淺談變電站的智能化改造

蔣 鵬

（四川省煤炭設計研究院，四川 成都610000）

0 引言

當下這個時代是信息高速發展的時代，科學技術在飛速進步，計算機和信息技術在電力方面的應用也在全面普及，從而對電力系統的運行和管理發揮著越來越重要的作用。我國各地電網系統建設和改造正在進行，變電站設備的更新和智能化已經成為電網變革不可阻擋的趨勢。

1 智能化改造的重要性和變電站發展現狀

1.1 變電站智能化的重要性

當下，我國電力系統還存在著不少老式變電站，不同程度的老化和損壞問題使得我國不得不對這些老式變電站的維護投入很多人力、物力和財力，但是效果卻并不理想。而這些老舊的變電設備基本上都需要在同一時間工作，這就對變電站的優質、高效運行造成了一定程度的影響。

1.2 變電站發展現狀

變電站的發展大致分為4個階段。第一階段是試用傳統變電站階段，從20世紀80年代起到90年代止，以使用晶體管和集成電路為主。第二階段從20世紀90年代起，電網配置開始了主要以計算機網絡技術為基礎的自動化革新。之后的第三階段就是數字化階段，普遍使用的標準是初步成熟的IEC61850。而現階段就是智能化的第四階段，實現變電站的智能化是這一階段的主題，早在2009年，我國國家電網就確立了變電站智能化的任務和目標。

2 變電站智能化技術集成

變電站智能化已經成為我國電力系統發展的主導方向，其建設是一個不斷總結經驗和不斷進行創造性實踐的過程。由上文可知，我國電網的智能化是在原有的數字化基礎上進行的，實質是在數字化變電站基礎上對設備和輔助系統進行智能化的逐步改進。

2.1 數字化變電站

數字化變電站是在變電站發展的第三階段出現的，這類變電站以其分散的功能和對數據的共享為主要特征，使用的標準是IEC61850。該標準因其面向對象且含有對過程層的模型描述而成為最適用于數字化變電站的標準。在IEC61850標準中規定了一種電網結構體系，為三層兩網結構，其中三層包括過程層、間隔層和站控層，兩網指的是過程層網絡和站控層網絡，兩網是以三層中的設備為節點的。

2.2 一次設備智能化

所謂“一次設備智能化”，是指對一次設備的就地測量、狀態監控、保護等功能的智能化。一次設備智能化的合格標準是狀態的可觀測性和智能控制，一般的實現方案是“一次設備本體＋傳感器＋智能組件”［1］。智能開關的智能組件是對一個或多個二次設備的集成。

2.3 一體化信息平臺與高級應用

為滿足智能化變電站的數字信息化、功能集成化、結構緊湊化、狀態可視化等要求，需要建設以數據整合為基礎的一體化信息平臺，將變電站的各種監控數據和設備系統等數據都納入到同一個信息平臺上，進行統一建模、處理和上傳。

2.3.1 智能預警與故障綜合分析

對事先創建的專家資料庫與實時數據進行信息關聯分析，得出分析結果，運行人員可以根據分析結果對異常和事故進行處理。智能預警功能多是在自動化變電站基礎上研發的［2］。

2.3.2 智能開票

該系統對設備進行狀態規則庫匹配后，自動生成操作票，這種應用簡單易學，具有較高的可視化程度，操作迅速。

2.3.3 一鍵式順序控制

該應用是在變電站原有操作基礎上提出的，一鍵式順序控制結合了智能巡視系統，會自動控制獲取所操作設備的視頻資料，而后用圖像識別技術識別出設備狀態，進行相應操作。

2.3.4 源端維護

這種應用支持各級變電站圖模信息的上載和更新，以確保全網信息的統一性，實現對智能電子設備參數的自描述，避免了各級變電站的重復建模。

2.4 輔助系統的智能化

視頻監控子系統、安全防護子系統、消防子系統及環境監控子系統等都屬于輔助系統，對這些子系統的智能化就是輔助系統的智能化。

2.4.1 視頻監控子系統

變電站一體化信息平臺可與視頻監視子系統直接進行交流。視頻監控子系統發出預警，并將預警視頻信號發送給信息平臺，使用圖像識別技術辨別開關狀態，再將結果反饋給一體化信息平臺，輔助變電站的開關操作和設備維護。

2.4.2 安全防護子系統

安全防護子系統的主要功能是獲取門禁系統信息。將其按IEC61850標準進行標準化，并將標準化信息輸送給視頻監控子系統，其中，門禁信息是通過輔助系統和控制單元采集獲得的。而后視頻監控子系統收集這些信息，并將預警信息上傳給一體化信息平臺。

2.4.3 消防子系統

消防子系統主要用于開啟自動滅火裝置及進行火災隔離，這一功能是通過閉環控制接收消防設備信息，再向一體化信息平臺傳輸實現的。視頻監控子系統與消防子系統配合，可以接收到消防的實時視頻畫面。

2.4.4 環境監控子系統

環境監控包括對濕度、風速、空調、給排水等方面的數據采集和監控。情況不同，接入的輔助子系統也不同。

3 變電站智能化改造過程中遇到的問題及解決方案

3.1 技術難題

智能化改造是不同于常規改造的。大部分常規變電站在建造時都沒有考慮到為智能化奠定改造基礎，常規變電設備常常處于運行狀態，自動化水平很低。因此在設備智能化改造中，不僅要對站內一次設備進行改造，還要進行二次設備的智能化改造，這樣需要投入很大資本。所以，在變電站智能化改造時要進行合理規劃，分階段、分難度等級、分任務地進行，以防引起問題。

在對常規設備進行智能化改造時，需要應用許多新技術，而有些技術是缺少實踐經驗的，如智能預警技術；且有些技術其理論尚不完善，還處于研發中。這些都是變電設備智能化改造的難題。

3.2 解決方案

3.2.1 強化管理體系

改造方案的具體實施小組多是由熟悉當地情況的管理人員和技術人員組成的，在對小組工作進行管理的過程中，可以制定相關規定，明確工作任務和責任范圍。在工作時，還可以聘請專業人員解決技術難題，或通過協調部門關系靈活解決問題。總之，要明確技術實施和工作管理方向，合理、高效地組織開展變電站智能化工作［3］。

3.2.2 設計需合理、科學

在具體實施過程中，要吸取常規變電站改造困境的教訓，做好設計方案，盡可能掌握和應用好最新技術，以加強設計工作的合理性和科學性。在進行測試工作時，要注意誤操作和配置缺陷等問題，注重提高工作效率，吸納高素質工作人員和專家，提升工作人員專業素養。

3.2.3 應用智能化技術

上文提到了在變電站智能化改造過程中新技術的應用問題。針對這一問題，智能化改造工作在實施時應該更加注意安全，要科學、細致地分析技術安全風險，努力在將風險降到可控范圍內的基礎上開展工作。

4 結語

在我國國家電網的智能化改造中，常規變電站的智能化革新已經成為非常重要的一個環節。在具體實施革新的過程中，要總結經驗、吸取教訓，扎扎實實做好變電站的智能化革新工作。

［1］俞永奇.變電站的智能化建設及應用［D］.保定：華北電力大學，2013

［2］安永成.研究變電站智能化技術［J］.電源技術應用，2013（9）

［3］黃磊.智能變電站智能開關設備控制器的研究與實現［D］.南京：南京理工大學，2013