智能变电站技术研究
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作者: 王慧萍
摘要：智能变电站是当前研究的热点问题。本文对智能变电站的技术进行了研究，总结了变电站技术发展历程，分析了智能变电站的技术特征，研究了智能一次技术和智能二次技术对变电站的影响。
关键词：智能变电站；智能一次技术；智能二次技术
作者简介：王慧萍（1976-），女，河南辉县人，河南省电力公司新乡供电公司，工程师。（河南 新乡 453002）
中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）36-0132-02
在变电站自动化领域中，智能化电气的发展，特别是智能开关、光电式互感器机电一体化设备的出现，使变电站自动化技术进入了数字化的新阶段。随着IEC61850变电站通信标准体系的颁布实施、电子式互感器技术的推广应用、高速工业通信网络技术发展以及智能断路器技术的发展，智能变电站已经具备了推广应用的基础。智能变电站以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能。本文主要对智能变电站的技术进行了研究。
一、变电站技术发展历程
1.集中式变电站综合自动化系统
20世纪90年代初，在变电站控制室内将设备按不同功能归类划分成若干个独立系统，各系统分别采用计算机来实现自身功能，被称为集中式变电站综合自动化系统。集中式结构并非指由一台计算机完成保护、监控等全部功能，也可以由多台微型计算机各自完成相应功能。
2.分散式变电站综合自动化系统
20世纪90年代中期，计算机价格大幅下降，价格已不再是制约计算机应用的主要因素。与此同时，集中式系统的可靠性、灵活性较低，无法满足大容量、高电压等级变电站的要求，变电站综合自动化开始向分散结构发展。分散式结构采用多CPU并行处理多发事件，解决了集中式结构一个CPU计算处理的瓶颈问题，方便了系统的扩展和维护。集中式和分散式进行结合构成了当前主流的变电站综合自动化系统，这种结构汇集了集中式和分散式的优点，简化了变电站二次部分的配置，适用于各种电压等级的变电站中。
3.数字化变电站
21世纪初，随着电子式互感器、智能开关单元等智能一次设备技术的应用以及IEC61850标准的推广，数字化变电站开始应用于电力系统中。从某种程度上讲，数字化变电站是基于IEC61850标准且实现信息统一建模，以网络通信技术为依托，在变电站的运行过程中实现信息采集、处理、传输部分或整体数字化应用的系统。其最终目的是实现站内各层间的无缝通信，从而最大限度地满足信息共享和系统集成的要求。
4.智能化变电站
随着国际国内的经济形势、能源形势发生深刻地变化，智能电网成为目前最炙手可热的研究方向，世界各国都投入了大量人力、物力进行深入研究。智能变电站作为智能电网技术的支撑，自然成为人们关注的焦点，它在数字化变电站的架构上，建立全站统一的信息采集、传输、分析、处理平台使变电站具备自动运行控制、设备状态检修、运行状态自适应、智能分析决策等高级应用功能，从而大大提高了管理和运行维护水平。
二、变电站新技术特征
智能变电站的概念和内涵是不断发展的，并伴随着智能电网技术的进步而扩充和完善。与传统的变电站不同，它是以设备智能化、信息标准化、控制智能化及互动技术为特征的新型变电站模式，其建设思路与此前也有了本质地区别，并具有以下新技术特征。
1.智能变电站以绿色环保、可持续发展为根本出发点
在变电站的设计、建设工程中，强调资源节约、环境友好、低碳节能等建设理念。
2.智能变电站内信息高度共享，采用了智能技术、互动技术等高级应用
智能变电站能完成比传统变电站范围更宽、层次更深、结构更复杂的信息采集和信息处理，信息交换和融合更方便快捷，控制手段更灵活可靠。
3.智能变电站可扩展性强，便于升级和维护
