智能变电站技术研究与应用

智 能变 电站 在控 制设 备 的选择 上满 足 了智 能 化 的要 求 ，通过 在 一 、二控 制设备 中采用 先进 的 光 电技 术 ，完成 了控 制柜 、 电流 互感 器 、 电流 闭 锁装 置 的智能 化 ，实现 了具 备设 备 的全 自动化 和
助终端计算机分析判断故障的 目的。同时我们应 注 意 到 ，经 过 分析和 决 策后 的故 障数 据可 根据 数 据 来源 进行 反馈 ，并给 出故 障提 示信 息 、故障 级
析 决策 系 统还 可判 断 故障 的级别 ，从 而起 到 了辅
各层级 之 间数据 传 输 的也更 加稳 定和 可靠 ，同时 由于光 纤 技术 与计 算机 监控 技术 的配 合使 用 ，使 得 电能 的监测 和管 理更 加集 成 ，节约 了设备 空 间
和安装 成 本 ，保证 了设 备在 预 定的时 间 内达 到工 作状态 。 ２４ 局部 或 全局智 能控 制 的实现 ．
智能 的大脑 ：计 算机 终端 系 统 能够 根 据实 际监 测 到 的 电能 运行 情况 在极 端 的时 间 内完 成判 断 和处
成 电力设 备 实时运 行 数据 及各 种智 能变 电装 置运
行信 号 的获 取 ，同时 监测 到变 电站 的输 入和 输 出 状态 ，这 样就 减 小 了所 采 集 的无效 数据 ，提 高 了 变 电站整 体 的监控 效 率 。 同时 我们 还必 须注 意 到
保 护 己进入 数字 化时 代 ，作 为数 字化 保护 的关 键
技 术之 一 ，通信 同步 技术 对实 现 保护 的数 字化 具 有 重要 的作 用 ，若数 字化 保护 发 生 了通 信 失步 则
４ 对 智能变电站应用 的思考
４１ 电子 互感 器 问题 ．
其 主要 是 由时钟 同步 源丢 失 、合 并单 元失 步所 引 起 的 ，同时 ， 由于合 并单 元发 送 了 间隔抖 动也 会
电网主 要是 由变 电站 和线 路所 组成 的 ，变 电 站 作为 电网中 的节 点是 重要 的能源 、 息 中转站 ， 信
并承担 着调 节无 功 与 电压 的重 要任 务 ， 同时作为 纽带 连接 了发 电厂和 用户 ，控 制 电网中 的 电流流 向和局 部 电压幅值 。 随着智 能 电网概 念 的提 出及逐 步建 设 ，智 能
引起差 动保 护 的误动 作 。智 能变 电站 中 由于存 在 着许 多常规 互感 器 ，这些 常规 互感 器和 电子互 感 器 是 同时应 用 的 ，因此主 变压 器 高低压 侧采 样 的 差 动保护 及 线路 两侧 的纵 差动 保护 均 需要依 靠合
作 为智 能变 电站 技术 中 的关键 和核 心 ， 电子 式 互感 器技 术 的应用 解 决 了传 统互 感器 电磁 饱 问
状 态 监测及 故 障诊 断 系统 ，技 术人 员 只需将变 电
提高，降低 了由于集中式控制而存在 的潜在安全
风险 。
２３ 光纤 技术 的应 用和 电力装 置 的集成 化 ＿ 智能 变 电站通 过使 用光 纤技 术完 成 了站 内各 控制 层 的局域 网管 理 ，在控 制 中心至 二 次设 备层 之 间及 一 次设 备层 内，信息 实现 了 自由传 播 ，且
［１ ３
。
了分层 控制 设备 的信 息融 合及 管理 。
３２ 高级 变 电功 能 的实现 ．
２１ 引入控制 端 ．
１ １变 电设 备整 体监测 智能变 电站基 于计 算机 终 端 ，通 过 站控 系统
即可 实现 较 为全面 的 设备 监测 ，并 可不 间 断地完
通 过 引入计 算机 终端 ，智能变 电站就 具有 了
机 电技术
２１ 年６ ０２ 月
智能变 电站技术研 究与应用
王 林梅 徐 硕
（． １台州宏 远 电力设计 院 ，浙江 台州 ３ ７ ０ ；２台州 电业局 ，浙江 台州 ３ ７ ０ ） １０ ０ ． １０ ０
