智能变电站设计及研究
智能变电站意义及关键技术研究
智能变电站意义及关键技术研究作者：曹定来源：《中国新技术新产品》2013年第04期摘要：基于IEC61850标准，对研究智能变电站重要意义进行了探讨。
结合智能变电站二次体系结构，对智能变电站关键技术进行研究，从整体上对智能变电站相关技术进行阐述。
关键词：智能变电站；意义；关键技术；体系结构中图分类号：TM41 文献标识码：A1实现智能变电站的重要意义变电站自动化技术经过十多年的发展已经达到一定的水平，一定程度上提高了电网建设的现代化水平，增强了输配电和电网调度的可靠性。
然而，传统变电站自动化系统仍然存在下列问题：①互操作问题由于不同厂家变电站自动化系统采用的通信技术和协议各不相同，造成产品之间缺乏互操作性，导致集成和维护成本的增加，也降低了系统的可靠性。
②电磁式互感器的问题传统互感器存在铁芯饱和、暂态特性差和体积庞大等缺点，难以满足现代自动化技术的需求。
③常规一次设备的问题目前多数变电站都没有装设状态监视设备，由于缺乏一次设备状态监视信息，通常只能采用计划检修，而不能实现状态检修。
同时，非智能断路器设备也不能实现按波形控制合闸角和在线监测的功能。
④线缆投资、运行维护费用较高智能变电站成功地解决了上述传统变电站存在的问题，是电力系统发展的必然趋势，是通讯技术、信息技术和计算机技术发展的必然结果。
IEC61850标准以及智能技术在变电站内的全面推广应用将是解决这些难题的关键所在。
目前，国际电工委员会TC57工作组已经制定了《变电站通信网络和系统》系列标准--IEC 61850，为变电站自动化系统提供了统一平台和标准框架。
随着电子式电流、电压互感器、一次运行设备在线状态检测、变电站运行操作培训仿真等技术日趋成熟，以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用，势必对已有的变电站自动化技术产生深刻的影响，全智能的变电站自动化系统即将得到广泛的应用。
通过智能变电站技术的研究和实施，提高变电站自动化系统以及整个电网的技术水平和安全稳定运行水平。
110kV智能变电站工程设计实践
110kV智能变电站工程设计实践摘要：智能电网是一个完整的体系，具备灵活性、可靠性、经济性等特点，且便于运营和管理。
智能变电站是智能电网的重要环节之一，终端站更是电网基础运行数据的采集源头和命令的执行单元，对智能电网起支撑作用。
在现阶段智能变电站中，二次系统较常规站有很大的变化，不仅增加了设备，而且结构更加复杂。
本文针对110kv新关（城东）智能变电站工程的实际情况，主要对智能化二次系统设计原则、网络结构及各层设备的配置进行了介绍，探讨分析了智能变电站设计过程中存在的一些实际问题。
关键词：智能变电站监控系统网络结构智能终端合并单元1 概述智能变电站是坚强智能电网的重要基础和支撑[1]，是电网基础运行数据的采集源头和命令执行单元，对智能电网起支撑作用。
智能变电站设计建设过程中，诸如监控系统配置、二次智能化设备配置、变电站二次网络结构等问题，都是智能变电站建设中需要解决的。
针对于具体情况，解决这些问题是智能变电站建设成功的关键。
110kv新关（城东）变电站工程是一座开发区的智能变电站。
作为电网的末端站，智能化变电站不仅要尽量减少设备的费用，并且需要兼顾保护装置的安全稳定运行。
本文结合110kv新关（城东）变电站工程（有110kv、10kv两个电压等级），就终端负荷站的部分设计内容进行了探讨。
2 变电站二次系统的设计2.1 建设背景介绍为满足城东工业园新增负荷，满足园区经济发展和生产运行的要求，故建设110kv新关（城东）变电站。
110kv新关（城东）变电站按最终规模建设，安装2台容量为50mva的主变压器，每台主变低压侧配置2×3600kvar并联电容器组；110kv终期采用外桥接线，10kv采用单母线分段接线。
本站已于2012年12月投运。
2.2 设计原则①本站站按智能化变电站，无人值班设计。
②采用计算机监控系统，配置主机兼操作员站。
③采用分层分布式的网络结构，全站分为站控层、间隔层和过程层。
智能变电站设计的探讨
智能变电站设计的探讨【摘要】下文主要结合笔者多年的工作实践经验，解析了智能变电站自动化系统的构架，提出了区别于传统变电站的主要技术，以及这些技术在 220kv 云会变的具体应用。
然后，介绍了 220kv 云会变的主要技术特点。
仅供同行参阅。
【关键词】构架；技术及特点；智能终端；合并单元引言伴随着我国现代化经济与科技的不断发展与进步，我国的电网规模也在逐步的扩大，信息化程度的不断提高，国家电网公司提出了“坚强智能电网”的概念，因此，建立智能化变电站势在必行。
智能变电站以数字化变电站为依托，通过采用先进的传感器、电子、信息、通信、控制、智能分析软件等技术，建立全站所有信息采集、传输、分析、处理的数字化统一应用平台，实现变电站自动运行控制，设备状态检修、运行状态自适应、分布协调控制、智能分析决策等高级应用功能，提高管理和运行水平。
1、智能变电站自动化系统的构架智能变电站是按照全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化的基本要求，通过系统集成优化，实现全站信息的统一接入、统一存储和统一展示，实现运行监视、操作与控制、综合信息分析与智能告警、运行管理和辅助应用等功能。
设备间信息传输的方式主要为网络通信方式，取代传统的二次电缆等硬接线。
