電力系統(tǒng)中智能變電站的核心技術

黃帥

【摘 ?要】電力系統(tǒng)中，任何電力元件不得在無繼電保護的狀態(tài)下運行，保證電力元件安全運行的基本裝備稱為變電站繼電保護裝置，智能變電站中的繼電保護設備是智能電網(wǎng)的重要組成部分，對電網(wǎng)的安全運行具有十分重要的地位。文章對智能變電站進行了簡單的概述，接著分析了對智能變電站繼電保護的基本要求以及智能變電站繼電保護的配置，最后重點探討了智能變電站繼電保護配置的未來展望。文章首先針對智能變電站技術結構做出必要分析，指出智能變電站系統(tǒng)的三個主要層次，而后就其應用特征給出說明，指出成本的降低和工作效率的提升是主要的應用特征。

【關鍵詞】智能;變電站;技術;應用;特征

目前經(jīng)濟和社會飛速發(fā)展，對于電力的需求也隨之出現(xiàn)了新的特征。諸多大規(guī)模用電單位拔地而起，并且在生活和工作環(huán)境中，電力驅動設備的逐步增多，信息化時代的不斷深入，都將電力的供給服務放置于一個更為重要的位置之上。當前的社會對于電力的有效和連續(xù)供給，已經(jīng)存在明顯的依賴，由此可見，如何更為有效地展開電力供給服務，是當前供電組織面臨的一個重要問題。在這樣的環(huán)境之下，智能變電站系統(tǒng)的應運而生，成為供電領域被廣泛認可的重要技術系統(tǒng)之一。

1 智能變電站的技術結構分析

從概念上看，智能變電站并不存在十分明確的定義，目前常見的幾種概念表達方式，都只是對智能變電站職能和特征的描述。綜合當前常見的幾種概念，可以將智能變電站表述成為采用先進、可靠、集成和環(huán)保的智能設備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡化、信息共享標準化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和檢測等基本功能，同時，具備支持電網(wǎng)實時自動控制、智能調節(jié)、在線分析決策和協(xié)同互動等高級功能的變電站。

從構成角度看，智能變電站包括智能電氣設備以及智能信息系統(tǒng)。其中前者具體包括智能變壓器、智能高壓開關設備、電子式互感器等負責保持整個供電系統(tǒng)正常運行的電氣設備，此類設備與傳統(tǒng)設備的最大不同在于能夠將供電網(wǎng)絡中各種設備的工作狀態(tài)參數(shù)有效實現(xiàn)數(shù)據(jù)化并能夠及時提交給相應的信息端口，傳輸?shù)叫畔⑾到y(tǒng)中作為智能決策的基礎出現(xiàn)。而后者則負責從整個系統(tǒng)的眾多方面收集到相應的工作狀態(tài)數(shù)據(jù)，加以整理，對于出現(xiàn)的故障進行及時發(fā)現(xiàn)并提出告警，綜合相應的數(shù)據(jù)給出維護和維修建議等決策支持工作。

從智能變電站系統(tǒng)的邏輯角度看，自下而上可以大致劃分為三個主要層面，即設備層、間隔層和站控層。設備層由智能變電站系統(tǒng)中的一次設備和二次設備共同構成，即能夠支持供電系統(tǒng)正常運行的電氣設備集合，其分布于相應設備的各個工作場所中。從職責角度看，智能變電站設備層需要確保電力供給系統(tǒng)運行過程數(shù)據(jù)的采集，具體應當包括設備工作參數(shù)和狀態(tài)數(shù)據(jù)，以及相應的操作動作信息等多方面數(shù)據(jù)。間隔層又稱為連接層，其處于設備層和站控層中間，負責實現(xiàn)二者的順暢通信。其主要職責在于匯集當前設備層的實時工作數(shù)據(jù)信息，并進行必要的統(tǒng)計和整理，此外還對相應設備層的設備負有監(jiān)視職責。從構成角度看，間隔層通常由通信設備構成，也包括必要的數(shù)據(jù)傳輸線路，并且隨著集成芯片技術的日益成熟，分布式數(shù)據(jù)處理在社會各個領域的應用也隨之達到新的高度，因此在智能變電站系統(tǒng)領域中，間隔層也承擔起越來越多的初級數(shù)據(jù)處理職能，通常對于一些本地數(shù)據(jù)，會在間隔層做基本處理而后再傳輸?shù)礁叩恼究貙?。而站控層通常只是存在計算機等相關信息處理設備，其主要職能則在于將多個方面?zhèn)鬏斶^來信息進一步地收集整理，最終完成決策支持的目的。隨著人工智能以及神經(jīng)網(wǎng)絡等相關的信息技術不斷進步，決策支持系統(tǒng)所采用的技術以及支持效果也必然越來越成熟并不斷提高。

