智能變電站關鍵技術及其構建方式的探討

熊少波

【摘 要】隨著科技的發展，我國對于電力的需求量呈現出高度增長的趨勢，使得電網與用戶的聯系越來越緊密。而且，隨著客戶對于電能質量要求的不斷提高，傳統的電力網絡已經很難滿足用戶的需求。在這種情況下，智能電網的建設變得尤為重要。智能變電站作為智能電網的重要基礎，能夠在很大程度上保障電網的質量。因此，文章從智能變電站的基本信息入手，了解智能變電站的技術特征，并對其關鍵技術進行深入分析。

【關鍵詞】智能；變電站；關鍵技術；構建方式

【中圖分類號】TM762 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2018）07-0041-02

0 引言

隨著電力行業的發展，越來越多的電力系統問題開始逐漸暴露出來，例如信息傳輸效率低、可靠性低、傳輸安全得不到保障等。為解決這些問題，我國開始提出智能電網這一發展戰略。通過對智能電網的靈活運用，改變傳統電網的運行模式，實現對電網的智能化與安全化控制。

1 智能變電站概述

智能變電站是指通過對先進、環保、可靠設備的組合，實現電網自動控制、在線分析及協同互動等功能的變電站。與傳統變電站相比，智能變電站主要包括以下4種特點：{1}高度的可靠性。{2}較強的交互性。{3}高集成度。{4}低碳環保。這些特點的共同作用能夠在很大程度上提高變電站的工作效率，同時還能增強變電站的可靠性與安全性。

2 智能變電站技術特征

2.1 體系架構

與傳統變電站相比，智能變電站的體系機構更為緊湊，層次功能更加分明。目前，智能變電站的系統主要包含過程層、間隔層及站控層3個層次（如圖1所示）。這3個層次在獨立處理相關任務的同時，又能通過光纜的連接，合并為一個整體，以分工合作的形式處理整個變電站的相關工作。

第一層為過程層，它主要由合并單元、智能接口、電子式互感器及智能一次設備4個部分構成，該系統層能夠完成變電站電能的傳輸、分配及保護等功能，還能在一定程度上對運行設備的狀態進行監測。第二層為間隔層，該系統層主要按照斷路器的間隔進行劃分，它主要由監測與控制裝置、保護裝置及故障錄波等二次設備共同構成，該層次能夠通過信息間隔處理，實現與遠方控制器、智能傳感器的通信。第三層為站控層。與上2層系統相比，該層系統的構成與功能都更為復雜。站控層主要包括戰域控制、對時系統、服務站（工作站）及外部通信站4個子系統，而外部通信站又包括相鄰變電站、各級調度、用戶、電源4個部分。該層系統通過子系統與其他部件的共同處理，能夠對一次設備或者全站設備進行測量與控制，加強對站內設備的協調能力。同時，它能夠實現對全站數據的采集與保護，較大程度地提高了變電站的數字化程度。

2.2 智能設備與順序控制

智能設備是指電網的相關智能組件和高壓設備的有機結合設備，在智能電網的建設過程中，智能設備是不可缺少的一部分。首先，智能設備能夠將數字變電站的基礎設備功能進行集成，并通過相關的評估與監測手段，對相關設備的狀態進行分析，從而在很大程度上提高智能設備的安全性。同時，它還能快速、準確地診斷出相關設備的故障，為設備檢修提供一定技術保障的同時，減少了相關的維修管理成本。此外，目前我國智能設備在實際的操作過程中，通常按照一定的程序進行操作的順序控制。在無人值班或者遠端監控中心，智能設備可以作為操作人員，按照預先的操作規則，對變電站所發出的相關控制指令進行自動化處理。該項技術不僅大大縮短了操作時間，提高操作效率，同時它還在很大程度上降低了操作失誤率，提高了操作的可靠性。

2.3 一次設備

一次設備是指用于直接生產、分配和使用電能的設備。一般情況下，一次設備主要包括生產和轉化電能的設備（如發電機、電動機）、接通和斷開電路的開關設備（如接觸器、熔斷器）、保護電器的設備（如電抗器、避雷器）及用于載流的導體（如電纜）等。而智能變電站的一次設備在保持原有變電站智能化特點的基礎上，進一步突顯出了一次設備的信息化特點，能夠隨時監測與把握設備當前的運行狀態。同時，智能變電站還具有一定的互動能力。它能夠及時地與其他監控及運行設備進行信息交換，實現各設備之間的分工合作。

