浅谈变电站的智能化改造

蒋 鹏

（四川省煤炭设计研究院，四川 成都610000）

0 引言

当下这个时代是信息高速发展的时代，科学技术在飞速进步，计算机和信息技术在电力方面的应用也在全面普及，从而对电力系统的运行和管理发挥着越来越重要的作用。我国各地电网系统建设和改造正在进行，变电站设备的更新和智能化已经成为电网变革不可阻挡的趋势。

1 智能化改造的重要性和变电站发展现状

1.1 变电站智能化的重要性

当下，我国电力系统还存在着不少老式变电站，不同程度的老化和损坏问题使得我国不得不对这些老式变电站的维护投入很多人力、物力和财力，但是效果却并不理想。而这些老旧的变电设备基本上都需要在同一时间工作，这就对变电站的优质、高效运行造成了一定程度的影响。

1.2 变电站发展现状

变电站的发展大致分为4个阶段。第一阶段是试用传统变电站阶段，从20世纪80年代起到90年代止，以使用晶体管和集成电路为主。第二阶段从20世纪90年代起，电网配置开始了主要以计算机网络技术为基础的自动化革新。之后的第三阶段就是数字化阶段，普遍使用的标准是初步成熟的IEC61850。而现阶段就是智能化的第四阶段，实现变电站的智能化是这一阶段的主题，早在2009年，我国国家电网就确立了变电站智能化的任务和目标。

2 变电站智能化技术集成

变电站智能化已经成为我国电力系统发展的主导方向，其建设是一个不断总结经验和不断进行创造性实践的过程。由上文可知，我国电网的智能化是在原有的数字化基础上进行的，实质是在数字化变电站基础上对设备和辅助系统进行智能化的逐步改进。

2.1 数字化变电站

数字化变电站是在变电站发展的第三阶段出现的，这类变电站以其分散的功能和对数据的共享为主要特征，使用的标准是IEC61850。该标准因其面向对象且含有对过程层的模型描述而成为最适用于数字化变电站的标准。在IEC61850标准中规定了一种电网结构体系，为三层两网结构，其中三层包括过程层、间隔层和站控层，两网指的是过程层网络和站控层网络，两网是以三层中的设备为节点的。

2.2 一次设备智能化

所谓“一次设备智能化”，是指对一次设备的就地测量、状态监控、保护等功能的智能化。一次设备智能化的合格标准是状态的可观测性和智能控制，一般的实现方案是“一次设备本体＋传感器＋智能组件”［1］。智能开关的智能组件是对一个或多个二次设备的集成。

2.3 一体化信息平台与高级应用

为满足智能化变电站的数字信息化、功能集成化、结构紧凑化、状态可视化等要求，需要建设以数据整合为基础的一体化信息平台，将变电站的各种监控数据和设备系统等数据都纳入到同一个信息平台上，进行统一建模、处理和上传。

2.3.1 智能预警与故障综合分析

对事先创建的专家资料库与实时数据进行信息关联分析，得出分析结果，运行人员可以根据分析结果对异常和事故进行处理。智能预警功能多是在自动化变电站基础上研发的［2］。

2.3.2 智能开票

该系统对设备进行状态规则库匹配后，自动生成操作票，这种应用简单易学，具有较高的可视化程度，操作迅速。

2.3.3 一键式顺序控制

该应用是在变电站原有操作基础上提出的，一键式顺序控制结合了智能巡视系统，会自动控制获取所操作设备的视频资料，而后用图像识别技术识别出设备状态，进行相应操作。

2.3.4 源端维护

这种应用支持各级变电站图模信息的上载和更新，以确保全网信息的统一性，实现对智能电子设备参数的自描述，避免了各级变电站的重复建模。

2.4 辅助系统的智能化

视频监控子系统、安全防护子系统、消防子系统及环境监控子系统等都属于辅助系统，对这些子系统的智能化就是辅助系统的智能化。

2.4.1 视频监控子系统

变电站一体化信息平台可与视频监视子系统直接进行交流。视频监控子系统发出预警，并将预警视频信号发送给信息平台，使用图像识别技术辨别开关状态，再将结果反馈给一体化信息平台，辅助变电站的开关操作和设备维护。

2.4.2 安全防护子系统

安全防护子系统的主要功能是获取门禁系统信息。将其按IEC61850标准进行标准化，并将标准化信息输送给视频监控子系统，其中，门禁信息是通过辅助系统和控制单元采集获得的。而后视频监控子系统收集这些信息，并将预警信息上传给一体化信息平台。

2.4.3 消防子系统

消防子系统主要用于开启自动灭火装置及进行火灾隔离，这一功能是通过闭环控制接收消防设备信息，再向一体化信息平台传输实现的。视频监控子系统与消防子系统配合，可以接收到消防的实时视频画面。

2.4.4 环境监控子系统

环境监控包括对湿度、风速、空调、给排水等方面的数据采集和监控。情况不同，接入的辅助子系统也不同。

3 变电站智能化改造过程中遇到的问题及解决方案

3.1 技术难题

智能化改造是不同于常规改造的。大部分常规变电站在建造时都没有考虑到为智能化奠定改造基础，常规变电设备常常处于运行状态，自动化水平很低。因此在设备智能化改造中，不仅要对站内一次设备进行改造，还要进行二次设备的智能化改造，这样需要投入很大资本。所以，在变电站智能化改造时要进行合理规划，分阶段、分难度等级、分任务地进行，以防引起问题。

在对常规设备进行智能化改造时，需要应用许多新技术，而有些技术是缺少实践经验的，如智能预警技术；且有些技术其理论尚不完善，还处于研发中。这些都是变电设备智能化改造的难题。

3.2 解决方案

3.2.1 强化管理体系

改造方案的具体实施小组多是由熟悉当地情况的管理人员和技术人员组成的，在对小组工作进行管理的过程中，可以制定相关规定，明确工作任务和责任范围。在工作时，还可以聘请专业人员解决技术难题，或通过协调部门关系灵活解决问题。总之，要明确技术实施和工作管理方向，合理、高效地组织开展变电站智能化工作［3］。

3.2.2 设计需合理、科学

在具体实施过程中，要吸取常规变电站改造困境的教训，做好设计方案，尽可能掌握和应用好最新技术，以加强设计工作的合理性和科学性。在进行测试工作时，要注意误操作和配置缺陷等问题，注重提高工作效率，吸纳高素质工作人员和专家，提升工作人员专业素养。

3.2.3 应用智能化技术

上文提到了在变电站智能化改造过程中新技术的应用问题。针对这一问题，智能化改造工作在实施时应该更加注意安全，要科学、细致地分析技术安全风险，努力在将风险降到可控范围内的基础上开展工作。

4 结语

在我国国家电网的智能化改造中，常规变电站的智能化革新已经成为非常重要的一个环节。在具体实施革新的过程中，要总结经验、吸取教训，扎扎实实做好变电站的智能化革新工作。

［1］俞永奇.变电站的智能化建设及应用［D］.保定：华北电力大学，2013

［2］安永成.研究变电站智能化技术［J］.电源技术应用，2013（9）

［3］黄磊.智能变电站智能开关设备控制器的研究与实现［D］.南京：南京理工大学，2013