2 智能變電站系統(tǒng)的應用特征分析

當前在供電網(wǎng)絡領域，智能變電站的應用已經(jīng)日趨成熟。隨著應用的不斷廣泛和深入，其相應的工作特征逐步凸現(xiàn)出來。

首先從職能變電站系統(tǒng)構建角度看，由于增加了相應的數(shù)據(jù)傳輸，因此其成本必然會比傳統(tǒng)單純的變電站系統(tǒng)偏高。并且這種智能變電站還對當?shù)氐耐ㄐ啪W(wǎng)絡完善狀況提出了新的要求，為了保證數(shù)據(jù)能夠實現(xiàn)有效高速傳輸，光網(wǎng)絡的暢通與否，也成為職能變電站能否正常和有效展開工作的重要影響因素。同時對通信有所需求的另一個方面，是整個變電站系統(tǒng)不僅僅會依賴于相關供電設備，而且會對相應的通信系統(tǒng)設備也有所依賴，這樣的情況下，不僅僅供電網(wǎng)絡設備故障會影響到智能變電站系統(tǒng)的正常運行，包括通信網(wǎng)絡設備在內的故障也會對智能變電站系統(tǒng)的正常運行有所影響。從表面上看，這樣的狀況似乎增加了智能變電站故障發(fā)生的概率，但是從根本上考察，通信屬于變電站系統(tǒng)供電網(wǎng)絡之上的附加功能，其故障不會影響到整體供電的有效性，因此智能變電站系統(tǒng)只會增加相應的安裝和維護成本，對于供電服務質量不會產(chǎn)生不利影響。

其次從應用的效果特征角度看，必須承認通信和智能決策的參與，能夠從如下幾個主要方面對供電服務質量的提升起到積極作用。從成本角度看，雖然在變電站系統(tǒng)建設的過程中一次性投入有明顯的增加，對于相應的電氣設備需要選用具備數(shù)據(jù)采集功能和交換接口的設備，并且需要架設起相應的通信網(wǎng)絡，但是從長遠角度看，智能變電站系統(tǒng)能夠有效獲取整個供電網(wǎng)絡中的各種工作數(shù)據(jù)，從狀態(tài)數(shù)據(jù)到電力消費端的特征數(shù)據(jù)，因此能夠針對供電服務進行有針對性的維修和維護。

3 智能變電站中的繼電保護驗收方法研究

傳統(tǒng)意義上的變電站一般均采用相關的繼電保護測試儀進行相應調試，然后采用不同的技術對系統(tǒng)回路的完整進行校驗和驗收。因此智能化的變電站采用數(shù)字信息進行傳輸信號和數(shù)據(jù)信息，所以對繼電保護相應的驗收工作也應該通過智能手段進行校驗和驗收[4]。

智能的變電站系統(tǒng)中的繼電保護中的配備方式與和傳統(tǒng)意義中的一樣，主要去唄為輸入信號的方式不同，這種新型的驗收方式有以下兩種。

（1）采用起初通用的測試儀與新型的采集數(shù)據(jù)的轉換裝置對繼電保護進行校驗并驗收。這種方式主要是首先通過傳統(tǒng)的測試儀發(fā)出信號，然后使用采集裝置來轉換信號，將其轉換成一種交流信號，并提供一種可以用來互相傳輸?shù)男问?，最終進行單元合并。綜上，目前的新型驗收方案就應該結合傳統(tǒng)方法和現(xiàn)代方法，形成一種心事的驗收方法。相關工作人員對這種方法很容易掌握。具體過程如圖2。

（2）第二種方式采用智能儀器對繼電保護裝置進行校驗和驗收，圖2為具體方案示意圖。這種方式實際上是一種智能的閉合回路測試系統(tǒng)，通過新開發(fā)研制出的一種基于IEC61850標準的智能化測試儀，進行信號和數(shù)據(jù)的輸出和接收，進行閉合回路控制，然后對設備進行相應校驗和驗收[5]。這種方式對儀器的功能和質量和精度等要求很高。這種智能的全數(shù)字形式的設備能夠校驗邏輯功能，甚至還能夠對數(shù)字和網(wǎng)絡化方面內容進行校驗。

結語

就目前的狀況看，智能化變電站系統(tǒng)在我國的電網(wǎng)建設中不可或缺，并且毋庸置疑地將來未來擁有越來越重要的地位。需要注意的是，對于智能變電站的發(fā)展，應當格外注意數(shù)據(jù)庫的建立和人工智能的應用，一切以服務供電網(wǎng)絡的健康發(fā)展作為準繩展開工作，唯有如此，才能找準發(fā)展方向，避免盲目的技術引入，并且獲取最優(yōu)的應用效果。

參考文獻：

[1]牛朋超.智能電網(wǎng)開啟電網(wǎng)運行新形式[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2010.

[2]唐成虹.智能變電站新型高壓集中式電能計量終端[J].電力系統(tǒng)自動化，2011（05）.

[3]劉嬌，王剛.智能變電站建設方案的研究[J].華東電力，201（7）.

（作者單位：國網(wǎng)山西省電力公司檢修公司）