智能变电站一体化监控系统由站控层、间隔层、过程层设备，以及网络和安全防护设备组成。
设备之间联系均采用iec61850标准协议进行通信。
站控层设备包括括监控主机、数据通信网关机、数据服务器、综合应用服务器、操作员站、工程师工作站、pmu数据集中器和计划管理终端等；提供站内运行的人机联系界面，实现变电站的监测控制、报警、操作闭锁、记录和自诊断功能、继电保护定值正定、故障分析及变电站远方控制等。
间隔层设备包括继电保护装置、测控装置、故障录波装置、网络记录分析仪及稳控装置等；在站控层及网络失效的情况下，仍能独立完成间隔层设备的就地监控功能。
过程层设备包括合并单元、智能终端、智能组件等；完成与一次设备相关的功能，包括实时运行电气量的采集、设备运行状态的监测、控制命令的执行等。
智能变电站简介
采用电子式互感器提升系统精度，不会产生附加误差
常规互感器精度误差较大
采用光纤连接避免电缆带来的电磁兼容、传输过电压和两点接地等问题
系统可靠性受二次电缆影响
一、二次设备智能化解决了设备间的互操作问题
设备之间不具备互操作性
进一步提高自动化和管理水平，所用功能均可遥控实现
许多自动化技术和可靠性自能停留在实验室
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各地数字化变电站技术方案举例
110kV无锡圆石变（110kV户内GIS）采用数字式CT/PT未采用GOOSE网，过程层采用传统电缆连接数字式保护装置，交流量采用光纤数字接口，控制与信号采用电缆连接
110kV上海封周变（110kV户内GIS）传统电流电压互感器采用GOOSE网，过程层采用光纤连接数字式保护装置，交流为传统方式输入，控制与信号采用GOOSE网
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IEC61850-9-1IEC61850-9-2的比较
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IEC将撤消IEC61850-9-1
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采样同步
数字化变电站系统中，只有同一时标下的数据进行故障计算、判断和系统稳定分析及控制才具有意义。 信息同步是数字化变电站中信息数据处理的根基。
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采样同步具体方案
简单、可靠 只适用IEC60044-8点对点光纤
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110kV以上电子式互感器 纯光式 先进，发展方向，但成熟性有待时间考验。 有源式：地电位供电、激光供电 技术成熟、普遍采用， 主要生产厂家有新宁光电、广东中钰、西安华伟、大连第一互感器厂、西电集团公司、上海MWB公司、国电南自、深南瑞、许继、北京四方公司等 10kV～35kV电子式互感器（开关柜内） 数字输出 成本高 模拟输出：母线PT 仍需保留小母线 模拟输出：线路PT 技术经济性最佳
智能变电站典型设计方案
智能变电站典型设计方案一、智能变电站的架构智能变电站的架构通常分为三层：过程层、间隔层和站控层。
过程层主要由智能传感器、智能执行器等设备组成，负责实现电力一次设备的智能化监测和控制，如电流互感器、电压互感器、断路器等。
这些智能设备能够实时采集电气量和状态信息，并将其转化为数字信号，通过网络传输给间隔层和站控层。
间隔层包含继电保护装置、测控装置等二次设备，主要负责对本间隔内的一次设备进行保护、控制和监测。
间隔层设备接收来自过程层的信息，并根据预设的逻辑和算法进行处理，实现对一次设备的保护和控制功能。
站控层则包括监控主机、远动通信装置等，是变电站的控制中心，负责对整个变电站进行运行监视、操作控制和信息管理。
站控层通过通信网络与间隔层和过程层进行数据交互，实现对变电站的全面管理和控制。
二、设备选型1、智能变压器智能变压器是智能变电站的核心设备之一，它采用了先进的传感器技术和智能控制技术，能够实时监测变压器的油温、油位、绕组温度、铁芯接地电流等运行参数，并具备自动调压、冷却控制等功能。
此外，智能变压器还具备故障诊断和预测功能，能够提前发现潜在的故障隐患，提高变压器的运行可靠性。
2、智能断路器智能断路器采用了新型的操动机构和传感器技术，能够实现断路器的智能操作和状态监测。
它可以实时监测断路器的分合闸状态、行程、速度、操作次数等参数，并具备在线监测断路器的绝缘性能、机械性能等功能。
智能断路器还具备远程控制和智能保护功能，能够根据电网的运行状态快速准确地动作，保障电网的安全稳定运行。
3、智能开关柜智能开关柜集成了多种智能化功能，如开关柜状态监测、智能控制、故障诊断等。
它可以实时监测开关柜内的温度、湿度、电压、电流等参数，并对开关柜的操作进行智能控制和管理。
智能开关柜还具备故障预警和诊断功能，能够及时发现开关柜内的潜在故障，提高开关柜的运行可靠性。
三、通信系统智能变电站的通信系统是实现智能化功能的关键，它采用了基于以太网的通信技术，如 IEC 61850 标准。
智能变电站技术特点的研究
接采 样 ， 于 单 间隔 的保 护 应 直 接跳 闸 ， 及 多 间 隔 的 对 涉 保护 （ 线保 护） 直接跳 闸。 母 宜
