

高压设备是电网的基本单元，高压设备智能化是智能电网的重要组成部分，也是区别传统电网的主要标志之一。利用传感器对关键设备的运行状况进行实时监控、进而实现电网设备可观测、可控制和自动化是智能设备的核心任务和目标。《高压开关设备智能化技术条件》、《油浸式电力变压器智能化技术条件》对一次设备智能化做了相关规定。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：智能一次设备将传感器或/和执行器与高压设备或其部件进行一体化设计，以达到特定的监测或/和控制目的；智能变电站中的一次设备将互感器与变压器、断路器等高压设备进行一体化设计，以减少变电站占地面积；智能变电站中的一次设备还能在智能组件中，将相关测量、控制、计量、监测、保

护进行一体化融合设计，实现智能变电站中的一、二次设备的融合。

智能组件是由智能设备组成的，为实现某一功能而应用的智能设备集合。

智能开关设备在具备了传统的开关和控制控制功能，增加了智能化的监测、诊断等功能，具体包括：智能控制、选相位分合闸、机械储能和电容储能间的转换，机械传动和电机驱动力之间的转换等。

电子式互感器是具有代表性智能一次设备。与传统变电站的电磁式互感器不同，智能变电站建设使用了电子式互感器，提高了数据传输的速度与精度，解决了电磁式互感器的“饱和”问题。电子式互感器是由多个电流、电压互感器组成的装置，其传输的信息量与被测量量成正比。通常传感单元与一台合并单元共同组成电子式互感器。其中传感单元为远程装置，安装在变电站的一次侧，负责高压信号的采集和整理，并将高压信号转换为数字信号。合并单元通常安装在二次侧，负责同步合并处理传感单元远程传输的信号。

4.1.2 智能设备的技术优势

智能设备集成化、模块化的设计方案，相比传统变电站具有较多的技术优势：取消了大量的二次电缆；高压设备和弱电系统没有了电气联系，使得二次系统更加安全，一次设备功能综合组件；厂内调试完毕运输到现场，无需二次接线，节省了建设工期，也避免了现场施工引起的安全隐患；取消了过程层交换机和网络设备，也提高了过程层通信的可靠性和实时性；实现了数据源的统一和数据

高度共享，为系统层功能的集成和实现奠定了基础。

4.2系统层功能设计

智能变电站系统层功能分为两个层次：基础功能和高级应用。

4.2.1 系统层基础功能

系统层基础功能主要为对各种数据的处理，由于实现了数据源统一和数据共享，系统层的设备不仅处理常规变电站自动化系统的scada数据，还要处理故障录波、在线监测、点能量、pmu、电能质量等多种类型的数据。系统层功能主要由配置的主机和各种工作站、服务器完成，除了满足全站的四遥功能外，还具备以下功能：程序化操作，全站防误闭锁，点能量采集，电能质量监测，在线监测数据的处理，同步向量采集，故障录波数据的采集，保护信息处理。

4.2.2 高级应用

高级应用是区别于传统变电站的主要特点之一，也是变电站自动化为了适应智能调度和智能电网需要所进行的应用拓展。高级应用的包括：设备状态监测、基于多信息融合技术的综合故障诊断、防误功能扩展应用、智能告警及事故信息综合分析决策、智能操作票系统、电压无功自动分析控制等。

5 智能变电站的发展展望

随着电力需求的高度增长，数字经济的发展，环境监管的严格以及各国能源政策的调整，客户对电能质量的要求逐步提高，传统的电力网络难以满足这些发展要求。为了满足电力供应的节能、环