智能变电站关键技术研究

智能变电站关键技术研究

摘要：本文从智能变电站的架构体系出发分析其关键技术，对智能变电站重要技术进行了简单分析。从构成变电站的架构体系来看，建设智能变电站的基础在于实现变电站的数字化和站内控制的智能化。其关键技术主要包括非常规互感器的应用，IEC61850通信规约的实施，电气设备的智能化和针对电力系统新兴问题的控制策略改进。就技术指标而言，智能变电站相比传统变电站和数字变电站有极大提高，体现在实现智能电网所要求的各种电力系统高级功能上，从而使得智能变电站成为智能化电网的重要支撑节点。

正文：

随着电力技术的发展，电力系统在一些方面呈现出新的问题，为解决这些问题，智能电网的建设目标被人们提出。我国在“十一五”发展规划中也提出发展中国坚强智能电网的战略。在智能电网体系下，变电站必然会成为实现智能电网各项性能指标的重要电力网节点，因此建设智能电网必须从变电站的智能化开始，而智能变电站的建设也正应电网智能化的发展方向而提出。

一、智能变电站的定义及其特点

智能变电站是指采用先进、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。

从智能变电站的定义我们可以看出：智能变电站建立在变电站数字化的基础之上，以变电站的数字化为硬件基础。智能变电站在数字化方面，通过采用先进的非常规传感器和高速安全的通信网络，实现变电站保护、控制、调度、状态等信息的全景采集，继而建立基于全站全景信息的数据库，实现变电站的自动运行，设备状态检修、运行状态自寻优、智能分析决策等高级应用功能，从而在最大程度上提高电网的自适应能力和管理运行水平。

二、智能化电气设备在智能变电站中的应用

微电子技术、计算机技术、网络技术的发展促使传统的电力设备逐步向智能化电气设备发展过渡。智能变电站采用智能化的电气设备，将在很大程度上提升电气设备的本体功能。另外，借助于

有效地通信网络和智能决策机制，智能电气设备在完成下位功能的同时能够实现其在上位监控和高级控制方面的智能化要求。这些特点为电力系统高级功能和新技术指标的实现提供基础技术支撑。

智能电气设备从技术特征上来看：主要包括测量数字化，设备信息化，控制网络智能化，设备状态可视化，功能集成化，内部结构及其参数可检测，检修状态化。这些特征从不同的方面描绘了智能电气设备的特征，从目前来看：信息交互化和控制的智能化已经在电气设备的得到了初步的试验与应用。

1、智能断路器

传统的断路器在完成其本体功能上存在一系列的不足之处，如许多低电压电力网中采用机构三相联动的断路器，这种断路器无法实现类似综合重合闸或交流电流过零点最优时刻切断电流等技术要求。而从断路器内部参数的检测和内部机构的观测来看，传统断路器也存在提供的信息量小，状态不够直观等缺点。由此，智能断路器对传统断路器在这些方面的不足进行改进。智能断路器配有传感器、电子控制决策装置，执行器，具有较高的性能，能够完成更高的控制要求。针对传统断路器在检测和诊断方面的问题，智能断路器通过装置设计实现了重合闸的智能操作。一方面，能够实现是分、合闸相角控制，实现断路器选相合闸和同步分断。另一方面，根据检测系统的信息判断故障是永久性的还是瞬时性的，进而确定断路器是否重合，以提高重合闸的成功率，减少对断路器的短路合闸冲击以及对电网的冲击。

2.智能变压器

智能变压器是指能够在智能系统环境下，通过网络与其他设备或系统进行交互的变压器。其智能化主要依靠智能变压器组件来实现，利用先进的检测技术和手段，将多种检测装置综合在一起，实现变压器运行状态的综合数据分析和数据处理，为变压器的状态维护提供可靠依据。一方面，智能变压器内部植入的各类传感器和执行器在智能化单元的管理下，保证变压器在安全、可靠、经济条件下运行。变压器在出厂时将该产品的各种特性参数和结构信息植入智能化单元中，运行过程中利用传感器收集到实时信息，自动分析目前的工作状态。另一方面，智能变压器具有通讯和数据处理能力，将变压器的各种工况数据、位置信号经处理后发送至数据网络，并能够接受各种对变压器操作的数字指令。

三、智能变电站的测控技术应用

智能变电站在内部层次结构上与传统的变电站没有多大的变化，依然采用分布分层的机构，分为站控层和设备层，但在一些智能装置的安装和网络的硬件实现方面，智能变电站相较之有较大的提升。作为数字化变电站层次的提升，智能变电站自然具有数字变电站的特点。因此，在测控网络方面，智能变电站也广泛地采用非常规互感器；在通信规约方面，引进IEC61850通信规约。在实现了两大技术应用的前提下，智能变电站采用先进的工业以太网通信网络和高可靠的通信媒介，构建变电站内部层次分明，安全可靠的站内测控与通信网络。

1、非常规互感器在智能变电站中的应用

传统的互感器具有不便于安装、饱和会造成输出失真、二次侧存在短路或开路问题、需要采用ADC模块才能与微机系统连接等一系列问题，这些问题对电力系统中各种测量、保护、计量等功能的实现具有诸多不利的影响。随着光电技术的发展和光纤通信技术的进步，先进的非常规互感器在智能变电站中得到应用。非常规互感器的应用能够实现变电站运行信息的全数字化实时采集，能够实现电气量的精准测量，提高了电力系统内部信号采集系统的抗干扰能力，对提高电网状态估计的水平、改进继电保护性能等具有重要作用。同时，非常规互感器随电力网络和成套配电装置电压等级的升高呈现出更高的经济效益和性能优势。而交换式以太网和光纤通信技术结合非常规互感器的应用，也为变电站实现一些高级功能和电力系统设备的状态检修提供了硬件感知方面的基础。

2. IEC61850通信规约的应用

传统变电站存在系统自我封闭，各个系统之间信息交互能力差等问题，由各子系统构成的“信息孤岛”。上述问题主要由不同厂家之间设备采用的通信规约复杂繁冗，各系统之间信息交互接口没有统一标准等因素造成。为此，智能变电站在信息交换和传输方面采用IEC 61850通信网络规约，对变电站内的IED和测控装置进行统一的信号传输建模，实现变电站内信息量的全景采集和交换，形成基于一致性基础信息的信息平台系统。通过一体化监控平台，智能变电站实现了监视控制、数据采集、“五防”闭锁、同步向量采集、电能量采集、故障录波、保护信息管理、备用电源自投入、低频解列、安全稳定控制等多种功能的集成，能够满足测控、保护等各种智能装置的无缝通信，支