传 感器 和控 制器通 信 。 站控 层包 含 自动 化系 统 、 站域 控 制系 统 、 信 系统 、 通 对 时系 统等 子 系统 ，实现 面 向全站 或 一个 以上 ～ 设备 次
的采 集上 减少 了盲区 。 就 目前 的在线监 测 发展水 平来 但 看， 尚不具 备 实现 囊括 所有 设备 在 内的全面 在线 监 测 的 可 能性 ， 变 电站 内主 要 一次 设备 采取 有针 对性 的 在线 对
站技 术 是智 能变 电站 的技 术基 础 ， 能变 电站是 变 电站 智 整体 技术 的跨越 和 未来变 电站 发展 的方 向。
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１ 智能 变 电站 内涵 ． ２
智 能变 电站 的 设计 及 建 设应 遵 循“ 一 规 划 、 一 统 统
标 准 、 一 建设 ” 统 的原 则 ， 按 照 Ｄ ／１ ９ 应 ＬＴ ０ ２三 道 防 线 要
１１ 数字化 变 电站涵 义 ．
数 字 化 变 电站 是 由智 能化 一 次 设 备 和 网络 化 二 次
设 备按过 程层 、 间隔 层 、 控层 三层 结 构体 系 分层 构建 ， 站
建立 在 符 合 国 际标 准 的 Ｉ Ｃ １５ Ｅ ６ ８ ０通 信 规 范 基 础 之 上 ，
成 的 智 能设 备 、 并单 元 和 智能 终 端 ， 成 变 电站 电 能 合 完 分 配 、 换 、 输及 其 测 量 、 制 、 护 、 量 、 态监 测 变 传 控 保 计 状
智能变电站过程层与间隔层的应用技术研究
智能变电站过程层与间隔层的应用技术研究随着经济的发展，社会已经向智能化、信息化的时代发展。
科学技术水平的提高，变电站也向着智能化的方向发展前进。
智能变电站的技术关键点与难点过程层网络。
在满足过程层网络实时控制需求的基础上，结合现有技术条件，本文分析了过程层设备的功能、传输及配置原则，并阐述了智能变电站过程层的基本要求，并提出了相关的方案。
标签：智能变电站；过程层；应用技术；研究1、变电站过程层的概述智能变电站是当前电力系统发展的一大产物，它是随着科技的发展从而实现变电站的智能化和自動化。
可以有效的实现信息的数字化，并且具备一定的采集信息、处理数据信息的能力，实现信息共享。
智能变电站由站控层、间隔层和过程层三层结构。
而过程层位于整个自动化系统的最底层，主要由变压器、断路器、隔离开关以及电流电压互感器等一次设备和各种智能组件构成的电子装置。
其主要职能是对整个设备进行监测，并执行相关的操作命令。
过程层是三层中与一次设备连接最为密切的，因此它的运行状态也直接影响到整个变电站运行的稳定性。
过程层是智能变电站区别于常规变电站的主要特点，相对于传统的变电站，智能站的过程层能有效解决变电设备的抗干扰、对高压和低压的相互隔离、信息的不可共享和发展。
同时智能变电站的过程层设备的发展采用了较为复杂的新技术，从而新增了较多的设备。
对实时性和可靠性的要求提出了新的要求。
对于智能变电站的相应设备的运行业绩较少并且时间较短，并且相关的建设方案未实现完全的共识，设备过程中的安全性和可靠性过程中的分析和管理过程中的问题也不容忽视。
2、应用过程层的基本要求过程层在整个变电站中的使用当中起着重要的作用，因此，要想整个自动化系统合理、安全的运行下去，就必须遵循相应的原则，这样才能更好安装和管理好过程层。
2.1 实时性原则在通信标准中IEC 61580中规定的GOOSE是一种面向通用对象的变电站事件，简言之，其主要工作职能就是保护交换和传输中的信息能够合理有效。
变电站智能巡检系统的设计与实现
变电站智能巡检系统的设计与实现随着工业化的不断发展，电力设备和系统越来越普及，而变电站作为电力系统中的重要组成部分，其中绝缘子、断路器等高压设备的运行状态至关重要。
为了维护变电站的安全运行和保障电力供应的可靠性，发展智能化变电站巡检系统是十分必要的。
因此，本文将详细探讨变电站智能巡检系统的设计和实现，并提出一些相应的解决方案。
一、智能巡检系统的设计原则1.数据采集与传输智能巡检系统必须设计成能够采集不同设备的信息，并能够及时传输到数据中心。
因此发展一种能够高效地搜集设备信息和传输的技术是必要的。
2.设备监测与数据处理智能巡检系统可以通过监控设备，将设备的信息不断地收集、汇总，并对数据进行分析处理，从而为设备的维护保养提供更为准确的数据。
3.故障诊断与预测通过设备的监控和数据的分析，智能巡检系统可以不断的优化故障诊断与判断，进而展开有效的预测和预警，再通过人工协调和维护来降低故障出现的可能性，提高设备的可靠性。
二、系统的实现措施1.数据采集与传输在数据采集和传输方面，智能巡检系统可以采用无线传输技术，例如基于ZigBee协议的数据传输技术。
这种技术可以通过无线方式将监测到的信息传输到集中的数据服务器，从而避免了传输数据的限制和操作繁琐的问题。
2.设备监测与数据处理对设备进行监测时，可以选择安装传感器来进行实时监测。
传感器可以采用压力传感器、温度探头等，将设备的状态实时采集到系统中。
为了确保数据处理的准确性和及时性，系统可以采用高性能计算平台，将数据处理和分析交由计算机来完成。
在数据处理和分析过程中，采用数据挖掘和机器学习技术，可以让系统自主收集维护经验，通过比较系统化的逻辑分析，提高了系统的可靠性和准确性。
3.故障诊断与预测在故障诊断与预测方面，可以从数据分析和人工维护两方面进行。
