淺析智能變電站

張艷 齊建忠

【摘要】本文從智能變電站的架構(gòu)體系出發(fā)分析其關(guān)鍵技術(shù)，對智能變電站重要技術(shù)進行了簡單分析。從構(gòu)成變電站的架構(gòu)體系來看，建設(shè)智能變電站的基礎(chǔ)在于實現(xiàn)變電站的數(shù)字化和站內(nèi)控制的智能化。其關(guān)鍵技術(shù)主要包括非常規(guī)互感器的應(yīng)用，IEC61850通信規(guī)約的實施，電氣設(shè)備的智能化和針對電力系統(tǒng)新興問題的控制策略改進。

【關(guān)鍵詞】智能變電站；IEC61850；智能電氣設(shè)備；智能電網(wǎng)

智能變電站是以高速網(wǎng)絡(luò)通信平臺為信息傳輸基礎(chǔ)，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監(jiān)測等基本功能。并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實時自動控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動等高級應(yīng)用功能的變電站。

一、智能變電站體系結(jié)構(gòu)

智能變電站系統(tǒng)分為三層：過程層、間隔層、站控層。

（1）過程層包含由一次設(shè)備和智能組件構(gòu)成的智能設(shè)備、合并單元和智能終端，其主要功能分三類：運行設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)檢測；電力運行實時的電氣量檢測；操作控制執(zhí)行與驅(qū)動。

（2）間隔層設(shè)備一般指繼電保護裝置、測控裝置、故障錄波等二次設(shè)備，其主要功能是匯總過程層實時數(shù)據(jù)信息；實施對一次設(shè)備保護控制功能；實施操作閉鎖功能、同期及其他控制功能；對數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計運算及控制命令的發(fā)出具有優(yōu)先級別的控制；承上啟下的通信功能，即同時高速完成與過程層及站控層的網(wǎng)絡(luò)通信功能。

（3）站控層包含自動化系統(tǒng)、站域控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、對時系統(tǒng)等子系統(tǒng)，其主要任務(wù)是通過兩級高速網(wǎng)絡(luò)匯總?cè)镜膶崟r數(shù)據(jù)信息，不斷刷新實時數(shù)據(jù)庫，按時登錄歷史數(shù)據(jù)庫；按既定規(guī)約將有關(guān)數(shù)據(jù)信息送向調(diào)度或控制中心；接收調(diào)度域控制中心有關(guān)控制命令并轉(zhuǎn)間隔層、過程層執(zhí)行；具有在線可編程的全站操作閉鎖控制功能；具有站內(nèi)當(dāng)?shù)乇O(jiān)控、人機聯(lián)系功能；具有對間隔層、過程層諸設(shè)備的在線維護、在線組態(tài)、在線修改參數(shù)的功能；具有變電站故障自動分析和操作培訓(xùn)功能。

二、智能化電氣設(shè)備在智能變電站中的應(yīng)用

（一）智能斷路器

針對傳統(tǒng)的斷路器提供的內(nèi)部參數(shù)和內(nèi)部機構(gòu)的信息量小，狀態(tài)不夠直觀等。對此，由智能斷路器進行改進。智能斷路器配有傳感器、電子控制決策裝置、執(zhí)行器，具有較高的性能，能夠完成更高的控制要求。針對傳統(tǒng)斷路器在檢測和診斷方面的問題，智能斷路器通過裝置設(shè)計實現(xiàn)了重合閘的智能操作。一方面，能夠?qū)崿F(xiàn)分、合閘相角控制，實現(xiàn)斷路器選相合閘和同步分?jǐn)唷Ａ硪环矫妫鶕?jù)檢測系統(tǒng)的信息判斷故障是永久性的還是瞬時性的，進而確定斷路器是否重合，以提高重合閘的成功率，減少對斷路器的短路合閘沖擊以及對電網(wǎng)的沖擊。

（二）智能變壓器

智能變壓器實現(xiàn)變壓器運行狀態(tài)的綜合數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)處理，為變壓器的狀態(tài)維護提供可靠依據(jù)。一方面，智能變壓器內(nèi)部植入的各類傳感器和執(zhí)行器在智能化單元的管理下，保證變壓器在安全、可靠、經(jīng)濟的條件下運行。變壓器在出廠時將該產(chǎn)品的各種特性參數(shù)和結(jié)構(gòu)信息植入智能化單元中，在運行過程中利用傳感器收集到實時信息，自動分析目前的工作狀態(tài)。另一方面，智能變壓器具有通訊和數(shù)據(jù)處理能力，將變壓器的各種工況數(shù)據(jù)、位置信號經(jīng)處理后發(fā)送至數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，并能夠接收各種對變壓器操作的數(shù)字指令。

（三）在測控網(wǎng)絡(luò)方面，智能變電站也廣泛地采用非常規(guī)互感器

傳統(tǒng)的互感器具有不便于安裝，飽和會造成輸出失真，二次測存在短路或開路問題，需要采用ADC模塊才能與微機系統(tǒng)連接等一系列問題，這些問題對電力系統(tǒng)中各種測量、保護、計量等功能的實現(xiàn)具有諸多不利的影響。隨著光電技術(shù)的發(fā)展和光纖通信技術(shù)的進步，先進的非常規(guī)互感器在智能變電站中得到應(yīng)用。非常規(guī)互感器的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)變電站運行信息的全數(shù)字化實時采集，提高了電力系統(tǒng)內(nèi)部信號采集系統(tǒng)的抗干擾能力，對改進繼電保護性能等具有重要作用。

（四）IEC61850通信規(guī)約的應(yīng)用

傳統(tǒng)變電站存在系統(tǒng)自我封閉，各個系統(tǒng)之間信息交互能力差等問題。智能變電站在信息交換和傳輸方面采用IEC 61850通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)約，對變電站內(nèi)的IED和測控裝置進行統(tǒng)一的信號傳輸建模，實現(xiàn)變電站內(nèi)信息量的全景采集和交換，形成基于一致性基礎(chǔ)信息的信息平臺系統(tǒng)。通過一體化監(jiān)控平臺，智能變電站實現(xiàn)了監(jiān)視控制、數(shù)據(jù)采集、“五防”閉鎖、同步向量采集、電能量采集、故障錄波、保護信息管理、備用電源自投入、低頻解列、安全穩(wěn)定控制等多種功能的集成，能夠滿足測控、保護等各種智能裝置的無縫通信，支持功能自由分配和重構(gòu)，滿足裝置互換性要求，支持信息智能分析、綜合處理，滿足變電站安全操作和與用戶互動需求。

三、結(jié)語

高可靠性的設(shè)備是變電站堅強的基礎(chǔ)，綜合分析、自動協(xié)同控制是變電站智能的關(guān)鍵，設(shè)備信息數(shù)字化、功能集成化、結(jié)構(gòu)緊湊化是發(fā)展方向。

智能變電站是變電站整體技術(shù)的跨越和未來變電站發(fā)展的方向，智能變電站建設(shè)將為智能電網(wǎng)的發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻

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