变电站一次设备的智能化研究

杨蕾娜　颜大志

摘要：作为智能电网中的主要组成部分，智能化变电站在一次设备方面和数字变电站以及传统的变电站的主要区别在于其一次设备的智能化。文章解释了智能化变电站的通用定义及结构特征，探究了一次设备智能化的技术方案，并对其未来发展做了些许展望。

关键词：变电站；智能变电；智能化；一次设备；全寿周期 文献标识码：A

中图分类号：TM762 文章编号：1009-2374（2016）24-0129-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.24.064

变电站的智能化是智能型电站建设中的重要一环。电网的安全和稳定运行仅仅依靠加速变电站智能化进程是远远不够的。作为一个系统工程来说，它的形成和运行往往会受到很多因素的影响。而对于变电站来说，如果变电站没有设计和使用合理的运行方法，没有构建合适的系统网络架构以及没有一个安全可行的接入方案，那么就很难保证它的稳定安全运行。智能化的发展可以有效地提高电网的经济效用、安全性、可靠性，而它也的确正在慢慢发挥这样的作用。

1 什么是智能化变电站

1.1 智能化变电站的定义

智能化变电站主要是由具有节能环保、先进可靠以及高度集成等功能的多种设备共同组合形成的。通过高速传输信息和进行通讯的网络平台，智能化变电站可以基本上完成各类信息的采集，同时保护和监测变电站随时可能发生的一些问题以及实现其他的一些基本功能，同时根据不同的需要分别支持电网有效地进行在线分析、决策，协同各部分零件互动整合以及实现自动化控制。

1.2 智能化变电站的特征

智能化变电站具有一些基本的特征，其中主要是它的系统具有高度集成的特性，分析决策也是在线自动进行而无需人工参与，信息交换过程中，基本实现标准化，最后在控制和保护变电站运行上则是协同化的。设备及其内外部信息的数字化、结构的紧凑化、设备信息的实时化是智能化变电站未来的主要发展方向。

1.3 智能化变电站的结构以及重要功能

间隔、过程和站控是智能化变电站的三层结构。在间隔层，设备需要有效控制以及保证变电站中一次设备的安全，同时及时在间隔操作的时候进行闭锁。间隔层相对可以更加高效地采集相关信息，并完成信息的运算和统计，紧接着发出相关的控制命令，高效地实现其控制功能，在同一时间内高速度完成和站控层及过程层的智能通信功能。而相关设备在间隔层中能够及时汇集层内数据和信息，这也是间隔层最主要的功能。过程层可以检测并得到设备在运行过程中相对精确的数据，而且也能够在电力运行的时候，自动观测每时每刻的电气量及其变化，方便工作人员制定改进策略，并进行驱动和执行操作。由于全站的数据信息需要被及时高效地进行汇集、更新并输入数据库，站控层的作用就绝对不可忽视。站控层还具有一些比较重要的功能，例如帮助在线编写程序、在线维护其他各层中的各种设备、自动有效分析变电站中多样的突发情况，帮助工作人员发现和解决这些问题，提高智能化水平。

2 变电站中一次设备智能化的相关技术

凡是智能化变电站，基本包括了断路器和母线以及两器（即变压器和互感器）等一次设备，也需要其他智能组件、辅助系统、自动化系统等有关设备。变电站的智能化过程主要表现在上述一次设备的智能化。在现有的发达高科技条件之下，利用专业高效的检测方法，一次设备在自我评价的时候其精确度和可靠性就大大增加了。当设备出现故障之时，一次设备也能够及时发现部分问题，自动进行诊断和精密分析，给工作人员运营、维修、整改设备提供了大量可靠的数据，也为整个智能化的过程提供了自身发展的基础。巨大的电力需求之下，间隙发电提上日程，但真正要做到则不能忽视灵活程度对于整个电网的作用，一次设备对于灵活电网的功能实现是相当有帮助的。智能组件作为一次设备的一个部分对于整个系统起到了至关重要的作用，它主要有以下七点要求：

2.1 主要变压器的作用和智能化

一个智能的变压器必须能够对油中的微水进行在线的监察和检测，同时也需要监测油中气体（主要是溶解性气体）的情况、套管能否有效绝缘（同时要实时监测空气环境的湿度状况）以及局部放电是否正常，这能够相对有效完成对变压器油中微水、油溶解性氣体等相关情况的具体了解。另外，利用油色谱，放电类型就能够得到准确的区分，油的过热问题也能够得到解决。在进行微水的监察和检测之后，油的受潮情况就相对明晰了。

