大規模電力控制系統中的智能變電站關鍵技術分析

王 強，于明光

（國網遼寧省電力有限公司本溪供電公司，遼寧 本溪 117000）

1 智能變電站的特點

智能變電站集成智能化設備、標準信息接口、測控保護技術、狀態監測技術等先進的設備技術于一體，可實現對智能變電站運行維護的自動化控制，利用狀態監測手段實時監控變電站運行狀況，自動識別故障隱患，為運維部門進行故障排除提供可靠依據。智能變電站在應用智能組件的基礎上擁有高級應用功能，采用全景式數據采集模式，運用數據挖掘處理技術，對采集數據進行分析處理，滿足事故分析、隱患控制、故障告警等需求[1]。與傳統變電站相比，智能變電站的應用優勢更加明顯，具體體現在以下方面。

1.1 電子互感器性能優越

智能變電站的電子互感器可避免六氟化硫泄露、絕緣油爆炸等傳統互感器易出現的安全隱患，具備體積小、抗飽和能力強、線性度好等優勢，可節省金屬材料的使用，滿足低碳環保的要求。

1.2 通信網絡標準化

傳統變電站缺乏統一標準的通信網絡，在設備的對接中需要設置轉換器，增加了變電站運行系統的復雜性，提高了設備成本。而智能變電站中的設備均設置了通信接口，而這些通信接口按照統一標準進行設置，便于智能設備之間相互對接。同時，智能設備在統一標準的通信網絡中運行，可通過數據中心快速查詢智能設備的運行情況，便于追溯電網故障的原由[2]。

1.3 傳輸介質穩定性強

智能變電站在采集和控制數據中借助于光纜這一傳輸介質。光纜與傳統變電站的電纜相比，能夠有效避免傳輸介質本身的電磁耦合干擾，減少繼電保護裝置誤動作，杜絕二次設備因傳輸過電壓而出現運行故障，進而大幅提升數據傳輸的穩定性。

1.4 技術自動化程度高

智能變電站的一次設備都是智能化設備，可利用遠程操作系統對設備進行遙控，提高通信傳輸效率。同時，在通信網絡的支持下，智能化設備可實現更多的自動化操作，如設備自檢、故障自動分析等，有利于提高設備運維的自動化水平，減輕運維人員的工作量。

1.5 設備安裝調試方便

在統一通信規約、信息模型、標準化處理接線接口的情況下，智能變電站的建設可將設備安裝調試環節安排到設備廠商中進行，減少了硬件設備在現場的安裝作業環節。智能變電站建設方可向設備廠商提供三維變電站模型，縮短變電站的建設工期。

1.6 裝置功能集成化

智能變電站應用測控一體化裝置和網絡化故障錄波，采用GOOSE虛端子邏輯連線的光口替代傳統變電站的端子排，且在配合使用繼電器回路、光纜和軟壓板的情況下，可實現智能變電站的軟件控制，簡化了硬件裝置配置，提高了變電站裝置功能的集成化水平。

2 大規模電力控制系統中智能變電站的關鍵技術

在大規模電力控制系統中，智能變電站的關鍵技術包括通信協議、智能高壓設備、在線監測技術等[3]。下面分別對這幾種技術在智能變電站中的應用進行分析。

2.1 通信標準

目前，國內電力系統中應用的通信標準為IEC61850，是一個全球通用的通信標準。它在智能變電站中的應用，能夠實現工程運作的標準化，有助于推動智能變電站的發展。該標準由IEC（國際電工委員會）制定，通過層次化的方法對變電站的通信體系進行具體的層次劃分，共分為三層，即站控層、間隔層和過程層。該標準下，智能變電站中的電子設備全部采用統一的通信協議，設備之間的信息交換可以借助網絡完成。對于智能變電站而言，在制定IEC61850標準的過程中，應當遵循以下基本原則：一是要充分考慮兼容性；二是要以提高變電站工程的運行管理效率為前提；三是要按照站內設備的具體類型構建相應的模型；四是要有效規范細節性問題，借此提升標準的可操作性；五是要統一規定數據的不同類別；六是相關設備的生產廠商應當參與標準的制定。

2.2 智能高壓設備

在智能變電站中存在著諸多智能高壓設備，這類設備是智能變電站的標志。它們是站內一次設備與智能化組件相結合的產物，有著異常強大的功能和作用。這些設備在智能變電站中的應用，除了能夠減少運維成本外，還能大幅提升變電站的運行可靠性[4]。