3 智能變電站的關鍵技術

3.1 硬件集成技術

據調查發現，傳統的變電器在信息收集和處理的過程中，通常需要借助外圍芯片和中央處理器的共同作用，且對于中央處理器的性能要求相對較高。而受到中央處理本身和其他硬件資源的共同影響，大量中央處理器的性能并不能達到信息處理的要求，在很大程度上影響了對信息的處理效率與處理質量。而隨著電子科技技術的發展，智能電網中開始出現了大量描述語言的硬件，這些硬件使得智能變電站的硬件系統開始具有高度的集成化、自動化特點，影響了以硬件形式的實現，在很大程度上提高了信息處理的準確性，從根本上解決了傳統變電站信息傳送誤差大的問題。

3.2 軟件技術

智能變電站的軟件構件主要是指通過對代碼的分裝組合，能夠獨立或者協作實現特定功能的程序體。與傳統軟件相比，智能軟件系統不僅能夠對信息進行集成與測控，還能進一步從而實現對變電站系統的自動重構。而在軟件系統的構建過程中，對軟件技術的靈活運用是不可缺少的一部分。在軟件系統的構建過程中，軟件技術所要解決和處理的問題相對較多，其中包括軟件體系構建、構件的獲取與組裝等。通過對軟件構件技術的靈活運用，不僅能夠縮短開發周期、減少開發成本，還能通過系統功能的靈活分布，提高軟件系統的安全性。

3.3 信息管理存儲技術

為實現模型之間的信息交換、集成及調用等功能，提高信息傳輸效率，大量智能變電站開始采用具有較強自愈恢復能力的信息平臺，而如何將這些收集的海量數據進行優先級傳輸和就地存儲成為變電站所要解決的重要問題。而信息優先級傳輸與就地存儲的工作原理都是通過對信息粒度的劃分，將信息分為關鍵信息和非關鍵信息。關鍵信息可以通過信息優先級技術實現有效傳輸，非關鍵技術則被就地存儲。對信息的有效傳輸和就地存儲，能夠在很大程度上緩解網絡傳輸的負荷量，從而提高信息系統的工作效率。

3.4 標準的融合

目前，我國智能電網所包含的信息相對較多，種類也較為豐富，但不同智能電網在信息采集的過程中，對于理念的設計、模型的構建及算法的不同，導致不同智能電網所采集的信息不同。而智能變電站在使用這些信息時，又不可避免地需要不同智能電網中的信息數據。在這種情況下，應該實現各智能電網之間的網線連接，并在此基礎上進行標準的融合。而在標準融合的過程中，信息模型的標準、規范及體系化建設是基礎與前提。因此，為更好地發揮標準融合技術的作用，相關從業人員應該構建一個開放性的通信渠道，為各元件之間的信息傳導提供必要的交流通道。在此基礎上，還應該按照相關的標準化規定對已經構建的信息模型進行進一步細分與擴充，充分發揮出信息模型的功能與作用。除此之外，還應該對相關的技術標準進行統一，構建一個多功能、多條約的規章庫，從而實現各功能系統之間的無縫連接與無縫通信。

3.5 分布式電源的保護控制技術

智能變電站中的分布式電源通常是一個獨立的模塊，它既能以孤網的形式運行，也能與其他電網并網運行。在智能變電站中，分布式電源的接入在很大程度上提高了電網的靈活性與傳輸效率。但與此同時，多源網絡的建立也從根本上打破了傳統設備所建立的配合關系，降低了電源的安全性。在這種情況下，電源保護控制技術的運用則在很大程度上解決了這一問題。在智能電網工作過程中，保護控制技術能夠將分布式電源進行雙向引流，并通過大量引入內部電子設備，使繼電保護系統能夠及時地對分布式電源故障做出反應，從而實現對分布式電源的保護。

4 結語

總之，在智能電網的構建過程中，智能變電站的構建與發展非常重要。但目前我國對于智能變電站的構建還不夠成熟，對于一些重要技術的運用也還不夠熟練。為解決這一問題，相關部門在智能變電站的構建過程中，應該打破傳統的專業模式，將先進的電子計算機技術運用到智能變電站中，實現智能變電站的高效率、高質量功能。

參 考 文 獻

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[責任編輯：鐘聲賢]