智能變電站中電力一次設備的智能化設計及發展分析

王麗娜

[摘? ? 要]智能變電站的發展是科學技術進步的結果，也符合社會生活需要的發展。基于此，以智能變電站的電力一次設備的智能化設計以及發展為研究主題進行探討。介紹了智能變電站的概念、特征以及構成，分析了智能變電站電力一次設備的智能化設計，最后提出了電力一次設備的智能化設計的發展展望，以促進智能變電站一次設備的智能化設計以及發展。

[關鍵詞]電力一次設備;智能化;智能變電站;智能化設計

[中圖分類號]TM63 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）04–00–02

Analysis on the Intelligent Design and Development of the Primary

Power Equipment in the Intelligent Substation

Wang Li-na

[Abstract]The development of smart substations is the result of advances in science and technology， and is also a development that meets the needs of social life. Based on this， this article discusses the intelligent design and development of power primary equipment in smart substations as the research theme. First， it briefly introduces the concept， characteristics and composition of smart substations， and then analyzes the intelligent design of power primary equipment in smart substations. Finally， the development prospect of the intelligent design of power primary equipment is proposed， and it is expected to be helpful to the development of smart substations in the future， and to provide a certain reference for the intelligent design and development of primary equipment of smart substations.

[Keywords]power primary equipment; intelligence; intelligent substation; intelligent design

1 智能變電站的相關概念

1.1 定義

智能變電站是由先進、集成和環保的智能化設備組成的，借用智能化設備搭建形成一個網絡信息化平臺，具有對電力系統的相關信息數據進行智能化處理、調節相關電力系統出現的故障問題以及完成的電力系統的全方位實時控制的功能。在現代化社會中，智能變電站擁有節能、環保、穩定性高的優點，非常符合當今時代的綠色環保、走可持續發展的道路。智能變電站所擁有的網絡信息平臺將整個電力系統的數據信息收集起來，利用這些數據進行分析，不僅可以起到維護電力系統的功能，而且擁有進行在線監督控制其他電力系統的應用程序，利用計算機處理電力系統運行問題，在線進行數據分析，保證電力系統的正常化運行。

1.2 特征

智能化變電站是順應時代發展的潮流的產物，它的建設發展是滿足人們日益增長的美好生活需要的必然結果。從目前智能化變電站的建設情況來看，其具有4大特征。

①在線數據處理。通過互聯網網絡系統收集、記錄以及分析電力系統的數據即可對電力運行系統進行在線控制，保證電力系統運行的各項數據指標到達制定的標準。②電力系統高度集成化。智能變電站的構建借助了很多先進的電力設備儀器，使得整個電力系統連接成為一個系統化的網絡，管理人員可憑借這個網絡系統來掌握整個電力系統的運作。③信息實現高度的共享化。互聯網和大數據時代，所有的數據信息都可以通過計算機網絡系統形成一個大的數據平臺，為各個區域的電力系統智能化運行提供強有力的數據支持。④智能化的設備。現在的電力系統的運行和保護講究質量和運行的速度，而使用智能化的設備則是為智能變電站系統的形成提供了一個工具。

這四大特征使得變電站相比較傳統的變電站而言，更加實用，更加適合現代社會人們的需要。智能化變電站的建設是數字化信息技術和先進設備的有機融合，它的發展極大地促進了變電站功能效果與增強，提高了電力設備的應用性能。

1.3 構成

在智能變電站建設中，它主要由過程層、站控層以及間隔層構成。其中，過程層主要是發揮監測電力數據的作用。它是用于對電力量和電氣設備運行的實時監測，獲取電氣設備和電力量實時運行的數據，將這些數據傳送進入電氣系統的網絡數據庫中，及時地更新數據庫的運行數據，讓電力指揮中心能夠對比分析正常狀態下電氣設備運行的標準參數的差距，以便規劃安排下一步的電力系統的運行和調整計劃。站控層是發揮刷新數據信息的功能。通過對整個電力系統的數據監控，發揮網絡系統的信息匯總功能，對數據庫系統進行實時地更新，將相關的運行歷史數據發送到電力系統的控制中心，保證工作人員能夠對電力系統運行狀態的掌控，使得電力系統可以平穩地運行下去。在通信功能連接之前，有一層能夠在線維護和修改功能的設備的存在，它與運行流程息息相關，這就是間隔層。它主要的功能是保護一次設備，起到一個緩沖作用。它通過匯總被隔斷的數據信息，推動后續數據采集工作的開展，是有效連接站控層和過程層兩個部分的重要媒介，是可以有效防止數據信息傳輸出現故障的保護層。

