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體系出發分析其關鍵技術，對智能變電站重要技術進行了簡單分析。從構成變電站的架構體系來看，建設智能變電站的基礎在于實現變電站的數字化和站內控制的智能化。其關鍵技術主要包括非常規互感器的應用，IEC61850通信規約的實施，電氣設備的智能化和針對電力系統新興問題的控制策略改進。

【關鍵詞】智能變電站；IEC61850；智能電氣設備；智能電網

智能變電站是以高速網絡通信平臺為信息傳輸基礎，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監測等基本功能。并可根據需要支持電網實時自動控制、智能調節、在線分析決策、協同互動等高級應用功能的變電站。

一、智能變電站體系結構

智能變電站系統分為三層：過程層、間隔層、站控層。

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

（2）間隔層設備一般指繼電保護裝置、測控裝置、故障錄波等二次設備，其主要功能是匯總過程層實時數據信息；實施對一次設備保護控制功能；實施操作閉鎖功能、同期及其他控制功能；對數據采集、統計運算及控制命令的發出具有優先級別的控制；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絡通信功能。

（3）站控層包含自動化系統、站域控制系統、通信系統、對時系統等子系統，其主要任務是通過兩級高速網絡匯總全站的實時數據信息，不斷刷新實時數據庫，按時登錄歷史數據庫；按既定規約將有關數據信息送向調度或控制中心；接收調度域控制中心有關控制命令并轉間隔層、過程層執行；具有在線可編程的全站操作閉鎖控制功能；具有站內當地監控、人機聯系功能；具有對間隔層、過程層諸設備的在線維護、在線組態、在線修改參數的功能；具有變電站故障自動分析和操作培訓功能。

二、智能化電氣設備在智能變電站中的應用

（一）智能斷路器

針對傳統的斷路器提供的內部參數和內部機構的信息量小，狀態不夠直觀等。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、執行器，具有較高的性能，能夠完成更高的控制要求。針對傳統斷路器在檢測和診斷方面的問題，智能斷路器通過裝置設計實現了重合閘的智能操作。一方面，能夠實現分、合閘相角控制，實現斷路器選相合閘和同步分斷。另一方面，根據檢測系統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的沖擊。

（二）智能變壓器

智能變壓器實現變壓器運行狀態的綜合數據分析和數據處理，為變壓器的狀態維護提供可靠依據。一方面，智能變壓器內部植入的各類傳感器和執行器在智能化單元的管理下，保證變壓器在安全、可靠、經濟的條件下運行。變壓器在出廠時將該產品的各種特性參數和結構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。另一方面，智能變壓器具有通訊和數據處理能力，將變壓器的各種工況數據、位置信號經處理后發送至數據網絡，并能夠接收各種對變壓器操作的數字指令。

（三）在測控網絡方面，智能變電站也廣泛地采用非常規互感器

傳統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連接等一系列問題，這些問題對電力系統中各種測量、保護、計量等功能的實現具有諸多不利的影響。隨著光電技術的發展和光纖通信技術的進步，先進的非常規互感器在智能變電站中得到應用。非常規互感器的應用能夠實現變電站運行信息的全數字化實時采集，提高了電力系統內部信號采集系統的抗干擾能力，對改進繼電保護性能等具有重要作用。

（四）IEC61850通信規約的應用

傳統變電站存在系統自我封閉，各個系統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通信網絡規約，對變電站內的IED和測控裝置進行統一的信號傳輸建模，實現變電站內信息量的全景采集和交換，形成基于一致性基礎信息的信息平臺系統。通過一體化監控平臺，智能變電站實現了監視控制、數據采集、“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，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、結語

高可靠性的設備是變電站堅強的基礎，綜合分析、自動協同控制是變電站智能的關鍵，設備信息數字化、功能集成化、結構緊湊化是發展方向。

智能變電站是變電站整體技術的跨越和未來變電站發展的方向，智能變電站建設將為智能電網的發展奠定堅實的基礎。

參考文獻

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