針對我國智能變電站必要性的研究

張斯淇

【摘 ?要】智能變電站是一個完全自動化的供電網絡，利用測量、通信、自動化等技術來提高電力系統的能源轉換和傳輸效率，為用戶提供更高質量的供電服務。在新時代的背景下，傳統的變電站運行模式已經不能適應人們的需求了。

【關鍵詞】智能變電站;必要性

1智能變電站簡介

根據功能對智能變電站進行劃分，其結構可以分為間隔層、過程層、站恐層，因此，智能變電站不僅運行可靠穩定，而且技術含量相當高。它基于數字化框架，通信平臺網絡和信息共享，以及區間層，過程層和站控層的分層管理要求，以我國頒布的《智能變電站技術導則》、《智能電網關鍵設備（系統）研制規劃》等標準要求，智能站會將檢測、保護、測量、采集于一體，從而保證變電站的先進功能，如在線分析診斷、決策和協同等功能。在我國變電站剛剛起步的時候，我國變電站通信網絡沒有嚴格的標準、規定，在主設備與間隔層間的接口也不統一。變電站自動化的發展受到嚴重干擾和阻礙。然后數字化變電站與初級設備智能化，二次設備聯網，符合標準特征，基本實現數字信息，傳輸網絡，模型標準化等功能。使得變電站在綜合自動化過渡到數字化時可以在降低電纜和陸地的使用量時，更加可以使變電站內部監控網絡模塊化，規范化，然后與調度或集中控制中心建立開放的現代信息網絡。通常智能變電站在與智能電網相匹配時，還要保證其發展方向和我國變電站的目標相一致。就目前而言，國外暫無智能變電站等相關設備。然而AREVA、ABB、SIEMENS及相關設備的評估和檢測正在不斷更新改善。用于互操作性的國外數據模型的統一架構也在不斷發展。即使沒有智能變電站的概念，變電站的發展也將朝著這個方向發展。

2智能變電站的優點

作為變電站的發展方向，智能變電站主要可以解決傳統變電站存在的下列問題。即傳統電壓電流互感器的飽和、諧振以及絕緣。有許多長距離電纜和屏蔽電纜，安裝困難;由于通信標準不統一，因此設備之間的互操作性受到限制。與傳統變電站相比，智能變電站主要升級了過程層和間隔層，數字化主系統的模擬量和開關量的傳遞，用光纖取代現有的電纜連接，實現過程層以及需要形成聯系的間隔層設備之間的通信。智能變電站的優點：1.通信網絡代替了模擬量輸入以及數字量輸入和輸出，使得二次設備硬件系統更加簡化。2.得益于可觀測性和可控性的加強，產生了狀態監測、站域保護控制等新型應用。3.控制電纜和信號電纜在變電站的使用范圍大大降低，用光纖進行替代，有效節省了有色金屬，使得設計、安裝和調試工作更加簡潔。4.通過智能終端和GIS智能控制技術，能夠節省大量電纜;由于智能變電站采用統一共享的信息平臺，可以避免設備的重復投資，使測量、保護、計量等多組裝置共用一組電子式互感器。5.智能化一次設備布置緊湊，能夠優化占地。6.智能變電站的建設過程中，安裝調試步驟大大簡化，能夠縮短建設的工期;同時智能設備能夠實現在線檢測，達到狀態檢修的目的，因而可以提高設備的工作效率。與傳統變電站相比，智能變電站的最大變化是二次系統。信息數字化是智能變電站二次系統的主要特征，主要體現在二次系統架構、數據采集模式、數據傳輸模式、電流和電壓回路、通信協議等方面發生了根本性的變化。隨著這些變化，傳統變電站的二次系統設計模式已不能滿足智能變電站二次系統的設計要求。

