智能变电站的体系结构及原理分析 胡苏

智能变电站的体系结构及原理分析胡苏
发表时间：2018-04-16T15:05:14.330Z 来源：《电力设备》2017年第31期作者：胡苏[导读] 摘要：对于传统的电网在当前形势下已经不能满足社会的需求，智能电网是当前形势下的必然产物，它能够提高电网运行时的稳定性，智能电网的重要基石是智能变电站。

（国网宁夏电力有限公司检修公司宁夏银川 750000）
摘要：对于传统的电网在当前形势下已经不能满足社会的需求，智能电网是当前形势下的必然产物，它能够提高电网运行时的稳定性，智能电网的重要基石是智能变电站。

随着科技的进步，与变电站相关的智能化技术越来越先进，智能化技术带动了智能化开关以及光电式互感器等设备的产生，另一方面，计算机网络技术和各种实时系统结合在一起，让变电站对信息的采集以及传输进行智能化建设成为一种趋势，这需求一旦产生就会引起一场智能化革命，智能化变电站会在这场革新中逐步的发展起来。

关键词：智能变电站；体系结构；原理
一、数字化变电站与智能变电站区别
智能变电站相对其它变电站在功能上更为高级，一方面智能变电站可以自动的去完成许多的功能，主要涉及到对信息的采集、控制、测量以及计算等功能，这些智能化功能需要变电站采用更加高级的、智能化的设备为基础，除此之外，变电站需要实现平台网络化以及信息数字化，这些要求就需要大力的向着智能化方向研究；另一方面，能够通过电力系统的实际需求结合电网，实时的对智能化技术进行调节、对自动化技术进行控制，并提供在线决策功能等，能够和电网形成一个信息标准化、集成一体化的体系。

数字化变电站主要将设备进行智能化以及网络化，并进行相互结合，通过间隔、过程以及站控三部分分层组成的具有当前新技术的变电站，数字化变电站在技术上已经基本上能够实现各各种设备间的信息共享和交互，它与传统变电站的差异主要提现在数字化变电站是把模拟信号转化成数字信号然后再进行传递，并且有着自己的通信系统和网络。

智能变电站在建设中在求对运行中的状态信息具有相应的采集功能，同时要求在建立数据信息模型时，对各模型进行标准化，数据模型主要包括有设备状态、设备在线监测、信息模型以及电网的实时同步运行信息等。

数字化变电站在运行过程中主要针对的是对手段进行数字化，智能变电站在运行过程中主要针对的是智能性，它更加的关注智能自动化系统的一次设备、高级应用以及智能电网，这样能够看出智能变电站是在数字化变电站的基础上产生的，对于将来变电站的技术的主要研究方向是对智能变电站的研究。

二、智能变电站理论及应用
（一）一次设备智能化
目前，智能变电站较多采用的是电子式互感器、智能开关、一次设备+智能组件等设备。

基于光学或电子学原理的电子式互感器和智能开关，由数字信号和光纤代替传统变电站的模拟信号和控制电缆，测控保护装置的输入输出均为数字通信信号，变电站通信网络进一步向现场延伸，现场的采样数据、开关状态信息能在全站甚至更广范围内共享。

电子式互感器解决传统互感器由于制造工艺、接线电缆、励磁涌流等方面原因造成的数据精度、不平衡电流、铁磁谐振、饱和等方面的问题。

智能终端通过光纤网络实现与断路器操作机构的数字化接口,从以往的电缆传输跳合闸电流操作方式变为通信报文操作方式。

采用标准的数字化、信息化接口，实现融合在线监测和测控保护技术于一体的智能化一次设备，是实现智能变电站信息化的关键。

（二）信息交互标准化
智能变电站改变了保护、监控、五防、VQC等信息传输方面原来的点对点的对接方式（传统变电站104或DNP3.0等规约），全站信息就地实现数字化采集，利用采集装置将声、光、电和磁等信号转换成数字信号或将语音、文字、图像等转变为数字编码，通过网络真正实现数据共享、资源共享，同时交换式以太网技术又确保了信息交互的实时性,满足保护和控制功能的要求。

