智能變電站建設關鍵技術應用分析

華濤，孫衛華

（1.新疆生產建設兵團第四師電力有限責任公司，新疆 可克達拉 835219；2.山東麗能電力技術股份有限公司，山東 淄博 256300）

1 智能變電站的定義及主要技術特征

智能變電站是基于大數據人工智能技術的發展，采用的是先進的測量、控制技術，可靠的信息技術和手段，通過對運行數據信息的采集、控制和集成，對變電站自動進行動態監測和實時調節并能進行在線分析判斷、決策等?？偟膩碚f，就是集數據采集、分析判斷進行決策并對設備調節，通過完善的信息平臺和科學化的理論建模完成電壓等級變換、電壓的調整，并滿足工作及生產活動所需電能的輸送、分配控制及電能的流向。智能型變電站具有通訊信息數字化、通訊接口標準化、信息共享標準化的特征，符合智能電網的發展趨勢。

（1）通訊信息數字化。指智能變電站采用的隔離開關、斷路器等設備都裝設智能終端能夠進行靈敏操作；采用電子式電壓/電流互感、繼電保護裝置等設備能夠精確測量，設備具備雙向通信功能，能夠通過5G網絡進行信息傳輸和管理，并滿足變電站運行數據的采集、傳輸、數據分析、處理過程的數字化。通過隔離開關、斷路器等設備的智能終端，實現一次側變電設備運行數據信息的就地采集，并能夠進行操作命令準確執行，信息系統數字化的最直接地體現在新疆伊力特110KV變電站采用了SDH光傳輸設備。

（2）通信平臺網絡化。要完成變壓器等設備運行數據的傳輸就需要采用技術先進的通信網絡平臺，采用標準的通信系統。 選用自動化程度高、智能型的高壓設備，利用冗余技術提高系統運行的可靠性；電子電壓/電流互感器、斷路器、隔離開關等一次側設備采集的數據由通信網絡同時發送到測量、保護、故障錄波等二次裝置，以實現數據共享。利用5G網絡技術、大數據分析實現對自身全面的檢查、診斷，對故障問題及時進行修復。

（3）信息共享標準化。伊力特110kV變電站的I區通信網關機裝置、主變保護測控屏、時鐘同步屏、10kV線路保護測控裝置、故障錄波器屏及遠方電能測量采集終端等都具體統一的信息共享標準。在保證測量數據的完整性、一致性的基礎上，采用統一的數據處理平臺，為各種智能應用提供標準化、規范化統一的信息訪問接口。

2 智能變電站的優勢及關鍵技術

新疆伊力特110kV變電站監控系統采用單以太網結構，由站控層、間隔層及網絡設備構成，間隔層主要按電氣單元配置I/O測控裝置，主變高低壓側以及公用單元均單獨配置測控裝置；站控層主要由工程師工作站、數據服務器、通信系統、數據采集系統等設備。網絡層設備采用帶多模光口的工業級以太網交換機，數據傳輸介質在同一預制倉內采用超5類屏蔽雙絞線，出預制倉需要經戶外電纜溝或電纜豎井時采用多模非金屬光纜。從實際需求出發，對運行數據參數進行統一采集和處理，從而實現運行自動化、調整互動化的目標，新疆伊力特110kV智能變電站的優勢主要體現在以下幾個方面。

（1）一次設備智能化。新疆伊力特110kV智能變電站110kV部分采用H-GIS組合電器，進線側線路PT及避雷器采用外置，采用電子式互感器一次設備智能化是該變電站的主要特征，也是區別于常規變電站的主要標志之一。通過現場設備的智能終端進行信息采集、控制，實現了變壓器、斷路器等設備的測量數字化、信息通訊網絡化，通過傳輸數據實現了110kV主變運行狀態可可視化，并對各種狀態數據進行分析、存儲、后臺集成，建立主設備狀態監測分析系統，為運行和狀態檢修提供條件。

（2）采樣就地數字化。新疆伊力特110kV智能變電站通過采用10～110kV電子式互感器，具有體積小、測量精度高對電磁的干擾比較弱的優點。

（3）用光纜取代電纜。新疆伊力特110kV智能變電站新增1套SDH光傳輸設備、1套PCM、1套綜合配線架。采用電子式電流/電壓互感器從根本上解決了通信干擾問題，提高了數據傳送的可靠性。

（4）通訊接口標準化。新疆伊力特110kV智能變電站采用保護系統與設備監控系統統一組網，直接采集、直接傳輸的方式。該站的監測控制系統與測量保護系統都統一進行規劃設計、統籌考慮，站用信息統一共享。實際上監控后臺采集主要的保護動作及重要的告警信號即可滿足變電站運行人員監視的需要，其他繼電保護人員關心的更詳細的保護信息，可以通過保護故障錄波裝置以數據網方式上傳至相關調度端。在本變電站設計中，應根據運行參數和調度員的要求，對計算機監測控制系統所需的數據信息量進行優化、分析、篩選。

（5）功能集成、設備簡化。新疆伊力特110kV智能變電站采用開放式、分層分布式網絡結構。優化、簡化系統結構，站內監控保護統一建立模型，統一組建網絡，數據信息共享，通信系統統一采用DL/T860 通信標準，實現站控層、間隔層設備執行機構簡化，促進了裝置集成。

3 新疆伊力特110kV智能變電站一次設備的配置方案

該變電站變壓器、斷路器等高壓設備配備智能組件元件，這些智能組件主要包括保護單元、測量單元、控制單元、計量單元、檢測單元和通信單元。主要一次設備配置有：

（1）主變壓器：采用有載調壓、自冷式三相兩卷有載調壓變壓器，其主要技術參數為（如表1）。

表1

（2）110kV電氣設備選擇。110kV設備采用H-GIS內置組合式設備。按照短路電流選擇，110kV設備額定開斷電流為40kA，動穩定電流峰值100kA。主要設備選擇結果表如表2。

表2 110kv主要設備選擇結果表

4 新疆伊力特110kV智能變電站在線監測和狀態檢修的選擇和配置

(1)在線監測范圍。該變電站要求調度側能全面掌握變電站的實際運行情況，所以增加了站用變、直流系統的重要饋線開關狀態、圖像監視及安全報警系統、火災報警系統。

（2）系統軟件。該智能變電站系統軟件工作平臺本工程中推薦采用UNIX操作系統；UNIX操作系統的特點是可靠性高、擴充能力強、開放性好、網絡功能強，具有強大的數據庫支持功能，該系統具有良好的用戶界面，系統的可操作性很強，并且具有良好的開發環境和完善的系統統計功能。具有增強的系統安全機制，備份功能完善，系統結構清晰，具有強穩定性，為大多數變電站自動化監控系統的操作系統。

（3）系統功能。監控系統負責實現對變電站的可靠性、合理性等功能，并具備遙測、遙信、遙調、遙控全部的遠動功能和時鐘同步功能，具有與調度通信中心交換信息的能力。

5 智能變電站思考與展望

（1）電子互感器是智能變電站的重要設備，不但要考慮技術的先進性，更要考慮運行可靠性，智能電網的安全穩定運行是首先考慮的重點。

（2）變電站運行數據采集、綜合分析、自動協調控制是變電站智能化的關鍵，保證智能網的安全性、可靠性發展方向。