摘 要 ：智能变 电站作为变 电站的发展趋 势和 智能电网发展 的成果 ，具有标准化 、集成化和智能化的特点。文 中分
理 ，减小 了由于突 发事 件带 来 的变 电站 故障 ，提
高 了供 电可 靠性 。 ２２ 分级 控 制技术 的应 用 ． 基 于 电力安 全 生产准 则 的分布 式 控制 技术 ， 在 站控 层 、设 备层 和 间隔层 实现 了相 对独 立 的分
当前 由于 技术 水平 有 限 ，部分 智能 变 电站 中采用 整 体 监测还 有 一定 的 困难 ， 因此各变 电站应 根据 实 际情 况选 择 关键 的设备 进行 监测 。
结 果 反馈 至远 方 的控 制 中心 ， 以便于 上级 变 电站 进 一 步应对 问题 。
１ 设备层 ． ３
设 备层 是 由控制柜 和 一次 设备 组成 的电能接 收和输 入设 备 。智 能变 电站 中最为 核 心 的设备 为
Ｔ Ａ、Ｔ 和 复 合 型 传 感 器 。其 中 Ｔ 主 要 采 用 ｖ Ａ
Ｒ ｇ ｗｓｉ 电流 互感器 ， 过环 形磁 线来 完成 高 ｏｏ ｋ 型 通 阻抗下 的测量 电压 和数 字化 输 出功能 。其 中 ， ＶＤ
作者 简介 ：王林梅 （９ ２一） １８ ，女 ，工程 师 ，硕 士 ，主要 从事 电力 系统 规划 究与应用
站 内设备 正 常运行 时 的参 数和 特性 输入 到数 据库 中 ，待系 统运 行后 ，可在 一等 的周 期 内完成 站 内 设备 实 际工作状 态具 体而 深入 的监控 和评 价 。 ３ １智能报 警功 能 智能变 电站 的报 警 功能 是 以其智 能 分析 决策 系 统为 基础 的，分 析 决策系 统 在短期 内即可完 成 对 变 电设 备运 行 时的 大量 数据 的分 析和 决策 ，查 找 到 真正 的故 障信 息 ，不但 降低 了误报 率 ，而且 提 高 了报 警 的准确 度 。 同时 ，根 据信 号 的强度 分
１ ． 间隔层 ２
间隔层 可 以理解 为 设备层 和 站控 层 的 中间架 构 ，主要 由继 电器 、母 线保 护单 元和 测控 设 备组 成 。间 隔层 的主要 作用 是连 接 设备 层和 站控 层 ， 对重 要 设备进 行监 控和 保 护 。在 智 能变 电站 转换 电能 的过 程 中， 电能通 过 间隔层 时 的信 息都 将被
装 置 的主 要作 用是 对高 压 电路 的带 电情况 进 行检 测 ，若 高压 线路 带 电，则 通过 Ｖ 装置 即可 完成 Ｄ 对 电气设 备 的 闭锁 ，这 样 就能 防止 电气 设备 的 带 电操 作而 带来 的 线路 安全 事故 。复 合型传 感 器作 为一 种智 能 型的检 测和 监控 设备 ，通过 其可 以实
控层 、设备层 和 间隔层三 层 网络框 架【（ 图 １ ２如 所 示１ 三层 网络 框架 分别 具有信 息采集 、电能输 ，这
入和 输 出机 设 备连接 的作 用 。
１１ 站 控 层 ．
测控 单元 记录 ，然 后传 输 至站控 层 。继 电保 护操
作可 在 间隔层 中 实现 ，并 完成初 步 检测 故障 、 闭 锁等 功 能 。
智能控 制 。
３ 智能变 电站技术的突出应 用
３１ 一次 变 电设 备 的智 能化 ．
智 能变 电站技 术 的通 过实 现 高压配 电设 备 的 智 能 化 在 一个 小 的 范 围 内完 成 了智 能 电 网 的 建
现对 一 次设 备运 行状态 的实时 在线 监测 。智能 变
电站 的设备层 也包 含 了许 多一次设 备 ， 如变 压器 、 电压／ 电流 互感 器等 ，通 过这 些设 备可 以实 现 电流
析 了智能变 电站 的结构和技术特点，总结 了智能变 电站技术的突出应用 ，并对智能， 电站 技术应用 中出现 的新 问题进行 Ｉ ｔ 变
了深 入 的思 考 。
