智能變電站的關鍵技術分析

王青山

（四川省電力公司內江電業局，四川 內江 641100）

隨著電力技術的發展，電力系統在一些方面呈現出新的問題，為解決這些問題，智能電網的建設目標被人們提出。我國在"十二五"發展規劃中也提出發展中國堅強智能電網的戰略。

一、智能變電站的定義及其特點

定義：采用先進、可靠、集成、低碳、環保的智能設備，以全站信息數字化、通信平臺網絡化、信息共享標準化為基本要求，自動完成信息采集、測量等基本功能，并可根據需要支持電網實時自動控制、智能調節、在線分析決策、協同互動等高級功能的變電站。

從《智能變電站技術導則》給出的智能變電站的定義我們可以看出：智能變電站建立在變電站數字化的基礎之上，以變電站的數字化為硬件基礎。智能變電站在數字化方面，通過采用先進的非常規傳感器和高速安全的通信網絡，實現變電站保護、控制、調度、狀態等信息的全景采集，繼而建立基于全站全景信息的數據庫，并以此為基礎實現變電站的自動運行，設備狀態檢修、運行狀態自尋優、智能分析決策等高級應用功能，從而在最大程度上提高電網的自適應能力和管理運行水平。

二、智能變電站的測控技術應用

1 非常規互感器在智能變電站中的應用

傳統的互感器具有不便于安裝、飽和會造成輸出失真、二次側存在短路或開路問題、需要采用ADC模塊才能與微機系統連接等一系列問題，這些問題對電力系統中各種測量、保護、計量等功能的實現具有諸多不利的影響。隨著光電技術的發展和光纖通信技術的進步，先進的非常規互感器在智能變電站中得到應用。非常規互感器的應用能夠實現變電站運行信息的全數字化實時采集，能夠實現電氣量的精準測量，提高了電力系統內部信號采集系統的抗干擾能力，對提高電網狀態估計的水平、改進繼電保護性能等具有重要作用。2IEC61850通信規約的應用

傳統變電站存在系統自我封閉，各個系統之間信息交互能力差等問題，由各子系統構成的"信息孤島"。上述問題主要由不同廠家之間設備采用的通信規約復雜繁冗，各系統之間信息交互接口沒有統一標準等因素造成。為此，智能變電站在信息交換和傳輸方面采用IEC 61850通信網絡規約，對變電站內的IED和測控裝置進行統一的信號傳輸建模，實現變電站內信息量的全景采集和交換，形成基于一致性基礎信息的信息平臺系統，滿足裝置互換性要求，滿足變電站安全操作和與用戶互動需求。

2 智能組件

智能組件承擔宿主設備的測量、控制、計量、監測和保護等基本功能，作為各功能單元的結合，智能組件可以實現靈活配置。每一個智能組件都可以根據電氣設備在功能上的要求進行合理的選擇和配置；智能組件可以實現集成化設計，也可以根據設備特點分散獨立實現；而在智能組件的安裝問題上，智能組件可以置于主設備本體之外，也可以內嵌于主設備本體之間。這一系列的特征使得智能組件靈活、可靠、形式多變，能和電氣設備達到有機的結合。智能組件通信功能的設置使得電氣設備成為系統中的通信節點，實現了電氣設備的信息化，提升了系統內部各電氣設備之間和外部其他系統的聯系，使得變電站內的控制系統系統成為有機統一的整體。

三、智能化電氣設備在智能變電站中的應用

智能電氣設備從技術特征來看：主要包括測量數字化，設備信息化，控制網絡智能化等。若從智能電氣設備在發展方面的特點來看，信息交互化和控制的智能化已經在電氣設備的得到了初步的試驗與應用。

1 智能斷路器

傳統的斷路器在完成其本體功能上存在一系列的不足之處，如許多低電壓電力網中采用機構三相聯動的斷路器，這種斷路器無法實現類似綜合重合閘或交流電流過零點最優時刻切斷電流等技術要求。而從斷路器內部參數的檢測和內部機構的觀測來看，傳統斷路器也存在提供的信息量小，狀態不夠直觀等缺點。由此，智能斷路器對傳統斷路器在這些方面的不足進行改進。智能斷路器配有傳感器、電子控制決策裝置，執行器，具有較高的性能，能夠完成更高的控制要求。

