智能變電站的發展狀況

金振南　周唯逸　王龍

摘 要：隨著制造業技術和網絡通信技術的發展，智能化、小型化變電設備隨之出現，智能變電站也顯示出高性能的優點，在電網得到了廣泛的應用。該文介紹智能變電站組成部分，分析智能變電站設備、網絡通信的技術特點，并展望智能變電站的發展方向。

關鍵詞：智能變電站 IEC61850 智能設備

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）05（b）-0234-01

智能變電站是智能電網的重要組成部分，目前國家電網公司已經全面進入數字化為通訊方式的變電站建設時期。以但就變電站智能化來說，還有一定的距離。建設智能化變電站，需要實現變電站二次設備的高度集成，實現全站信息數字化，實現全站信息共享和高級應用。從某種角度來看，智能變電站就是變電站數字化范圍的擴大繼電保護裝置、測控裝置、表計等二次設備已經實現了智能化，所以對一次設備智能化的要求也更加具體。隨著電子式互感器、光纖技術、通信網絡、一次設備智能化和IEC61850等技術的發展，智能變電站的時代已經具備了到來的條件[1-2]。

1 變電站自動化的發展歷程

從上世紀九十年代開始，變電站自動化系統得到全面推廣，我國變電站自動化系統發展經歷了以下四個階段：1、RTU變電站；2、綜合自動化變電站；3、數字化變電站；4、智能變電站。近年來，隨著智能變電站概念的提出，建設智能變電站成為電網建設的主要方向[3-4]。

1.1 數字化變電站

數字化變電站是由智能化一次設備和網絡化二次設備構建的，實現變電站內設備信息共享和互操作的現代化的變電站。數字化變電站在我國發展的時間較短，還沒有完成相關的技術規范[3]。

1.2 一次設備智能化

變電站最早采用硬接線接口方式，包括一次設備的常規控制回路、跳閘回路，隨著智能變電站的普及，配置了智能化采集終端，一次設備可以通過接口直接控制網絡。并且伴隨著技術的更新，可以實現對重要設備狀態的實時跟蹤監測，如斷路器SF6在線檢測，變壓器的在線式檢測等，將事故隱患扼殺在萌芽之中。

1.3 網絡技術的完善

IEC61850為變電站自動化領域帶來了顯著的發展和提高，只要把變電設備入通訊網絡，就可完成各設備間的聯系，提高工作效率，節省電纜、簡化調試、檢修方便。其功能完善、互操性等優點得到廣泛認可?；贗EC61850要求的網絡技術的完善，所有智能設備都能按照統一的網絡協議進行通訊，我國智能變電站基于IEC61850應用研究處于國際領先位置。

2 智能化的優點

2.1 簡化接線

相比于常規變電站的硬接線方式，二次接線更為復雜。智能變電站實現智能化方式，二次設備僅存在于設備內部，設備之間進行通訊均通過通訊電纜或者光纖接口，大大減少了二次接線，解決了一、二次設備接線設計周期長、調試周期長等問題。目前智能變電站大部分二次接線均采用此通信方式，但電源回路及一些重要的回路除外。

2.2 抗干擾能力強

繼電保護裝置正常運行時會受到電磁干擾，電纜之間的電磁干擾會造成保護裝置動作。除此之外，直流回路接地、混入交流電源也經常會導致保護裝置動作的發生。與此同時，智能變電站采用光纖通訊，信號通過光纜進行傳播，減少了控制電纜的數量，電磁干擾現象不再發生。

2 智能變電站存在的問題

3.1 技術規范

通信標準是智能電網建設的關鍵，IEC61850是智能電網的啟動標準之一。我國國家電網也規定了智能變電站的信息交換及管理將遵循IEC61850的要求，電網經過多年的發展，也基于IEC61850標準編制了一些相應的規范，如DL/T860、Q/GDW383等，在規范中也對IEC61850的標準模型進行了擴充，但是并沒有在細節上作出明確的規定，因此在實際的工程項目中，各企業按自己的標準對邏輯節點進行編制，因而在設備接口上，仍然存在一些問題，需要多方的工作配合，影響了工作效率。

3.2 過程層可靠性

智能變電站分為站控層、間隔層和過程層，其中過程層設備包括光電互感器、合并單元、智能終端。合并器與互感器的輸出相連并完成與一些跨間隔合并器的數據傳輸。目前過程層設備應用在電網時日尚短，在技術層面上和其他系統進行磨合，因此它的穩定性、可靠性、與二次系統相互配合等方面還存在很多問題，需要逐步完善。

3.3 網絡安全性

保障通信網絡的安全性和可靠性是智能變電站正常運行的一個重要環節，智能變電站的操作和保護動作的通訊都是通過通信網絡來實現的。隨著電網的發展，對智能變電站的通信網絡技術提出了更高的要求，力求保證通信網絡的穩定安全可靠。如果出現通道堵塞，通訊中斷等網絡故障，則無法實時監控設備狀態，可能會有設備損壞的情況發生。另外，IEC61850是一個開放式的網絡結構，一旦受到惡意入侵或攻擊，將影響整個電網的穩定運行，因此需要采用有效的防范措施進行安全隔離，目前電網采取內外網分離，實時電腦軟件監控等措施。

3.4 一次設備智能化程度

目前二次設備的生產廠商檢測技術及通信技術領域的技術力量等方面比較完善，而一次設備廠商在這方面技術比較薄弱，很難達到所期望的要求。在這種情況下，智能設備需要依托第三方來解決一、二次設備的接口問題，對于一次設備廠商而言，需要加強通信技術領域的發展和二次設備廠商的聯系，達到一次設備的智能化標準。

4 結語

智能化變電站打破了常規變電站監視、控制、保護等功能相互獨立的模式，信息采集集成化，設備智能化，功能優化。投資成本大大降低，勢必將成為下一階段的技術主流。智能化變電站已初步通過實踐的檢驗，滿足了安全、穩定的系統運行要求。其中IEC61850標準的制定和推廣，加快了我國智能變電站的普及，加強電網安全性建設，加大網絡安全的防護，更加有效的管控通信網絡，是對于整個電網的安全性保障。目前發展智能化變電站應用所遇到的主要問題，仍需要技術水平進一步發展和解決。

參考文獻

[1] 寧夏電力公司.基于IEC61850標準的變電站調試手冊[M].北京：中國電力出版社，2013：1-10.

[2] 陳安偉.IEC61850在變電站中的應用[M].北京：中國電力出版社，2013：1-6.

[3] 張沛超，高翔.智能變電站[J].電氣技術，2010（8）：4-9.

[4] 黃國憲.變電站自動化系統的新發展[J].內蒙古石油化工，2010（9）：84.