智能變電站若干關鍵技術研究與工程應用

顧林+盧浩

摘 要 隨著電力事業的發展，我國為保障電力系統的高效運行，需在信息化及自動化的基礎上，優化電網系統的結構。近幾年，我國電力事業中非常注重變電站的自動化系統，對其提出多項基于自動化的關鍵技術，不僅可以提高變電站的智能效果，而且可以提升電力系統的工作效率，文章通過對智能變電站的自動化系統進行研究，探討了系統中的關鍵技術，并分析了在工程實踐中的具體應用。

關鍵詞 智能變電站；關鍵技術研究；工程應用

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）04-0063-02

1 智能變電站自動化系統簡介

智能變電系統是多項關鍵技術共同協作的結果，它能實現變電站的智能化操作，綜合考察智能變電站的自動化體系，其組成部分可簡單分析如下。

1）總配與分配系統。變電站的總體配置是實現變電站系統正常運行的基礎，保證變電站的各項指令及時得到執行。例如：自動化系統分析變電站的各項運行數據，對信息進行統籌規劃，為變電站提供數據服務；分配系統主要是針對監控設備，實現集中監測和分段控制，因此監控設備的技術含量和造價都較高。

2）監控系統。自動化監控系統以計算機網絡為基礎，全程監控變電站的運行狀況，實時掌握基礎運行信息，以為進一步的決策提供技術參考。例如：工作人員無需深入現場，可遠程獲悉變電站基礎動態，減少人力成本。

3）自動管理。自動化系統完成變電站所有設備的參數匹配和智能化控制，為智能變電站的調度、調控一體化提供支撐，滿足電網系統的功能要求。

2 智能變電站的主要技術特點

2.1 數字化采集系統

智能變電站采用光電互感器，采集變電站的電壓、電流等基本電氣量，實現了一次、二次系統的電氣隔離，不僅提高了參數測量精度，也擴大了電氣量的測量范圍，實現了信息化集成。智能變電站系統建立在數字化技術集成的基礎上。

2.2 智能化一次設備

一次設備的檢測信號回路和操作驅動回路采用光電技術設計，摒棄了常規機電式繼電器復雜的回路結構，傳統的導線連接由數字程控器和數字公關信號網絡取代，硬接口由軟接口代替。為了使一次設備智能化，要給傳統設備配備智能接口。變電站的各設備采用IEC61850標準，增強設備的互換性。

2.3 系統結構分層化

在物理上可將數字化變電站自動化系統歸為兩類：智能化一次設備和網絡化二次設備。智能變電站以開放式互連規約為通信協定，采用先進的計算機通信技術，詳細記錄設備信息且提高了系統響應速度。根據IEC61850的建模規定，智能變電系統分為過程層、間隔層和站控層，高速網絡為各層之間的通信提供信道。

2.4 網絡化信息通信技術

現代通信技術使用通信媒介替代電纜，分層組網策略簡化了變電站層次結構，使得二次網絡化設備盡量簡約。變電站二次設備的設計制造全部基于標準模塊化設計，以高速網絡信道完成設備通信，以計算機網絡為載體，實現資源共享，實現了跨區域的電網保護和自動協調控制。

2.5 設備狀態檢修

智能化變電站能夠有效獲取電網運行數據和各種設備的故障動作信息，有效監視回路狀態和操作規程。常規變電站設備只能實行定期檢修，智能變電站實現了狀態檢修，提高了變電系統的可靠性。

2.6 運行管理全程自動化

這一點主要體現在以下幾方面：電力生產運行數據記錄、分流交換自動控制、自動生成故障分析報告、數據信息分層、狀態記錄統計無紙化。一次設備直接面向設備信息，獨立執行本地功能，可以完成故障自診斷，并及時報警。系統自動生成詳細的檢修報告。高壓斷路器二次系統以微機、傳感器和電力電子回路為基礎，比較典型的設備有西門子公司的HIS和AB公司的PASS。

3 智能化技術的工程應用分析

3.1 光電/電子互感器問題

光電互感器產品的市場可選性有限，一些高壓等級的電流互感器變流比很大，不適合實際情況。目前的策略是在合并器上通過軟件修改變流比，但這又帶來另一個問題，降低了系統精度，給變電站計量保護帶來阻礙。光電/電子互感器的結構復雜，其角差、比差很難在現場開展實驗，唯有待到設備投入運行后，才能驗證接線是否正確。這需要設備廠家和主管單位協調制定方案。

3.2 在線監測技術的開發應用

在線監測技術是智能變電站的重要特征，它能連續對設備進行檢測，因此能及早發現設備缺陷，并為工程人員制定檢修方案提供重要參考。實際中應著重考慮檢測技術的實用化和設備接口兼容性，提高狀態分析水平是保證故障診斷和狀態檢測無縫對接的重要保證。科學的檢修數據統計方案能夠最大程度發揮在線監測技術的功用，這需要有關人員查閱大量歷史資料，合理評估設備狀態，對設備的運行規律做出合理推測。

3.3 數字化電氣測量系統穩定性

智能變電系統必須具備良好穩定性，光電傳感器、光電通信網絡的穩定性直接關系到變電站數據采集的準確性。但現實中，互感器會出現不同程度的測量偏差，這主要是因為線性雙折射和光源器件的發光能力下降，另外，材料的維爾德常數受到外界溫度影響也會發生變化，以及光傳輸環節的偏振角變化，都會造成互感器的測量結果出現偏差。目前需要研究的課題是綜合考量傳感頭誤差影響因子，并予以量化，設計一種可有效降低晶體雙折射、削減環境氣候影響的合理方案。

3.4 高級功能應用

自動化系統依據操作票的規定順序完成各項操作。目前，智能變電站應用順序控制的場合很多，例如，結合順序控制和視頻監控，控制視頻系統截取設備運行狀態圖像，利用圖像識別技術判斷操作設備狀態，實現精確順序控制。

源端維護使得變電站平臺中的圖像、模型、數據庫在主站端可視，方便進行遠程維護。這一功能大大減少了主站維護工作量，提高了工作效率。

相比傳統變電站，智能變電站的預警系統有了進一步完善。智能變電站實現對全站設備進行仿真建模，篩選告警信息，根據信息之間的因果邏輯關系，結合數理統計規律確定告警信息。這一功能實現了告警信息分類，制定信息上傳優先級標準，以及信息分級傳送機制。在發生異常事故時，能夠極大地提升值班人員的工作效率。

參考文獻

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[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（21）.

[3]喬小敏，董鵬.智能電網及數字化變電站關鍵技術探討[J].電氣應用，2011（07）.

作者簡介

顧林（1982-），男，遼寧人，本科，項目經理，研究方向：變電站綜合自動化。

盧浩（1989-），男，江蘇人，本科，項目經理，研究方向：變電站綜合自動化。endprint