智能变电站建设对电力系统影响分析

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（宁夏石嘴山供电局，宁夏，石嘴山 753000）

当今世界各国电网建设发展的最新动向就是智能电网，也是21世纪电力系统的重大科技发展方向，世界各国都提出了不同的智能电网特点和建设方案，欧美国家主要是针对智能配电网进行建设，而我国提出建设以特高压为骨干的、推动新能源发展的坚强智能电网。尽管各国对智能电网的定义和建设思路不同，但智能电网的核心和骨干都是智能变电站，因此智能变电站的建设在构建智能电网中尤为重要。与传统变电站相比，智能变电站在安全性、成本、环境影响和维护方面都有着绝对的优势，因此，作为变电站的发展方向和智能电网建设的基础要求，智能变电站建设对推进智能电网的构建具有重要的意义，本文分析了智能变电站建设对电力系统的影响。

1 智能变电站的建设模式

智能变电站是采用可靠、先进、低碳、环保的智能组件，以全站信息的数字化、信息共享标准化和信息通信的网络化作为基本要求，对信息自动完成采集、计量、控制、监测、保护并进行控制等功能，并可根据智能电网的要求配合完成智能调节、友好互动、新能源接入和用户协同互动的高级变电站。现阶段智能变电站的建设模式有数字化智能变电站模式、分散式智能变电站建设模式和集中式智能变电站建设模式三种。下面分别介绍各模式的特点。

1.1 数字化模式

这种模式是以数字化变电站为核心，实现一次设备的智能化和二次设备的网络化为目标，构建在IEC61850通信规约的基础上，在变电站内实现信息的共享和互操作功能。通常数字化智能变电站要求每个间隔完成保护、测量等功能时都需要多台设备协同工作，这种建设模式虽然实现了智能变电站的基本功能，但由于其造价高、设备利用率低而急需进一步完善和改进。

1.2 分散式模式

国家电网公司针对不同电压等级的变电站提出了不同的智能化建设方案，其中针对110kV及以上的智能变电站采用分散式的模式。这种模式更强调保护系统的重要性，保护是基于间隔建设的，采样数据的传输基于IEC-61850-9-2标准并以GOOSE组网的方式传输，这样就使整个保护系统的可靠性大为提高，可不依赖于变电站内的信息传输网络，整个自动化系统的间隔被分为了保护间隔和测控间隔两部分。因此该模式造价高，特别适用于高电压等级的或重要的变电站。

1.3 集中式模式

由于 35kV及以下变电站对于智能化的要求与高电压等级变电站不同，因此其智能化的建设模式也不一样，35kV及以下变电站宜采用集中式的智能化建设方式。整体的结构也同样是三层结构两层网络，同时为节约资金，在站控层可将监控、管理、安防等集约在一起；在间隔层以两台主机实施全站保护，同时集约母差保护、备自投、智能后备保护和接地选线等功能；在过程层用智能化的组件代替智能终端、简单保护、合并单元、状态检测等设备。

2 智能变电站建设对电力系统影响

2.1 电磁式和电子式互感器

与传统变电站的电磁式互感器不同，智能变电站建设使用了电子式互感器，提高了数据传输的速度和精度，解决了电磁式互感器的“饱和”问题。电子互感器是由多个电流、电压互感器组成的装置，其传输的信息量与被测量量成正比，通常一组电子式互感器与一台合并单元组合实现其功能。电子式互感器的基本构成图如图1所示。

图1 电子式互感器的基本构成图

通常传感单元和合并单元共同组成了电子式互感器。其中传感单元为远程装置，安装在变电站的一次侧，负责高压信号的采集和整理，并将高压信号转换为数字信号。合并单元通常安全在二次侧，负责同步合并处理传感单元远程传输的信号。

2.2 智能组件的应用

智能组件是由智能设备组成的，为实现某一功能而应用的智能设备集合。由于智能组件涉及智能设备较多，本文只分析智能开关设备对电力系统的影响。智能开关设备是具备了传统的开关和控制功能的基础上，增加了智能化的监测、诊断等功能，具体包括：智能控制、选相位分闸、机械储能和电容储能间的转换，机械传动力和电机驱动力之间的转换等。在具体实施的过程中可利用现有的开关设备，结合已成熟的二次技术，对于室内的GIS系统采用GOOSE网络和智能开关柜相结合的方法，对于AIS系统，采用GOOSE网络和智能终端相结合的方法，GOOSE网络可直接将数据映射到网络链路层上，这样就确保了重要信息的优先传输，同时可以使用广播地址对信息进行多路的发送和传递。

2.3 光纤的使用

智能变电站采用光纤的通信介质取代了传统的电缆通信介质，通过光纤传输采样值和开关状态至一次设备，减少了信息传输对电缆的依赖程度，简化了接线模式并降低了施工的成本，很大程度上改善了电磁兼容的环境问题，各间隔间使用的以太网GOOSE通信实现了间隔的闭锁、过负荷联切和母线失灵保护等功能。

2.4 IEC61850标准通信规约的使用

IEC61850是变电站自动化系统通信所采用的国际统一标准通信规约，采用开放式的IEC61850通信标准有利于实现信息的互操作和建设标准化。IEC61850可使得智能变电站的通信标准化，提供了面向对象的建模技术和适应性的操作技术，适应快速发展的通信技术，为智能变电站的标准建设提供了保障。

2.5 保护功能的强化

智能变电站采用实用的图模库和库克隆一体化技术，通过双网双工或双网热备用的方式冗余实现了提高通信系统可靠性的要求，将保护功能独立出来，强化了保护的通信结构和通信方式，根据保护配置原则进行冗余和信息管理系统的结合，强化了保护功能。同时采用面向间隔的原则合理分配一二次智能设备和通信网络，主保护和备用保护分开或双重化的保护独立组屏，保证屏幕界限清晰且具有软硬件隔离的特点，方便了保护设备的运行和维护。

3 结论

现阶段我国智能变电站的建设技术正在高速的储备和快速的发展，作为智能电网的基础和核心，智能变电站将推动变电站自动化程度更一步提高，解决电磁兼容问题，减少电缆的使用程度，大幅度降低相应的运行和维护成本。智能变电站的建设应从生产上的迫切需求出发，综合考虑技术上和成本上的可能性，积极探索，稳步开展。

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