2 智能變電站電力一次設備的智能化設計

一次設備是變電站運行中不可缺少的重要組成部分。變壓器、互感器以及斷路器等都是一次設備。開展一次設備的智能化設計能夠最大程度地體現智能變電站建設的舉措。實現一次設備的智能化是基于準確的數據結構。通過一次設備的使用和布置，將自動調節、實時監控以及信息保護等高級功能應用到電力設備，形成一個智能電網系統，如此一來，大量的電力系統數據就可以通過網絡信息平臺形成龐大的數據庫，實現對電力系統網絡的智能化數據應用，從而展開對電力系統的系統化集中控制。

2.1 增強電力系統自我監測能力

進行電力一次設備的智能化設計，有利于推動智能變電站建設，實現電力系統的信息化。對此，要不斷優化一次設備的智能化設計，通過改善一次設備的設計，完善變電站的自我監測系統。從電力一次設備的設計情況來看，一般設計都是采用總線路連接拓撲，利用兼容協議原理來連接一次設備實現通信過程。但是隨著科學技術的發展，機電一體化以及芯片集成的發展已經不斷地發展和進步，電力一次設備的運行和設計已經可以獨立于終端設備系統。對此，在電力一次設備的智能化設計中，技術人員要充分地了解通信協議，選擇合適的硬件和軟件的配置參數以及計算機控制器的性能狀況，從優化一次設備的配置開始，再在總線系統中設計出一個兼容的總線通信協議，將整個一次設備中的儀器、控制設備等全部形成一個整體，集成在一個系統中，實現對整個電力系統的全方位控制監測，這樣一來，不僅可以極大地提升電力系統的自我調節和監測功能，完成自動化的電力系統的環境監測，而且可以增強電力系統的數據分析能力，實現智能變電站設備的自行管理控制。

2.2 采用科學合理的智能組件

想要實現電力一次設備的智能化設計，就應該在一次設備的配置上進行優化升級。一次設備的元件配置質量對于設備的運行質量息息相關。技術人員在進行設計時選擇合適的智能元件，采用合理的裝配方式將一次設備整體功能得到大幅度的提升，從根本上完成電力一次設備智能化。但是，要格外注意的是，在應用智能元件時，要注意滿足以下三點要求：①在應用智能元件時，要對整體的一次設備運行系統進行分析，保證所使用的智能元件不會影響電力一次設備運行的整體穩定性。②智能元件的應用要能夠助長一次設備形成的高效數據化處理效率和自動監測功能，采用的智能元件的自我監測功能以及報警性能要很高，才能夠保證一次設備的靈敏性和抗干擾性能的提升。一旦出現情況，設備能夠立即做出反應。③一次設備的整體結構的設計，主要是保證對電力系統的監測，因此，智能元件的應用一定要保證不能夠破壞監測系統的整體結構，技術人員要事先進行一下測試，保證智能元件和一次設備的兼容性能。智能組件的應用主要是針對電力系統運行過程中數據傳輸的動態監控和處理，它的作用是要增強一次設備的靈敏度以及受外界環境的抗干擾性。