2.2.1 智能型變壓器

對于智能變電站而言，變壓器是不可或缺的重要組成部分之一。智能型變壓器可以自動獲取實時的運行狀況，并通過對其他信息的收集，調整運行狀態。對信息進行傳輸與處理，是該變壓器特有的功能。通過相關接口，可與輔助設備進行連接，并實現信息的互傳。

2.2.2 智能斷路器

在智能變電站中，斷路器是除了變壓器之外的又一重要設備，歸屬于高壓開關設備的范疇。它的主要作用是實現重合閘。智能斷路器除了具備普通斷路器的所有功能外，還具備監測和診斷功能，可以判斷故障類型，由此大幅降低了重合閘的差錯率。合閘與同步分斷是斷路器最重要的兩項功能。當斷路器執行同步分斷操作時，必須滿足如下要求：過零點檢測準確、可靠；最小燃弧、快速滅弧。

2.3 在線監測技術

在相當長的一段時期內，由于受技術條件和管理水平的制約，在變電站設備維修上采用的是事后維修方式。這種方式是當設備出現故障問題后才對其進行維修，由此會對供電可靠性造成一定影響[5]。隨著電力用戶對供電可靠性要求的不斷提高，事后維修顯然已經無法滿足人們的要求。在這一前提下，設備狀態檢修被提出。它按照設備實際狀況和預先編制好的檢修計劃，對設備進行全面的檢修策略。為在相對較短的時間內對設備進行高效、高質量的維修，相關人員需要了解設備故障的準確位置及導致故障問題的具體原因。當前，可利用在線監測技術快速完成上述工作。在電力設備狀態檢修中，在線監測技術已經得到了廣泛應用，基本框架結構如圖1所示。

圖1 在線檢測技術的框架結構

變壓器和斷路器是智能變電站的核心設備，且這兩類設備的故障發生幾率明顯高于其他設備。為了提高它的運行穩定性，可對它們進行在線監測。通過對變壓器進行在線監測，能夠掌握其實際運行狀況，并且能及時發現潛在的隱患問題。應用在線監測技術可對變壓器的溫度、負載、套管絕緣、分接開關等進行實時監測；對斷路器則可進行分合閘、動觸頭行程等進行監測。由此，可以降低設備故障的發生幾率，進一步提升其運行穩定性。

2.4 可視化與智能告警

2.4.1 可視化

這里的可視化具體是針對設備狀態而言，能夠根據監測項目顯示出實時的監測結果。當結果超過預先設定好的數值時，會以明顯的顏色進行顯示，從而使操作人員及時發現問題，并采取相應的措施給予解決處理。該技術在智能變電站中的應用提高了設備的運行可靠性[6]。

2.4.2 智能告警

當智能變電站內的設備發生故障時，它可能會對電網的運行造成影響。智能告警通過分析相關信息，可以提供影響程度報告。在這一前提下，操作人員可以按照影響程度的情況，確定故障的優先處理級別，從而保證電網的穩定、可靠運行。

3 結 論

綜上所述，在大規模電力控制系統中，智能變電站具有不容忽視的作用，它的運行穩定與否直接影響整個系統的性能。為了提高智能變電站的運行可靠性，必須減少站內設備的故障發生幾率，尤其是變壓器和斷路器這兩類核心設備。因此，在智能變電站中，應合理應用相關技術，如在線監測技術等，除了可以對核心設備的運行狀態進行實時監測外，還能及時發現故障隱患，為檢修提供可靠依據。

[1] 時強偉.智能變電站關鍵技術及其構建方式的探討[J].通訊世界，2017，（10）：188-189.

[2] 孫安平，宋 佳，易成星.電力設備在線監測技術在智能變電站中的應用分析[J].科學與信息化，2017，（24）：49-50.

[3] 李 澤.智能變電站技術特點的分析[J].中國科技投資，2017，（28）：226.

[4] 何雙葉，王容容.關于智能變電站關鍵技術及其構建方式的探討[J].科技展望，2017，27（10）.

[5] 黃 松.電力監控系統在智能變電站中的應用分析[J].電工技術，2016，（8）：88.

[6] 耿 潔.電力監控系統在智能變電站中的應用研究[J].數字化用戶，2017，23（36）：75.