智能變電站的系統(tǒng)構(gòu)成及技術(shù)應(yīng)用研究

摘 要：隨著智能技術(shù)的興起，傳統(tǒng)的變電站也逐步向智能化方向發(fā)展，本文從智能變電站的系統(tǒng)構(gòu)成和技術(shù)層次出發(fā)，介紹了與智能變電站相關(guān)的幾種新興技術(shù)，并對(duì)未來(lái)智能變電站的技術(shù)發(fā)展進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：智能技術(shù) 變電站 系統(tǒng)構(gòu)成 技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）10（a）-0123-01

1 智能變電站的系統(tǒng)構(gòu)成

與傳統(tǒng)變電站不同，智能變電站是廣泛采用現(xiàn)代通信技術(shù)的新型變電站。智能變電站具有以下三個(gè)技術(shù)特點(diǎn)，一是應(yīng)用先進(jìn)的傳感技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信和IEC61850標(biāo)準(zhǔn)等，實(shí)現(xiàn)采集、傳輸、執(zhí)行三個(gè)環(huán)節(jié)過(guò)程的數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的相互操作性，解決常規(guī)變電站中信息不統(tǒng)一、管理隨意性大等問(wèn)題。二是通過(guò)采用新技術(shù)、新設(shè)備及信息融合等方法，來(lái)實(shí)現(xiàn)順序控制、智能告警、狀態(tài)檢修和遠(yuǎn)程控制等一系列高級(jí)應(yīng)用功能。三是變電站自動(dòng)化系統(tǒng)可以分為站控層、間隔層和過(guò)程層等三個(gè)層次，如圖1所示。

2 智能變電站的相關(guān)技術(shù)

隨著電子通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛快發(fā)展，變電站智能化水平得到了進(jìn)一步提高，變電站的電力系統(tǒng)也逐步把一些應(yīng)用在其他領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)延伸出來(lái)。目前，智能變電站的新技術(shù)應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面。

2.1 一次設(shè)備智能化

一次設(shè)備的智能化是智能變電站數(shù)據(jù)和信息采集的前提條件，從現(xiàn)有技術(shù)條件來(lái)看，一般可以采用一次設(shè)備本體與智能組件兩者結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備的智能化功能。從技術(shù)目標(biāo)上來(lái)看，一次設(shè)備智能化要達(dá)到智能控制電力系統(tǒng)運(yùn)行情況，同時(shí)可狀態(tài)檢修在線監(jiān)測(cè)和故障診斷的結(jié)果。以監(jiān)測(cè)為例，在線監(jiān)測(cè)對(duì)象主要包括氣體、變壓器或高抗油色譜/微水/油溫/氣體壓力/局放/鐵芯接地、低壓開(kāi)關(guān)柜溫度/斷路器工作特性、斷路器工作特性、避雷器泄露電流/放電次數(shù)等等。智能化變電站通過(guò)配置統(tǒng)一狀態(tài)監(jiān)測(cè)后臺(tái)，采用離線與在線相結(jié)合，最大限度地采集設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)信息，對(duì)站內(nèi)各類(lèi)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、診斷與分析。

2.2 一體化信息平臺(tái)與高級(jí)功能應(yīng)用

一體化信息平臺(tái)與高級(jí)功能應(yīng)用成為智能變電站數(shù)字化的典型應(yīng)用，這一平臺(tái)的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)全站信息能夠有效融合，避免對(duì)同一數(shù)據(jù)進(jìn)行重復(fù)采集，建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)，以保證站內(nèi)穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)、動(dòng)態(tài)和狀態(tài)信息的統(tǒng)一建模、統(tǒng)一接入、統(tǒng)一存儲(chǔ)、統(tǒng)一處理和統(tǒng)一展示。同時(shí)，通過(guò)這一平臺(tái)，可以也保證在系統(tǒng)內(nèi)部的高級(jí)應(yīng)用子系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一、規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)存取和訪問(wèn)。盡管一體化信息平臺(tái)在各種不同類(lèi)型的智能化電站中的應(yīng)用有所差異，但其高級(jí)功能應(yīng)用體現(xiàn)了智能化的本質(zhì)特點(diǎn)。在目前的變電站的工程建設(shè)中可以根據(jù)現(xiàn)實(shí)要求實(shí)現(xiàn)其部分功能，那么對(duì)于現(xiàn)階段不需要開(kāi)發(fā)的高級(jí)功能應(yīng)用，則可以預(yù)留其功能接口。