3智能變電站二次系統結構

智能變電站是按照IEC61850標準協議把整個變電站設備而分為站控層、間隔層和過程層。在各變電站內部，過程層網絡作為過程層設備和間隔層設備保持信息流暢的橋梁，變電站層網絡作為間隔層設備和變電站層設備的中介保持其通信順暢，總體形成了三層兩網結構。智能變電站結構圖如圖1。過程層用于電力運行實時的電氣量檢測、運行設備狀態量檢測與統計和對設備進行操作、控制和驅動;間隔層實現保護和測控功能;站控層匯集全站的實時數據信息，不斷刷新實時數據，按照需要將有關信息發送調度端和各級中心，實時等待電網調度的命令操作。

4第三代智能變電站的應用

4.1一次設備和二次設備的整合封裝

一次設備采用內嵌智能芯片的超導故障限流器、超導變壓器，通過物聯網動態感知，實現主動保護與控制。二次系統采用云技術實現智能控制和保護，參與云調度，支撐基于高速網絡的電網廣域協調、保護及控制等功能，提高電網的可靠性。研發與一次設備同體設計的結構緊湊、高防護、抗干擾、免配置、低功耗、可不停電更換的就地模塊，實現電壓、電流、油溫、油位及斷路器狀態、分接頭檔位、非電量信號等模擬量、開關量就地數字化，大幅減少電纜使用。第三代智能站在詳細調研和論證前兩代智能站優缺點的基礎上，應用以分布處理為原則，具有數字轉化、結構緊湊、分散布置特點的就地模塊，替代原有智能終端、合并單元，避免單一設備故障影響范圍大。就地模塊與一次設備同體安裝，符合就地數字化技術的發展方向，且目前的高性能集成芯片技術、通信技術、設計水平已滿足就地模塊小型化、高防護、免配置要求，并可簡化網絡層次，節省電纜和光纖使用。

4.2一次設備、二次設備和輔助設備實現聯動

第三代智能站輔控系統通過主輔設備間、輔助設備間智能聯動策略配置，實現主設備、在線監測、安防、消防、環境監控、燈光智能控制、視頻等系統間數據交互共享、智能聯動。可利用多系統間的數據融合、協同控制，快速處理異常事件。

（1）主輔設備聯動管理配置

主設備遙控預置信號聯動，根據一次設備的遙控預置指令選擇設置對應視頻預覽、錄像等功能。主設備變位信號聯動，根據斷路器、隔離刀閘、接地刀閘等一次設備的變位信號選擇設置聯動對應視頻預置位預覽等功能。主設備監控系統告警聯動，根據主變壓器及斷路器等一次設備的非電量告警信號、單體一次設備融合后的總告警信號、保護動作跳閘信號選擇設置聯動對應視頻預置位，召喚在線監測數據聯動開啟燈光照明等功能。主設備檢修狀態時，不應發送聯動信息。

（2）輔助設備聯動管理配置

安全防范系統入侵報警聯動，打開報警防區對應回路燈光照明;啟動防區現場、主控室、門衛室警笛報警;聯動防區視頻預置位，彈出現場視頻監控預覽窗口，開啟錄像。消防系統火災報警聯動，支持門禁緊急開門聯動提示和確認、操作，方便火災區域的人員逃生;聯動開啟現場燈光照明，啟動現場聲光報警;聯動報警區域視頻預置位，彈出現場視頻監控預覽窗口;支持現場空調、風機的開啟/關閉聯動提示和確認、操作。環境監測越限告警聯動，室內溫濕度越限告警，聯動空調（風機）啟/停，運行模式調節等;集水井水浸報警時聯動水泵啟動;室外微氣象（臺風、暴雨等）數據越限告警，聯動現場視頻監控預覽窗口。SF6監測濃度越限聯動，支持排風機啟動聯動的提示和確認、操作;啟動現場聲光報警;聯動報警區域視頻預置位，彈出現場視頻監控預覽窗口。

5結束語

總之，在不久的將來，我國研發的智能變電站必將使智能電網實現安全可靠、經濟效益高、既清潔又環保、與環境友好互動的現代電網，可以說智能變電站在智能電網各個方面中具有強大的價值。

（作者單位：呼和浩特市電力勘察設計院有限公司）