系统对设备信息的监测和分析，可以实现对故障的快速诊断和准确定位。
而在故障预测方面，可以通过引入拟合算法、时间序列等分析方法，对设备运行状态进行预测和评估。
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精选文库 中文摘要 变电站是电力系统中不可缺少的重要环节，它担负着电能转换和电能重新分 配的繁重任务，对电网的安全和经济运行起着举足轻重的作用。 变电站作为输配 电系统的信息源和执行终端，要求提供的信息量和实现的集成控制越来越多。因 此，目前的变电站迫切需要一个简约的、智能的系统，实现信息共享，以减少投 资，提高运行、维护效率。这些运行和管理的需求使智能变电站成为变电站自动 化系统的发展新方向。随着计算机应用技术和现代电子技术的飞速发展， 开展智 能变电站的设计及研究具有重要意义。 本设计主要研究内容如下： 首先，阐述智能变电站的研究背景、基本概念及技术特征、研究现状，提出 了智能化变电站主要支撑技术；其次，进行智能变电站技术特征及架构体系的研 究，提出了智能变电站的主要技术原则及技术特征， 并对三层两网结构的智能变 电站的架构体系进行了详细的介绍，详细分析了过程层网络和站控层网络的结 构；作为智能变电站的主要通讯手段，本文对智能变电站的 进行了详细的介绍。 在介绍智能变电站的主要支撑技术、技术原则、技术特征及通讯标准后，对 智能变电站的高压设备技术特征、 组成架构进行了介绍，并对智能变压器、智能 开关设备进行了初步设计。 最后，基于上述的工作，对智能变电站二次设备与监控系统进行进一步的研 究，给出了智能变电站站控层设备集成优化设计方案及完成了智能变电站在线监 测系统多层分布结构设计。并以 220kV、110kV电压等级为例，给出了 220kV电 压等级智能变电站通用设计三层两网设计方案及 110kV电压等级智能变电站通 用设计三层两网设计方案。
关键词 智能变电站，架构体系，三层两网，IEC61850,在线监测系统
IEC61850通讯标准 精选文库 Abstract Substation is an important part of the power system, it is responsible for the heavy tasks of power conversion and power redistribution, and plays an important role in the safety and economic operation of power grid. Substation, as the information source and executive terminal of power transmission and distribution system, requires more and more in formatio n and in tegrated con trol. Therefore, the current substation urgently needs a simple and intelligent system to realize information sharing, so as to reduce investment and improve operation and maintenance efficie ncy. These requireme nts of op erati on and man ageme nt make the Smart Substati on become a new direct ion of substati on automati on system. With the rapid devel opment of compu ter app licati on tech no logy and moder n electr onic tech no logy, the desig n and research of in tellige nt substati on is of great sig nifica nee. The mai n contents of this desig n are as follows: Firstly, the research backgro und, basic concept, tech ni cal characteristics and research status of intelligent substation are expounded, and the main support tech no logies of in tellige nt substati on are put forward. Secon dly, the tech ni cal characteristics and framework system of in tellige nt substati on tech no logy are studied, and the main tech ni cal prin ci pie and tech ni cal characteristics of in tellige nt substatio n are p ut forward, and the architecture of the in