智能变电站从过程层到控制中心均采用统一的IEC61850规约进行信息交互，实现一、二次设备的灵活控制，能够双向通信功能，可以实现通过信息网进行管理，使全站信息采集、传输、处理、输出等过程完全数字化。

站内各种设备的信息建模统一在IEC61850框架下进行，统一和简化传统变电站内所能采集到的所有数据源，形成基于IEC1850标准层面的一致性基础，并通过统一的建模规划，将众多的信息孤岛连接起来成为站内智能设备可以获取的平台，实现变电站内、外的信息交互以及信息共享，最终实现跨系统间的数据、信息的无缝交换。

（三）智能操作票系统
该系统中能够完成五防闭锁软件以及顺序控制软件等相关功能，同时也能够对模拟态与实时态数据进行隔离，并且隔离时相对安全可靠，该系统能够提供的服务以及功能比较多，通过这些功能还能够实现实时态数据采集。

该系统中，系统识别主要是通过接线模型来完成，使用者通过相关规定来完成对开票规则的制定，对操作票进行智能推理，在图形中进行开票，对表单的制作可以按要求自由设计，整个过程中都需要对操作票生命周期进行管理，大大将操作票的整体直观提高到一个新的水平，整个过程中完成依照权限管理机制以及五防检验机制，大大提高了系统的安全性、可靠性和实时性。

（四）设备状态监测
在变电站的运行过程中，为了让对设备检修达到效率合理的目的，智能变电站中的相关设备必须能够达到实时的、广泛的监测，同时也能对电网运行中的状态信息进行有效获取，不仅如此，还要对智能电子装置存在的问题信息以及相应信号回路状态信息进行获取，这样能够对二次电气设备状态特征量采集时存在的盲区进行排除。

智能变电站在建设中在求对运行中的状态信息具有相应的采集功能，同时要求在建立数据信息模型时，对各模型进行标准化，数据模型主要包括有设备状态、设备在线监测、信息模型以及电网的实时同步运行信息等。

（五）运行控制智能化
常规变电站各个系统间除了监控系统和微机五防外基本没有联系，同时自动化系统的可扩展性差，由于互操作性和信息模型等因素对自动化系统的制约，以致现有变电站自动化系统扩展、扩建更新时要附加成本。

且系统受二次电缆影响较大，安全性能也受一定的耐受电磁干扰影响，信息传输精确度降低。

智能变电站中,自动化系统由若干系统或功能组成,包括监控系统、在线监测或状态维修系统、辅控系统、时钟同步系统、计量装置等。

监控系统与调度端、集控端等主站系统联通,也同时连接变电站内其他系统或设备,处于体系结构的核心部分。

变电站内一次设备运行状态、二次设备相关信息上传至监控系统,在线监测系统、辅控系统通过标准化接口与监控系统连接,计量信息也通过计量装置上传,从而实现变电站全景数据采集及处理、监控及运行等管理。

（六）自动分析电压控制
通过对系统的操作次数和变电站中相关的电压经济进行分析，能够把各个区域中对子模块的控制分为两级控制，通过两级控制的方式能够完成智能电网中各个系统所对应的变电站在等级关系上的进一步划分。

在运行中，首先通过由调度自动化系统对设备中的实时信息进行采集，采集完成后需要对导入的无功分析以及电压分析两个模块进行综合性的分析，这样就能够实现智能变电站中的电容器的投切指令以及多变压器经济运行指令等，这些指令最终通过集控中心进行执行。

三、结论
总之，随着技术水平的发展，智能变电站技术将会越来越完善，传统的一次、二次设备的概念将发生重大改变，进而引起管理结构的调整，以及相关产业的变动。

而随着设备智能化的技术的发展、智能电网的建设，状态检修等高级应用将得以实现，随之而来的将是整个电力系统设备、运行、维护、管理方面的变革。

对此，我们需要不断加强学习，认真研究分析，为这场已经到来并在不断深化的智能化变革做好准备。

参考文献
[1]陆居周.智能变电站技术特点的研究[J].广东科技,2015(02).
[2]曹楠.智能变电站关键技术及其构建方式的探讨[J].电力系统保护与控制,2016(05).。