智能变电站的发展状况

金振南　周唯逸　王龙

摘 要：随着制造业技术和网络通信技术的发展，智能化、小型化变电设备随之出现，智能变电站也显示出高性能的优点，在电网得到了广泛的应用。该文介绍智能变电站组成部分，分析智能变电站设备、网络通信的技术特点，并展望智能变电站的发展方向。

关键词：智能变电站 IEC61850 智能设备

中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）05（b）-0234-01

智能变电站是智能电网的重要组成部分，目前国家电网公司已经全面进入数字化为通讯方式的变电站建设时期。以但就变电站智能化来说，还有一定的距离。建设智能化变电站，需要实现变电站二次设备的高度集成，实现全站信息数字化，实现全站信息共享和高级应用。从某种角度来看，智能变电站就是变电站数字化范围的扩大继电保护装置、测控装置、表计等二次设备已经实现了智能化，所以对一次设备智能化的要求也更加具体。随着电子式互感器、光纤技术、通信网络、一次设备智能化和IEC61850等技术的发展，智能变电站的时代已经具备了到来的条件[1-2]。

1 变电站自动化的发展历程

从上世纪九十年代开始，变电站自动化系统得到全面推广，我国变电站自动化系统发展经历了以下四个阶段：1、RTU变电站；2、综合自动化变电站；3、数字化变电站；4、智能变电站。近年来，随着智能变电站概念的提出，建设智能变电站成为电网建设的主要方向[3-4]。

1.1 数字化变电站

数字化变电站是由智能化一次设备和网络化二次设备构建的，实现变电站内设备信息共享和互操作的现代化的变电站。数字化变电站在我国发展的时间较短，还没有完成相关的技术规范[3]。

1.2 一次设备智能化

变电站最早采用硬接线接口方式，包括一次设备的常规控制回路、跳闸回路，随着智能变电站的普及，配置了智能化采集终端，一次设备可以通过接口直接控制网络。并且伴随着技术的更新，可以实现对重要设备状态的实时跟踪监测，如断路器SF6在线检测，变压器的在线式检测等，将事故隐患扼杀在萌芽之中。

1.3 网络技术的完善

IEC61850为变电站自动化领域带来了显著的发展和提高，只要把变电设备入通讯网络，就可完成各设备间的联系，提高工作效率，节省电缆、简化调试、检修方便。其功能完善、互操性等优点得到广泛认可。基于IEC61850要求的网络技术的完善，所有智能设备都能按照统一的网络协议进行通讯，我国智能变电站基于IEC61850应用研究处于国际领先位置。

2 智能化的优点

2.1 简化接线

相比于常规变电站的硬接线方式，二次接线更为复杂。智能变电站实现智能化方式，二次设备仅存在于设备内部，设备之间进行通讯均通过通讯电缆或者光纤接口，大大减少了二次接线，解决了一、二次设备接线设计周期长、调试周期长等问题。目前智能变电站大部分二次接线均采用此通信方式，但电源回路及一些重要的回路除外。

2.2 抗干扰能力强

继电保护装置正常运行时会受到电磁干扰，电缆之间的电磁干扰会造成保护装置动作。除此之外，直流回路接地、混入交流电源也经常会导致保护装置动作的发生。与此同时，智能变电站采用光纤通讯，信号通过光缆进行传播，减少了控制电缆的数量，电磁干扰现象不再发生。

2 智能变电站存在的问题

3.1 技术规范

通信标准是智能电网建设的关键，IEC61850是智能电网的启动标准之一。我国国家电网也规定了智能变电站的信息交换及管理将遵循IEC61850的要求，电网经过多年的发展，也基于IEC61850标准编制了一些相应的规范，如DL/T860、Q/GDW383等，在规范中也对IEC61850的标准模型进行了扩充，但是并没有在细节上作出明确的规定，因此在实际的工程项目中，各企业按自己的标准对逻辑节点进行编制，因而在设备接口上，仍然存在一些问题，需要多方的工作配合，影响了工作效率。

3.2 过程层可靠性

智能变电站分为站控层、间隔层和过程层，其中过程层设备包括光电互感器、合并单元、智能终端。合并器与互感器的输出相连并完成与一些跨间隔合并器的数据传输。目前过程层设备应用在电网时日尚短，在技术层面上和其他系统进行磨合，因此它的稳定性、可靠性、与二次系统相互配合等方面还存在很多问题，需要逐步完善。

3.3 网络安全性

保障通信网络的安全性和可靠性是智能变电站正常运行的一个重要环节，智能变电站的操作和保护动作的通讯都是通过通信网络来实现的。随着电网的发展，对智能变电站的通信网络技术提出了更高的要求，力求保证通信网络的稳定安全可靠。如果出现通道堵塞，通讯中断等网络故障，则无法实时监控设备状态，可能會有设备损坏的情况发生。另外，IEC61850是一个开放式的网络结构，一旦受到恶意入侵或攻击，将影响整个电网的稳定运行，因此需要采用有效的防范措施进行安全隔离，目前电网采取内外网分离，实时电脑软件监控等措施。

3.4 一次设备智能化程度

目前二次设备的生产厂商检测技术及通信技术领域的技术力量等方面比较完善，而一次设备厂商在这方面技术比较薄弱，很难达到所期望的要求。在这种情况下，智能设备需要依托第三方来解决一、二次设备的接口问题，对于一次设备厂商而言，需要加强通信技术领域的发展和二次设备厂商的联系，达到一次设备的智能化标准。

4 结语

智能化变电站打破了常规变电站监视、控制、保护等功能相互独立的模式，信息采集集成化，设备智能化，功能优化。投资成本大大降低，势必将成为下一阶段的技术主流。智能化变电站已初步通过实践的检验，满足了安全、稳定的系统运行要求。其中IEC61850标准的制定和推广，加快了我国智能变电站的普及，加强电网安全性建设，加大网络安全的防护，更加有效的管控通信网络，是对于整个电网的安全性保障。目前发展智能化变电站应用所遇到的主要问题，仍需要技术水平进一步发展和解决。

参考文献

[1] 宁夏电力公司.基于IEC61850标准的变电站调试手册[M].北京：中国电力出版社，2013：1-10.

[2] 陈安伟.IEC61850在变电站中的应用[M].北京：中国电力出版社，2013：1-6.

[3] 张沛超，高翔.智能变电站[J].电气技术，2010（8）：4-9.

[4] 黄国宪.变电站自动化系统的新发展[J].内蒙古石油化工，2010（9）：84.