智能变电站具有信息数字化、功能集成化、结构紧凑化、状态可视化等特征，采用国际通用的通信规约，便于设备更换及升级改造。
4.新型保护和控制技术大量应用
智能电网的建设为继电保护及测控装置的发展提供了广阔空间，保护测控可以获得更加全面的信息，控制手段将更加灵活和可靠。
三、智能一次技术
智能一次技术是指利用传感器、微型处理器、数字通信系统等技术，对发电、输电、配电、供电等关键设备的运行状况进行实时监测、控制，并通过高级应用软件把获取的数据进行分析、挖掘，实现高压设备的测量数字化、控制网络化、状态可视化、功能一体化和信息互动化，从而优化电网的运行和管理。
在智能变电站领域，智能一次设备的研究热点包括智能组件、智能高压开关、智能变压器、电子式互感器等。其中，智能组件是指若干智能电子装置的集合，通常安装在宿主设备旁边，用以承担与宿主设备相关的测量、控制和监控等功能；智能高压开关技术是建立在微电子技术、信息传感器技术、计算机控制技术、伺服技术、驱动技术及精密机械技术等高度发展之上的综合技术；智能变压器是由变压器本体、内置或外置于变压器本体的传感器和控制器等组成，实现对变压器的测量、控制、计量、监测和保护的智能组件；电子式互感器有别于传统电磁式互感器，是就地实现变电站运行实时信息数字化的主要设备；在线监测与智能诊断技术利用传感器对关键一次设备的运行状况进行实时感知、监视、分析、预测、故障诊断和评估，进而实现变电站一次设备可观测、可控制和自动化。智能一次设备的应用，使人们由以往关注设备可靠性转变为关注电网可靠性，大大提高了电网运行的智能化水平，降低运行管理成本。同时，还可以实现设备的寿命预测，从电网的大视角进行设备周期成本管理。随着变电站智能化方向的转型发展，变电站重要一次设备的在线监测与智能诊断得到越来越多的重视。目前我国变电站在线监测与智能诊断的理论技术水平和市场产品虽然有了很大提高，但仍需进一步完善，因此本阶段状态监测只能定位于“基本状态可视化，可作预防报警”。
四、智能二次技术
变电站二次设备用于实现对一次设备的控制、保护、监测、计量等功能。在传统的变电站内，继电保护、自动化、状态监测等设备自成体系，装置间信息交互较少。随着IEC61850标准的推广应用，站内二次设备以标准的方式进行数据建模和通信，实现了变电站内信息的高度共享，二次设备开始出现面向应用的融合：电子式互感器、合并单元、智能一次设备的应用，使站内电气量的采集方式、分合闸及开关状态信息传输模式发生了根本改变；站控层后台可以共享站内大量的信息，为各种高级功能应用打下良好的基础。可以看出，变电站二次设备正在由传统模式向智能二次设备模式过渡。智能变电站二次设备大体具有以下特征：通过装置自身的处理器，能够完成数据的采集、接收或处理，控制指令的接收或发送控制指令，实现装置自诊断、在线分析决策、协同互动等高级应用功能；能够对变电站进行风险评估、故障定位、故障自愈，并最终实现设备运行和供电可靠性的提高。
在智能变电站中，二次设备网络化、双套测控方案、在线式五防、网络通信监测分析及智能高级应用等一系列技术的引入，大大增强了智能变电站内数据的共享程度，极大地提升了变电站的信息共享性程度和智能化水平，降低了人为因素造成误操作的可能性。
五、结束语
经过几年的发展，数字化变电站技术已经十分成熟，业界也出台了较为完善的技术规范。大量现场工程的实践则积累了许多宝贵的运行数据和建设经验。以数字化变电站为支撑的智能变电站技术，借助站内统一的数据信息平台，引入设备状态检修、智能诊断、运行状态自适应、智能分析决策等一系列高级应用功能，大大提高了变电站的管理和运行维护水平，确保安全稳定运行。
参考文献：
[1]钟连宏,梁异先.智能变电站技术与应用[M].北京:中国电力出版社,2010.
[2]陈宏,张庆伟,娄南,等.智能变电站技术培训教材[M].北京:中国电力出版社,2010.
（责任编辑：麻剑飞）
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