智能變電站一次設備智能化技術探討

（國網江蘇省電力有限公司常州供電分公司，江蘇 常州 213000）

一、引言

為了確保電網安全穩定運行不單要提高變電站的智能化，其取決于諸多因素，變電站的安全穩定運行與變電站接入方案的可靠性、系統網架的合理性、運行方式的合適性是分不開的。在智能電網建設過程中，必須明確“智能化”是確保電網安全、可靠、經濟運行的手段。

為了能夠讓智能變電站的運行更加安全可靠，需要對一次設備智能技術進行全面性分析。智能變電站的結構體系也在逐步優化和更新。因此，對一次設備智能化技術進行全面分析，意義深遠。

二、智能變電站概述

（一）智能變電站的特征

高可靠性的設備是變電站堅強的基礎，綜合分析、自動協同控制是變電站智能的關鍵，設備信息數字化、功能集成化、結構緊湊化是發展方向。

（二）智能變電站的結構

智能變電站結構涉及：過程層、間隔層、站控層。

1.過程層

過程層功能是測量電力運行過程中的實時電氣量，設備運行過程中的多數狀態是采用栓測，在操作控制的執行過程中進行。

2.間隔層

間隔層功能是將間隔過程中的實時數據信息匯總在一起，對一次設備啟用保護控制功能，在實施操作期間使用其他控制功能，控制具有優先級別的命令。如：統計運算、數據采集。起承上啟下的通信功能，與過程層和站控層的網絡一起起到通信功能。在上下網絡的接口具有全雙工的方式，使信息通道的冗余度提高，將網絡通信的可靠性得到保證。

3.站控層

站控層的主要功能就是通過高速網絡能夠將實時數據信息匯總在一起，對于實時數據庫的不斷刷新，可以將相關的各種數據信息傳向調度控制中心，通過接收到的調度能夠控制中心命令，通過間隔層和過程層進行執行。

另外，在線編程的操作團具有控制功能：在站內能夠進行監控，使人機取得聯系，在線修改、在線組態、在線維護間隔層、過程層的設備功能。通過原有的變電站能夠自動地分析變電功能。

智能組件以測量數字化、控制網絡化、狀態可視化、功能一體化、信息互動化為特征，集成了過程層和間隔層的部分功能，具備測量、控制、保護、計量、檢測中的全部或部分功能。而智能組件是一次設備實現智能化的主要途徑。

三、一次設備智能技術在智能變電站的應用分析

（一）構建智能化變電體系

過程層設備是一次設備和二次系統的聯系樞紐，提供給間隔層設備獲取一次設備的數據，通過間隔層和站控層來進行調節和控制功能。間隔層設備能夠進行一次設備的測量工作，進行檢測、計量、保護、控制等功能。

智能組件的主要特征為：信息互動化、功能一體化、狀態可視化、控制網絡化、測量數字化等，將過程層和間隔層的部分功能集合在一起，使得計量、保護、控制、檢測中的全部功能能夠得以實現。有機的構成智能化一次設備，對于設備內嵌部分進行智能組建工作，獲取智能化的一次設備，如，母線、互感器、斷路器、變止器等，二次設備主要包括智能組件、輔助系統、變電站自動化系統。

（二）實現故障自動診斷功能

在設備發生故障時，及時地對設備進行故障分析，評估故障的部位及產重程度。通過大規模的間隙發電得知電網需要具有極高的靈活性，通過一次設備將智能化的信息傳輸到信息一體化平臺中，對變電站的狀態監測系統進行建設，對一次設備重要參數的在線監測，提供給電網管理設備基礎的數據支撐。

對實時狀態信息在專家進行系統的分析處理工作后做出初步的判定決策，使站內的智能設備自診斷功能得以實現。智能組件自動連續地進行存儲、監測和數據處理工作，在智能組件中應具備自檢和報警的功能，使智能組件具有合理的監測靈敏度和較好的抗干擾能力，使監測結果更加可靠。

（三）智能技術的綜合應用方面

1.主變壓器的智能化

在油中溶解氣體具有在線監測功能，如：溫度負荷在線監測、局部放電在線監測、套管絕緣在線盜測等通過變壓器將油溶解氣體，產生局部放電，在套管的絕緣介損具有一些在線檢測功能。

2.開關設備智能化

在GIS 密度的微水在線監測系統中能對SF6 氣體的密度做出微水的監測，GIS 的在線監測系統能夠實現GIS 局放的在線監測功能。

通過溫度傳感器對GlS 的內部溫度數據進行采集，對GIS 內部溫度變化情況進行觀察。局部放電監測是GIS 的在線監測方法，通過制造GIS 設備，對其他雜物和導電粒子進行安裝和維修工作。

3.電容性的設備營能化

通過此項特性將三相不平衡電流的監測、電容量、介質損耗因數測量出來；電纜監測出電力電纜的局部放電情況，將直流分量、介質損耗因數等情況進行測量。

四、智能變電站與數字化變電站及傳統變電站在一次設備上的區別

智能變電站與數字化變電站及傳統變電站在一次設備上的區別在于：

一次主設備采用在線監測設備實時監測設備狀態，即設備狀態可視化；在線監測裝置及保護裝置采取智能組件方式，就地安裝，以減少信號及控制電纜的長度；狀態監測參量的通信符合IEC61850 標準；狀態監測參量集成在集控室信息一體化平臺中；互感器均采用電子式或光電式。

根據國網公司Q／GDW393-2009《110（66）kV～220kV 智能變電站設計規范》及Q／GDW394-2009《330kV～750kV 智能變電站設計規范》，一次設備監測參量有：

主變――油中溶解氣體；220kVGIS――SF6 氣體密度、微水；110kVGIS――SF6 氣體密度、微水；避雷器――泄漏電流、動作次數；220kVGIS 局放應綜合考慮安全可靠、經濟合理、運行維護方便等要求，通過技術經濟比較后確定。

五、結語

一次設備智能技術在智能變電站的應用十分重要，在進行一次智能技術的應用過程中，對其變電站的結構進行全面性分析，構建相應的自動變電體系，讓一次智能化變電技術得到綜合性的應用，從而實現其設備智能化技術的最佳應用效果。