智能變電站及其技術特點分析

摘要：變電站是電網的核心與重要樞紐。近年來，隨著我國電網智能化建設的逐步推進，我國建設完成并投入試運行的智能變電站越來越多。為了使這些智能變電站的效能得到充分發揮，文章分析了智能變電站的發展現狀及主要技術特點，探討了智能變電站與數字變電站的主要區別，并在此基礎上結合實際工作經驗提出了智能變電站的基本構建模式。

關鍵詞：智能變電站；技術特點；電網運行；智能化建設；電力系統 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM76 文章編號：1009-2374（2016）13-0128-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.13.061

依據國家電網公司的“十二五”規劃綱要，未來的電網建設要以特高壓電網建設為骨架，各級電網要協調發展，并且建設出的電網要具有高度自動化、智能化的特征。堅強智能電網將作為未來電網發展的主要方向，而變電站作為電網中的一個重要節點，它在整個電力系統中占有重要地位，變電站智能化水平的高低將直接影響到整個電網的智能化建設。近年來，隨著大量智能變電站的投入試運行，各種各樣的問題也開始層出不窮，為了進一步促進智能變電站的發展，分析探討智能變電站的主要技術特點也顯得十分必要。

1 智能變電站的發展現狀及主要技術特點

隨著智能變電站的飛速發展，光纖設備、智能模塊、網絡通信、在線監測、一體化電源等新技術也開始大量應用于智能變電站中，這些新技術的應用使傳統變電站的主系統至輔助系統的智能化得以實現，智能變電站的系統大致可以分為綜合自動化系統、在線監測設備狀態的系統、智能監測以及輔助控制系統。

1.1 精簡了二次回路，使用網絡結構實現了數據共享

通常智能變電站的二次組網采用的是圖1結構，圖1網絡結構的應用使得智能變電站的“三層兩網”結構得到了實現，SV以及GOOSE網絡是間隔層設備與設備連接的主要方式，同時間隔層連接設備層時主要采用的也是這種連接方式，采用MMS網絡來連接間隔層與站控層。對于軟壓板的投入與退出以及切換定值區等都可以通過繼電保護借助MMS網絡來完成，與常規保護相比，智能變電站保護系統把硬接點警告輸出取締了，報文形式成為了傳送警告信息的主要方式。

1.2 采用OCT以及EVT設備，簡化了相應的電流、電壓回路，實現了數據共享

采用電子式互感器代替傳統的電磁式互感器，大大簡化了二次回路，使用光纖代替電纜傳輸信號，精簡了系統的線路結構。雙AD采樣是當前智能變電站主要使用的采樣方式，并且保護配置也采用了雙重化的。當前OCT的輸出通常使用的是4個光敏環，從4個電氣單元分別向各自對應的合并單元傳輸信號，而EVT的輸出通常使用的是2個電氣模塊，保護裝置的采集方式最終決定了從合并單元輸出的電壓、電流回路數量。

1.3 倒閘操作方式與習慣都進行了改變，一、二次設備順控、遙控得到了大量應用

與傳統的倒閘操作相比，智能變電站的操作人員的操作對象變化較大，后臺監控畫面成了日常操作的主戰場，軟壓板操作成為了保護裝置主要的壓板操作，保護屏柜上安裝的二次壓板也被取締了。此外，應用順控操作以后，這樣大大降低了運維人員誤操作事故的發生，有效保障了系統的安全。

2 智能變電站與數字變電站的主要區別

智能變電站與數字變電站的區別主要體現在設備的智能化以及功能的智能化上，智能變電站是在原有數字變電站的基礎上，通過利用一些高科技技術，使很多設備的功能都實現了智能化，并且這些設備具有的智能特征也越來越多。以下為智能變電站與數字變電站的主要區別：

2.1 智能變電站可實現一次設備的狀態監視與智能化

智能變電站使用智能化的狀態監視組件以及傳感器連接于一次設備，這樣可實時監測一次設備的運行狀態，通過測量、控制等智能組件與主設備進行組合，可使一次設備的智能化得到實現。

2.2 信息平臺實現了一體化，各項應用功能也更高級、更智能

智能變電站通過統一數據信息平臺的建立，可以更加清晰地了解各種設備的運行狀態，實現各種智能警告功能，并且可以遠程維護各種設備，實現順序控制，也可與一些外部系統如站域控制系統、一些選配的分析故障信息的系統實現互動。

2.3 建模實現了信息化，各項通信也更加標準化

由于協議互換設備的取消，站控層與間隔層的各項設備也具有了更加標準化的通信協議，間隔層設備在連接過程層設備時直接使用電纜便可，利用智能接口機可把輔助系統的各項信息接入一體化的信息平臺。

2.4 輔助系統智能化

安防系統、監視環境的系統等都實現了智能化，采用一體化的設計理念來設計全站電源，輔助系統的警告信號以及測量得到的數據都可借助智能接口機實現標準模型數據的轉換，然后再向一體化信息平臺進行接入，實現輔助系統的整體智能化。

3 智能變電站的基本構建模式

3.1 智能變電站的構架

智能變電站在系統層面的設計上要面向全站，要利用一些智能組件來協助處理變電站中各設備的運行信息，要以確保智能變電站以及電網的安全、穩定運行為前提，對各個電氣設備（如一次設備、合并單元等）進行協調控制，讓它們實現多種功能的同時實現，其中這些功能包括采集運行電氣量、監測與控制各設備的運行情況，促使二次電氣設備相關命令的執行。

3.2 智能化變電站的結構模型

智能變電站的各項通信技術規范要以IEC61850為基礎，采用分層分布的方式，使變電站內的一次設備與二次設備最大限度地實現信息共享與實際互操。當前人們在進行智能變電站設計時主要是依據下列三種模式進

行的：

3.2.1 基于IEC61850的站控層模式。這種模式類似于傳統的變電站自動化模式，這種模式建立的變電站其實是一種按照IEC61850協議建立數字化過渡型變電站，IED間隔層智能設備仍然可以在間隔設備上進行安裝，過程單元與間隔單元之間的關系仍然可以使用之前的模式，間隔層單元與變電站層是IEC61850展開的主要部位，設備建模以及信息交換都可按照IEC61850進行。

3.2.2 基于傳統互感器及過程層信息交換模式。在一次設備本體中引入在線監測功能是這種模式的主要特點，這樣便使網絡信息交換的實際信息量得到大幅度增加，針對此種情況我們采用了過程層來輔助網絡來實現交換。

3.2.3 全信息交換模式。智能化設備的理想工作模式便是全信息交換模式。使用現代化的電子式互感器替代過去的電磁互感器是這種模式的主要優點，電子式互感器與電磁互感器相比具有很多優勢，未來高壓與特高壓智能變電站的發展以這種模式為主。

4 結語

智能電網建設的重要組成部分之一就是智能變電站的建設，隨著國家對智能電網建設的不斷重視，智能變電站建設也在如火如荼地進行，建設智能變電站將成為變電站發展的主要趨勢。為了使智能變電站的建設技術越來越成熟，我們必須充分了解智能變電站的技術特點以及智能變電站與數字變電站的主要區別，并在此基礎上逐步探索智能變電站的構建模式。總之，加強智能變電站技術研究對建設堅強的智能電網具有重要意義。

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作者簡介：張新林（1979-），男，山東煙臺人，國網山東省電力公司萊陽市供電公司技師，研究方向：智能變電站。

（責任編輯：秦遜玉）