智能变电站关键技术及其构建方式的探讨

张文琴

摘 要：文章根据智能变电站的研究、发展和应用现状，从多个角度对变电站的互动化、自动化、数字化和信息化进行了探讨，对当前智能变电站建设和研究过程中应用的关键技术进行了分析，并在此基础上，确定了智能变电站的设计原则和构建方式。

关键词：智能变电站；关键技术；设计原则；构建方式

前言

随着我国经济的快速发展，智能变电站对促进我国低碳经济的实现、可再生能源的发展具有重要的意义。智能变电站是继智能电网的概念出现的，是智能电网建设的支撑和基础。现在的大部分传感器、执行机构、保护、测量和控制设备都安装在变电站中，因此，智能电网则将发电环节、输电环节、变电环节、配电环节、用电环节和调度环节六个部分的衔接控制功能配置在智能变电站上。智能变电站就成了电网电压变化、电能分配、电流流向控制和电压调整的重要部分，对提高电网的安全性和稳定性具有重要的作用。文章主要对智能变电站的背景进行了介绍，然后对当前智能变电站建设和研究过程中应用的关键技术进行了分析，并在此基础上，确定了智能变电站的设计原则和构建方式。

1 智能变电站的关键技术

1.1 一次设备的智能化

设备的智能化是变电站智能化的重要特征，这个特征形成了和其他常规变电站的区别之一，是未来变电站的发展趋势。一次设备主要指智能组件和一次设备的结合体，包括电力功能元件、外置的智能组件、或其他功能元件等，该设备能够保证智能变电站的信息互动、功能一体、状态可视、网络可控和数字化测量的要求，而且能够对整个网络实现监控。

一次设备一般应用智能化的控制和监视手段，设备体积小、结构简单，不仅降低了设备停电检修的时间和成本，还大大减少了人为因素带来的设备误差，给变电站信息的采集和智能化传输提供了前提条件。

1.2 二次设备的网络化

随着科技的发展，以太网的速度和接口都得到了显著的进步，从而有效促进了变电站通信的实时性和有效性。设备网络化摒弃了常规系统中一次设备与二次设备间的电缆，取而代之的是通过以太网进行通信，信息量及信息传输速率都大幅提高，这样能够有效消除信息通信的延迟性。

1.3 管理维护的自动化

变电站的管理运行包括状态记录和运行数据记录等内容，一旦运行设备出现故障，要求变电站能够提供及时的分析报告，除此之外，还要求系统能够根据保护动作自动推理分析出事故发生的性质和区域，自动发送检修报告，从而大大降低人力和财力，对提高系统的检修率具有重要的意义。

1.4 信息交流的互动化

智能变电站的信息交流系统主要完成变电站之间、用户和变电站之间、控制中心和变电站之间、其他设备和变电站之间的沟通，一般都采用以太网实现。统一的信息交流系统不仅实现了信息的共享，还能够保证设备间的交互需求，为实现整个变电站系统的智能化提供了帮助。

1.5 数据采集的集成化

随着科技的发展，数据采集正朝着市场化、标准化、集成化、数字化、智能化和网络化的方向发展。变电站智能数据采集系统以高速以太网通信为基础，通过标准化数字化信息平台，实现了变电站所有数据的采集和信息的高度集成。

1.6 设备检修的状态化

变电站是智能电网的关键一环，设备能否安全运行对保证智能电网的稳定具有重要的意义。设备检修的状态化，主要指根据各种状态监测技术提供的信息，对设备的运行状况进行评估。这种方法节省了大量物力和人力，同时还能够避免由于事后检修造成的设备破坏，因此能够极大程度地提高设备的可靠性和利用率。

2 智能变电站构建方式简介

2.1 智能变电站的体系架构

智能化变电站融合了一次、二次设备，通过智能控件和高压设备组建了设备层，完善了变电站的计量、检测、保护、控制和测量等功能。间隔层设备一般使用集成化、模块化的设计方式，很大程度上改变了变电站内的信息采集和共享模式。分散化控制设计保证了各个设备模块间的独立性，集分工合作与独立完成于一身，最大程度保证了系统的稳定性。

变电站站控层除了担负监视、控制和协同站内多个设备及通信的任务，还能够进行分析决策、智能告警和站域控制等高级功能。站控层的软件构件技术，能够让变电站的规模随着功能的需求随时变化。另外，变电站的紧凑架构能够让变电站的数据采集、信息传输、设备间信息交互、信息冗余、各种功能分布以及功能的集成等方面变得更加合理。通过硬件的集成和各种组件技术，变电站形成了可靠、安全、灵活的功能体，同时提高了电站系统的信息化、数字化程度，加强了自动化设备间的集成程度和自身协调能力，将系统的配置和维护过程简化，节约了工程开支，促进变电站系统进入一个崭新的阶段。

2.2 智能变电站的控制保护策略

智能变电站需要开放的控制保护策略，即保护策略事先不固定，而是按照一定原则根据电网的运行参数进行动态的调整，以满足不同状态下的电网运行要求。分布式的信息控制系统，能够在多个层次上对变电站的运行进行协调，以提高变电站的故障处理能力，分散控制带来的风险。

2.3 智能变电站的测试仿真技术

智能变电站需要将测试活动贯穿于整个开发的生命周期中。智能变电站的主要测试过程包括系统测试、单元测试和集成测试三个步骤。该测试活动主要是面向功能的，不仅包括测试工具，还包括对应的配置文件和软件辅助。

2.4 智能变电站的信息安全维护

智能变电站要求建立一个以评估为基础，通过各种恢复、响应、监测和防护技术为工具和手段，以落实安全管理为目标的多层安全框架，以保证变电站系统的可用性、完整性和可靠性。

3 结束语

智能变电站在智能电网的建设中起到了支撑的作用。从设备上来说，变电站的智能化体现在一次设备和设备的状态监视上；对于系统来说，变电站的智能化则表现在信息采集的唯一性、同步性、标准性和全站化方面，因此，智能变电站能够得到最优的控制效果，满足电网的运行维护要求。除此之外，在工程的实施阶段，也处处体现了智能变电站的智能化。只有完善的基础设施才能保证变电站的智能化，因此，需要在变电站时间同步、信息标准化和自动化方面开展更多的研究。

参考文献

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