关键词 ：智能电网；智能变 电站 ；电子互感器 ；数字通信同步 中图分类号 ：Ｔ ６ Ｍ６ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１７ ．８ １２ １ ）３１ ６０ Ｍ７ Ｔ ３ ６２４ ０ （０ ２０ ．０ ．３
２ ）线路 综合 故障控 制
级控 制模 式 ，不但 对减 轻 中央处 理 设备 的负荷 起 到 了积极 作用 ，而 且也 使设 备 的使用 效 率得 到 了
通过采 用 先进 的数 据采 集 技术 ，智 能变 电站 获得 了巨大 的信 息源 ； 于 强大 的数据 处理 技术 ， 基 智 能变 电站具 备 了强 大 的信息 处理 能力 ；借 鉴在 线处 理技 术及 数据 库模 型 技术 智能 变 电站开 发 了
题 及二 次 断线 出现 的高 电压 危险 ， 同时与传 统 互 感 器相 比， 电子 式 互感还 具 有体积 小 ，成本 低 ，
安装 简单 ，便 于运输 等优 点 。但 目前 智能变 电站 广 泛采 用 的 电子式 互感器 普遍 存在 电源管 理及 电
源 取 电两方 面 的 问题 ：虽然 电子 式互 感器通 过激 光供 能时无 需 外加 电源 ，但 若长 时 间置于 室外 恶 劣 的环 境 下 ，其 远端 模块 及激 光器 的使用寿 命 都
作为 变 电站 的控 制 层 ，站 控层 通过 路 由器 、 主机 及 其他 人机 交互 设 备相互 连接 而成 。站控层
的主要 作用 是 完成对 变 电站 的监 测 、异常 情况 进 行 报 警及控 制 等 。若 变 电站 出现 了相 关 的技术 问 题 ，则通 过计 算机 可实 现 电能交 换异 常 的实 时记 录 ，并及 时给 出相应 的处理措 施 ，处 理完 成后将
智 能变 电站 技术 是通 过 融合先 进 的信 息处 理
通 过对 一 次设 备 的一体 化设 计 实现 了监 测和控 制 的一体 化 ；将 高压 设备 通过 断 路器相 连接 实现 了
一
体化 设计 ，将上 述设 备进 行 一体化 设计 后完 成
技术和 计算 机监 控 技术 实现 的 ，其主 要特 点表 现 在 基 于信 息高度 共 享 的设备 集成 化及 智 能化控 制
设 。基 于智 能传 感器 实 时监 控 电力运 行情 况 ，实 现 全面 控制 电力设 备并 完成 故 障的 自动化 处理 是
一
的中转 ， 成智 能变 电站基 本 的输 电和配 电功 能 。 完
次 设备 智 能化 的主 要 目标 【。智 能变 电站技 术 ４ Ｊ
２ 智 能变 电站技术特点
变 电站作为 智 能 电网重 要 的组 成 部分是 变 电站 综 合 自动化 系统 和 电子式 数据采 集 系统 发展 的必 然 趋 势 。当前 ，我 国 已经 逐 步开 展 了智 能变 电站 】
试点 的建 设工 作 ，上海 世博 会 的智能 变 电站就 是 典型 的案 例 ，但对 于智 能变 电站 的概 念和 实现 方 式至 今仍 未形 成完 整和 成熟 的定 义和 技术 体系 ，
相 关 技术 和应 用也 正处 于试 点建 设探 索阶 段 。本
文 研 究 了智 能变 电站 关键技 术 与其应 用情况 。
图 ｌ 智 能变 电站 结构 不 意 图
１ 智能变电站 的结构
智能变 电站采用 先进 的 电子式 互感器 ，基 于 电压 和 电流控 制技术 ，以 ＧＩ Ｓ设备 和 网络 架 空系 统为 框架 进 行组 网 ，在 物 理结 构上 可将 其分 为站
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机 电技术 ４２ 数字 通信 同步 ．
２１ 年 ６ ０２ 月
别及检 修 意见 等一 系列 直观 的数据 ，为 了保证 故
障信 息得 到技 术人 员足 够 的重视 ，部 分先 进 的智 能变 电站 还设 定 了间 隔报警 机制 ，进 行故 障 的定 时报 警 。
智 能变 电站 中所 应用 的 电子 式互感 器 标志 着