tellige nt substati on with three layers and two n etworks is in troduced in detail. The structure of the p rocess layer n etwork and the statio n con trol layer n etwork are an alyzed in detail. As the main com muni cati on means of in tellige nt substati on, the IEC61850 com muni cati on sta ndard of in tellige nt substati on are in troduced in this paper. After in troduci ng the main support tech no logy, tech ni cal principle, tech ni cal characteristics and com muni cati on sta ndard of Smart Substati on, the tech ni cal characteristics and structure of HV equipment in in tellige nt substati on are in troduced, and the in tellige nt tran sformer and in tellige nt switch device are p relimi nary desig ned. Fi nally, based on the above work, further research on sec on dary in stallatio n and mon itori ng system of in tellige nt substati on is carried out. The in tegrated op timizati on desig n scheme of substati on con trol layer equipment in in tellige nt substati on is give n, and the multi-layer distribution structure design of intelligent substation on-Iine monitoring system is completed. Taking 220kV and 110kV voltage class as an example, 220kV voltage level intelligent substation general design three layer two n etwork desig n scheme and 110kV voltage level in tellige nt substati on gen eral desig n three layer two n etwork desig n scheme are give n.
Key words : Intelligent Substation. Frame System, Three Layers and Two Network, IEC61850,0n-Li ne Mo nitori ng System精选文库 目录 中文摘要
Abstract 1.绪论 1.1 1.2
智能变电站的研究背景及意义
国内外研究现状 ...........
1 2 5 5
1.2.1智能变电站研究现状... 1.2.2智能变电站主要技术支撑
本文主要工作 ......... 1.3
2.智能变电站技术特征及架构体系
2.1
.7 9 10
2.2
2.3
智能变电站的概念 ................. 智能变电站的主要技术原则及技术特征 2.2.1智能变电站的主要技术原则 .........
2.2.2智能变电站的主要技术特征 .........
智能变电站的架构体系 ............
10 10 10 11 12
2.4 2.3.1三层两
网 12
2.3.2网络拓扑结构 .......................
2.3.3系统高级应用 .......................
基于智能变电站的IEC61850通讯标准 2.4.1基于IEC61850规约的智能变电站的特点
2.4.2利用IEC61850规约构建智能变电站..... 本章小结 ..........................
13 14 15 15 16 2.5 3.智能变电站的高压设备技术特征及初步设计
3.1
17 18
3.2 3.3
智能变电站高压设备技术特征 智能变电站初步设计 ....... 智能开关设备初步设计 ..... 本章小结 .................
18 19 21 3.4 4.智能变电站二次设备与监控系统的研究及设计 4.1智能变电站二次设备研究 ................... 4.2智能变电站站控层设备集成优化设计方案 …… 4.2.1 一体化监控系统构架及站控层功能研究 ........ 4.2.2.站控层设备整合及优化设计 .................. 22 23