2.3 強化GIS狀態檢測

在一次設備智能化設計中，GIS設備的檢測作用是不可忽視的，技術人員要格外注重GIS設備的使用，不斷強化GIS狀態檢測的作用。GIS狀態檢測的原理是由于其特殊的性質，通過安裝配置好的GIS設備，它的外殼可以產生電磁波從而產生局部的放電，產生電流，接地線上就有放電的脈沖電流經過，這樣一來，高頻電壓就可以按照設想的要求進行空間傳播，完成放電檢測工作。另外，局部放電會使得電力系統運行通道中的氣體含量驟增，并且SF6氣體也會出現發光以及分解現象，金屬外殼也會出現表面的電力波動現象。在電力一次設備的運行過程中，GIS設備的檢測作用是進行位置信息的確定、局部放電檢測、SF6氣體密度檢測以及檢測儲能電機的工作狀態，通過GIS狀態檢測可以及時檢測設備出現的故障，提高判斷設備故障出現的準確性。另外，技術人員要可以應用智能化的設備開關和溫度傳感器，提升GIS檢測在氣體密度檢測中的準確度，實現對局部放電運行過程中的檢測。

2.4 加強變壓器的檢測工作

一般情況下，一次設備中的變壓器正常運行，電場的內部布局就是處于正常的狀態下。引線以及帶點繞組還有油箱之間形成一個分布不均勻的電場，使得設備中金屬構件以及鐵芯處于電場之中，達到一個電場運行的正常化狀態。由于寄生存在的電容產生于油箱、高低壓繞組、鐵芯以及及金屬構件之間，當發生了寄生電容的融合反應時，帶點繞組就會形成懸浮的電位，一旦產生的電位差足夠大時，就會擊破設備的絕緣體部分，逐漸產生漏電放電的現象，分解掉變壓器中的油的部分，使得設備固體中絕緣體部分逐漸地損壞，出現嚴重的漏電現象，導致危險事故的發生。對此，技術人員要格外地注意對變壓器的檢測工作，采用特殊的變壓器的鐵芯和變電站進行連接，做好接地工作，保證變壓器的正常運行，防止意外事故的發生。另外，為了能夠實現電力一次設備的智能化設計，技術人員要加強變壓器自動監測技術的應用，讓監測系統成為變壓器各個組成部分的全方位動態實時監測系統。技術人員可以采用智能處理器，分析診斷出變壓器出現的故障問題，既可以保證變壓器的正常運行，又可以在變壓器出現故障之后，立即發現故障之處，及時采取措施進行維修工作。

3 智能變電站電力一次設備的智能化發展前景

現在，社會的發展日新月異，科技的發展迅速，智能化和信息化是未來各行各業發展的目標。電力系統運行的智能化是符合時代發展潮流的。開展智能變電站電力一次設備的智能化設計是非常重要的。相關的研究部門和技術人員要根據每一個變電站的內部設備的配置情況，在成本允許的情況下，對設備進行整改，應用更為先進的監測技術和設備元件，實現總線配置的網絡信息化、數據化以及通信功能。通過研究科學合理的通信協議保證主體網路系統、操作終端系統以及信息平臺的正常化通信，加強整體電力設備的管理工作。另外，一次設備的智能化設計主要是保證一次供電系統的平穩運行，管理人員要充分地利用所搭建的網絡信息化平臺，在線進行電力系統數據處理，以此來確定整個供電系統的運行狀態。在未來的智能化設計中，如何提高電力系統數據的運輸和整合，降低電力設備使用的成本，形成一個數據集中化、信息共享化、實時監測的系統，是未來建設智能變電站電力一次設備的智能化設計的重點。

4 結束語

開展電力一次設備的智能化設計不僅可以極大地縮減變電站的運行成本，而且可以提高變電站的運行質量。變電站管理部門以及相關工作人員要加大對電力一次設備的研究，學習先進的智能化技術，密切關注市場上設備的更新情況，及時對變電站的設備進行更新，搭建一個網絡化信息平臺，將大量的電力系統的數據信息匯總到數據庫中，以便工作人員對電力系統和電力設備進行智能化監測，實時地監測變電站的運行狀態，以實現整體電網以及設備運行的最優化。

參考文獻

[1] 劉裔年.智能變電站的關鍵技術及應用分析[J].電力設備管理，2021（2）：169-170，199.