變電站電氣一次設備智能化問題的研究綜述

摘要：變電站是保證電力供應的重要環節，是實現高低壓轉換和功率轉換的重要設備，在智能化的改造技術中，往往集合了集成控制技術、電力電子技術、電磁干擾技術、信號處理技術等，文章將分析在智能化過程中面臨的問題，從而更好地向電氣一次設備智能化發展。

關鍵詞：電氣一次設備；智能化改造；傳感技術；電子電力

中圖分類號：TM762 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）20-0119-02

智能化電站是智能電網組建的重要環節。為了更好地實現變電站的智能化，往往需要保證電網的安全穩定，其中，所面臨的因素很多，需要考慮方案的可行性、系統網架的合理性和運行方式等之間的關系。

智能電網研究的對象是電力系統，它是將信息技術、控制技術和管理技術相融合的系統，通過各個系統間的智能互動達到系統穩定的控制，為了使電力行業持續發展，需要考慮電力生產、消耗和消費的科學優化，從而使電力更好地服務人群。

在智能變電站中，智能電網的建設是必不可少的環節，也是實現智能化變電站必須通過的，就是將一次、二次設備無縫連接，實現設備的數字化。在電力的大力發展下，二次設備已經全部采用了數字化技術，僅僅需要軟件升級和接口轉換就能達到智能變電站的要求。但是傳統的一次設備所面臨的問題很大，實現設備模擬信號的數字化是很難的，解決一次設備的問題是變電站智能的一個重要問題。

在智能電網建立的初期，研究的對象主要是電氣一次設備智能化，它作為電網智能化的物理基礎，也是二次設備的連接設備，是電力行業關注的重要問題。為了提高整個網絡系統的智能化，使各個系統更加穩定和可靠，需要實現一次設備遙信、遙測和遙控等設備間的信息互動。

1 一次設備智能化的現狀

在變電站中，電氣一次設備一般是通過變壓器、互感器、可控電抗器和開關設備等組成的。為了實現電氣一次設備的智能化，往往可以從兩方面來實現，一方面是讓傳統的電氣設備安裝智能化終端，改造它的一些零件實現智能化；另一方面是增加智能化模塊，通過數據采集、在線監測和故障判斷等來實現變電站智能化。

1.1 電力變壓器的智能化

在電力系統中，電力的可靠性是保障人們生活和用電的關鍵，而變壓器是其中一個重要的設備，它的功能應用在法、供和用等方面，所以，在電網中它的地位極其

關鍵。

變壓器的智能化是組成電氣一次設備智能化的關鍵，在智能電網之前，許多企業、學者為了適合當前社會的發展和便捷，改造了傳統的變壓器，從而使產品更加智

能化。

1.1.1 傳統變壓器的智能化。為了實現電力變壓器智能化，需要在變壓器輸入、輸出線圈電路中分別串聯智能保險絲，并在變壓器電路的輸入端并聯一組電路，并聯的電路是由電阻和發光二極管串聯成的。為了避免電路中因出現過流、過溫及雷電干擾等因素而引發供電系統和變壓器燒壞的問題，需要在電路中安裝智能型保險絲，從而起到保護電路的作用。在電路中，智能型保險絲往往只是在電路出問題時才會起保護作用，當電路正常工作的時候，智能型保險絲能夠通過智能的控制從故障電路自動復原，連接電路。

在智能型變壓器的基礎上，可以通過遠程來控制電路。通過設置智能控制箱、配置有鎖控開關、設置電流互感器、交流接觸器、顯示器等設備，實現接口與電子式電能表對接，可通過遙控的方式是實現遠程通訊和控制。

為了應付更加惡劣的環境，往往在變壓器中安裝了避雷器、熔斷器、斷路器等一些保護電路的設備的基本結構，這些結構可以增強保護電路和設備的能力。智能型變壓器是由油浸入變壓器配置斷路器、智能化終端控制器組成，這種智能變壓器有檢測和調度的功能；這種變壓器的智能化終端能夠對電路進行安全檢測和安全控制，使電網的安全性和穩定性更高。

1.1.2 電力電子變壓器。隨著社會的發展，電力行業中設備的不斷革新，電力電子變壓器作為一種新型電力變壓器，隨著大功率電子元件及控制技術而得到了大力的發展。它是將電力電子技術和高頻電能轉換技術相融的電子設備，從電壓、頻率、幅值、相位等轉換為適合它電能特征的電子設備。