2.3 一、二次設(shè)備功能優(yōu)化配置

智能變電站可以實(shí)現(xiàn)一、二次設(shè)備功能的優(yōu)化配置，其技術(shù)原理在于，智能變電站是采用數(shù)字信號(hào)傳輸傳統(tǒng)變電站模擬量和開(kāi)關(guān)量信號(hào)，解決了傳統(tǒng)繼電保護(hù)和測(cè)控裝置接入的問(wèn)題，使設(shè)備功能的集成優(yōu)化成為可能。這種優(yōu)化配置有兩個(gè)典型的表現(xiàn)：一是智能變電站建設(shè)采取全站保護(hù)和測(cè)控一體化設(shè)計(jì)，這樣便使得某些輔助控制功能（如備自投）可以取消專(zhuān)用裝置，轉(zhuǎn)而采用網(wǎng)絡(luò)分布式實(shí)現(xiàn)，這極大地提高了配置效率。二是對(duì)于過(guò)程層智能終端、合并單元，目前主要是進(jìn)行獨(dú)立設(shè)置，可以通過(guò)兩者的一體化設(shè)計(jì)將其安裝于匯控柜或戶(hù)外端子箱中，這樣既能減少設(shè)備組網(wǎng)的接口，同時(shí)又能簡(jiǎn)化屏柜的布置，便于節(jié)省空間。

2.4 智能輔助控制系統(tǒng)

除了一次、二次設(shè)備的智能化配置外，智能化變電站還普遍采用智能輔助設(shè)施，這是對(duì)變電站智能化的有效補(bǔ)充。智能輔助控制系統(tǒng)包括變電站安防、視頻監(jiān)控、人工照明、火災(zāi)預(yù)警、智能巡檢、運(yùn)行溫度監(jiān)測(cè)與調(diào)節(jié)等多種功能。從作用上來(lái)看，智能輔助控制系統(tǒng)主要有三個(gè)角色：第一，可以提高變電站運(yùn)行時(shí)的安全性，滿(mǎn)足變電站集中控制及無(wú)人值班的要求。第二，提高變電站維護(hù)效率，能夠較為迅速地判斷問(wèn)題所在，提高檢修的針對(duì)性。第三，通過(guò)實(shí)時(shí)接收站端視頻、環(huán)境數(shù)據(jù)、安全警衛(wèi)、人員出入、火災(zāi)報(bào)警等各終端裝置上傳的信息，智能輔助系統(tǒng)可以分類(lèi)存儲(chǔ)各類(lèi)信息并進(jìn)行分析、判斷，實(shí)現(xiàn)輔助系統(tǒng)管理和監(jiān)視控制功能。

2.5 站用電源系統(tǒng)

采用智能一體化電源系統(tǒng)是智能變電站的一大特色。這種電源系統(tǒng)通過(guò)其強(qiáng)大的集成功能，可以將電力專(zhuān)用UPS電源、電力專(zhuān)用逆變電源（INV）、直流控制電源和通信專(zhuān)用DC-DC變換器設(shè)計(jì)成一體化子系統(tǒng)，并通過(guò)統(tǒng)一的智能網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)變電站交流控制電源的集中供電和統(tǒng)一的監(jiān)控管理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在線的狀態(tài)檢測(cè)。這種站用電源系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)共享：其一是共享直流操作電源的蓄電池組，取消傳統(tǒng)UPS和通信電源的蓄電池組和充電單元；其二是共享監(jiān)控單元，采用IEC61850統(tǒng)一與站控層交換信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)交直流控制電源全參數(shù)透明化管理，建立專(zhuān)家智能管理系統(tǒng)。

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