2 智能變壓器

智能變壓器是指能夠在智能系統環境下，通過網絡與其他設備或系統進行交互的變壓器。其智能化主要依靠智能變壓器組件來實現，利用先進的檢測技術和手段，將多種檢測裝置綜合在一起，實現變壓器運行狀態的綜合數據分析和數據處理，為變壓器的狀態維護提供可靠依據。一方面，智能變壓器內部植入的各類傳感器和執行器在智能化單元的管理下，保證變壓器在安全、可靠、經濟條件下運行。變壓器在出廠時將該產品的各種特性參數和結構信息植入智能化單元中，運行過程中利用傳感器收集到實時信息，自動分析目前的工作狀態。另一方面，智能變壓器具有通訊和數據處理能力，將變壓器的各種工況數據、位置信號經處理后發送至數據網絡，并能夠接受各種對變壓器操作的數字指令。

四、智能變電站基礎上電網運行功能提升

時下，智能變電站在實現電力系統新型問題的解決方面將會發揮重要作用。在電網的經濟可靠運行，繼電保護和控制、電力系統試驗與檢修等方面，智能電網的投入運行將會帶來新的變化。

1 自適應繼電保護算法的應用

傳統的繼電保護以"事先整定、實時動作、定期檢驗"為特征。這種保護控制策略即便在一些傳統的應用場合也無法滿足系統要求，這主要是因為傳統策略本身有著保護范圍隨運行方式變化大，保護靈敏度受負荷影響大等一系列自身固有的缺陷。自適應繼電保護雖然在原理上與傳統保護策略相比并沒有革命性的變革，但是保護在整定方式上卻發生了質的變化，得益于現代高速數據傳輸處理技術的進步，自適應繼電保護能夠根據所采集到的電網的實時信息，對電網的狀態做出判斷，從而在線整定繼電保護裝置的各種參數，達到繼電保護動作時限，靈敏度和保護范圍各項指標的綜合尋優。

2 電氣設備的狀態檢修的發展

電氣設備的檢修已經經歷了事后檢修為主和預防檢修為主兩個階段。由于這兩種檢修策略存在檢修停電時間長，停電檢測結果可能失真，檢修達不到連續進行等缺點，電氣設備達不到當修則修的要求。

現在，電氣設備的檢修策略正向狀態檢修發展，而智能變電站中非常規互感器的應用和電氣設備信息網絡化的發展則為實現電氣設備的狀態檢修提供了硬件平臺。狀態檢修以實現電氣設備的實時在線狀態檢測和根據可靠數據采集的故障診斷為主。從目前的發展情況來看，狀態檢修仍然有許多應當改進的地方，但是隨著技術的發展，它將慢慢普及并發展起來。

3 智能變電站具有智能分析決策能力

相較于傳統變電站，智能變電站強調其具有的智能分析決策能力。根據系統中計算機存儲的歷史數據和實時數據，采用合適算法構造解決問題的推理機，向操作人員操作提出建議。智能變電站的智能分析決策機制應建立變電站故障信息邏輯和推理模型，分類、過濾故障告警信息，實時分析和推理變電站運行狀態，自動報告變電站異常并提出故障處理指導意見。對包括事件順序記錄信號及保護裝置、向量測量、故障錄波等數據進行數據挖掘、多方位綜合分析，并將變電站故障分析結果以簡潔明了的可視化界面綜合展示。

結語

智能變電站是智能電網的重要支撐節點，建設智能變電站具有重大的技術和經濟意義。作為各項新技術推動下的智能變電站，其發展必然會經歷一個長期的階段，而隨著智能電網和技術的進步，關于智能變電站的技術規范也會在實踐中逐步完善。從而使智能變電站最終成為智能電網的建設奠定堅實基礎。

[1]曹楠，李剛，王冬青.智能變電站關鍵技術及其構建方式的探討 [J].電力系統保護與控制，2011，39（5）.

[2]李瑞生，李燕斌，周逢權.智能變電站功能架構及設計原則[J].電力系統保護與控制，2010，38（21）.