在應用電力電子變壓器后，可將AC/AC、AC/AD/AC之間進行轉換，能夠使用直流電壓，實現能量的轉換和控制；根據它的功能，可以進行自我監控、自我保護、無功補償等，不必添加額外的設備。由于電力電子器件的體積小、質量輕等特點，在航天、航空等領域應用相當廣泛；而且在智能電網中，分布式電源系統不斷的增加，使電力電子器件能夠靈活地分布在這個系統中。因此，作為新型的變壓器，電力電子將得到更大的發展。

1.2 互感器的智能化

作為變電站中一個重要的部分，互感器的功能體現在以下3個方面：安全、準確測量和自我診斷。根據國際電工委員會制定的標準，電子式互感器由所有的光電式互感器和其他使用電子設備的互感器組成。

電力系統光學電流互感器使用的是零和式光學電流傳感技術，它的功能具有精度高、保護輸出優質、絕緣性強和電磁兼容性高的特點，由于能夠入網使用，所以可以進一步大量地應用在電網系統中。激光供電型110kV光電電流互感器采用了信號轉化技術，運用光纖傳輸，所以，它具有絕緣性高、受電磁干擾小、測量頻帶寬、范圍廣等優點，在電力系統智能化建設中很有大的發展潛力和實用

價值。

1.3 可控電抗器

可控電抗器電網系統中關鍵的電氣一次設備，它能夠承受超高壓以及以上電壓的傳輸，在一些功能上有不可代替的作用，比如電網輸電能力、電壓質量、無功缺額補償、系統穩定等。因為它融合了現代電力電子技術和控制技術，可對電抗器參數進行調節和控制。

1.4 開關設備智能化

1.4.1 智能斷路器。高壓斷路器是電氣設備智能化的基礎設備，其功能是控制電力系統安全運行和保護設備。斷路器智能化需要結合最近的傳感技術、微電子技術和信息技術，才能讓系統的可控操動達到最好的效果。和傳統的斷路器相比，智能斷路器集合了計算機系統和傳感裝置，在功能上能夠進行智能化控制、狀態監測和診斷功

能等。

隨著真空技術、新工藝、新材料和新操動技術的發展，使得真空斷路器的容量越來越大，電壓也相對較低，體積也較小，智能化程度也越來越大。

1.4.2 智能開關組合設備。智能組合開關是智能控制中的關鍵設備，它綜合了斷路器、隔離開關、地接開關、互感器、避雷器、母線和出線終端等，將新型傳感技術、微電子技術和電力電子技術等技術相結合，從而達到智能化控制。為了更好地在電網中應用智能化，需要對智能組合開關提供數字化的平臺，從而能夠自我參數檢測、就地綜合評估和實時狀態報告等。

在國內，組合開關在二次回路中的集成化程度不是很高，智能化終端和開關的應用上不夠完善，所以新型的開關將取代原有的設備，例如河南公司開發的智能型高壓開關，能夠把多種設備整合為一體，更好地控制電網電路

系統。

2 一次設備智能化問題

2.1 技術的制約

在電氣設備智能化發展過程中，往往關鍵的技術沒有得到解決，導致了智能化的程度達不到理想狀態。例如傳感技術、微機技術、設備診斷技術等，大量的技術問題一直阻礙了電氣智能化的發展。

2.2 不等壽命問題

由于電氣一次設備智能化中高壓電氣設備的壽命高于電子設備的壽命，使得一次設備的價格較高，使用的年限不長，需要從材料和技術上得到改變，才能提高和大力推廣智能化電氣一次設備。

2.3 智能化系統自身問題

在電力工程中，電氣一次設備智能化系統也是有一定問題的，例如斷路器的跳閘方式、高壓側電源供電等，都是需要時間來驗證的，所以，在一些外界環境的影響下，需要采用一些可抗干擾的設備。

3 電氣一次設備智能化發展方向

隨著社會的快速發展，變電站一次設備智能化是必然的結果，在智能化進展的同時，需要解決一些技術上的問題，也要考慮其材料的壽命、使用價值、工作性能的方面，從而更好地提高一次設備的智能化。

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作者簡介：李潤瑩（1983—），湖南資興人，郴州電業局電力工程技術中級工程師，研究方向：變電站設計。