2.2 断路器的智能化

断路器的智能化主要借助微电子与新型传感器、计算机技术等技术二次设计断路器系统，数字化控制断路器有关的开关。对断路器实现智能化主要将新型传感器和数字控制结合，及时诊断断路器的故障与缺陷，在有可能出现设备故障的情况下，及时发出报警信号，自动采取相应的措施，解决相应的问题。智能断路器取代了老旧的机械设备与储能设备，运用新型的电容储能与变频驱动电机。断路器智能化的工作模式是检测到设备的故障电流，可以自动选择相应的操作，实现电力与机械分闸。现阶段断路器主要采用弹操机构，它的合闸、分闸电流比较小，对电源的容量要求不高，动作较快，快速实现重合闸，实现断路器的高效控制。

2.3 开关设备的智能化

在线监测GIS密度的微水的系统完成了对微水的监测和对9F6气体密度的监察和测验功能；GIS可以利用光线自动、在线感测内部的温度，因为其内部是有能够感知温度的温度传感器的，当它得到相关的温度数据之后，就能够展示一张温度变化相关情况的图形来，给人以直观的感受和较为精确的数据。如果要监测局部设备的实时放电量及其变化，GIS可以发挥最大的功能。

2.4 避暑器的智能化

在线监测避暑完成了相关避暑器设备当中流失电流值、全电流和计数器运行过程中所有的动作总次数等的在线监察检测。

2.5 电容的智能化

掌握介质（电容）的绝缘特性，并实时监察和检测电流量是否平衡、介质损耗的程度以及电容含量数据。

2.6 电缆的作用

在智能化过程中，电缆作为重要部分需要监测其介质损耗的因数、值流分量和局部放电等方面的参数，也需要掌握了解它的绝缘特性。

2.7 电子互感器

电子互感器是通过现已运用成熟的电磁感应理论来检测工作人员所需要的相关信号。电子互感器在确保继电保护的可靠性、电网的动态观测等方面有着不可替代的重要作用。如果要成功完成变电站一次设备的智能化，那么信息全面转为数字化是最主要的步骤。非静态测量电压、电流准确，给提升整个电力系统控制运行的水平奠定了测量的基础。

3 变电站一次设备智能化的应用

对于变电站实现智能化最重要的突破就是智能化高压配电设备。借助同等技术相连的电能传播器全面监控电力实际运行情况。一次设备朝着智能化的目标是自动处理全面电力设备故障，进一步实现控制、检测一次设备。变电站实现智能化有很多独特的优势。借助计算机实现电力系统中设备的全面监测，及时获取有关电力设备在实际运行过程中的数据以及运行信号，及时监测电力的输出与输入状态。这在很大程度上避免了采集无效数据，提高整体的监测效率，但是由于受到技术的限制，实现整体的监测还存在很多困难。智能化变电站运用数据采集技术及时处理强大的信息，排除设备的故障。综合借鉴在线信息处理与模型技术，使得智能变电站具备一定的防误功能，增强自动闭锁功能，避免变电站出现连环事故。

4 对变电站一次设备智能化的展望与期待：全寿周期管理

设备管理主要指试用期间设备的运行和维修管理，出发点在于设备的可靠性程度，是为了确保设备运行的可靠和稳定而进行的。其中包含了设备资产物质运动的形态，也就是设备安装、使用、维护以及拆卸，体现了设备整个物质运动的过程。资产管理则把重点放在整个设备有关价值的运动装套所覆盖的采购、折旧、维修和报废等所有资产寿命时间的概念，其出发点在于整个企业在运营方面的经济性，是为了减少运营成本并提升收入而提出的。

设备的完全寿命的周期管理包含了设备和资产管理的两重概念，涵盖了设备和资产管理的全部过程，从采购、使用、轮换到报废等整个过程，所以考虑设备的全寿周期的管理要综合考虑其经济性和可靠性。

电气设备的全寿周期管理可以说是变电站智能资产的全寿周期管理中最重要的一点。要对变电站完成一次全面整体系统的规划，采购相关设备，完成完善整个工程的建设，并尽量顾及后期工程的有效运行和及时维护则需要相关手段和技术进行帮助，比如获取可靠准确的预备信息、准确评估设备的寿命和优缺点等。同时完善管理方案，最终完成设备全寿周期中利用率的最大化和资产全寿周期中效益的最大化两个目标。

5 结语

综上所述，实现一次设备的智能化在我国的变电站建设中具有非常重要的意义。变电站的智能化是智能型電站建设中重要的一环，如何保证整个电网系统稳定安全运行是一项系统性的工程。变电站能否稳定安全运行，是由可靠安全的网架系统、适当的运行方式、合理高效的变电站整体连接方式等各种因素共同组合而产生作用，仅仅依赖设备智能化的程度无法实现。因此，卡管和变压器等各种设备在选购伊始就需要考虑使用包含内置的整合型传感器、专用设计且包括智能化组件的电网设备，以使得设备的结构更加紧凑、设计更加合理，使得智能组件具有更高的安全、可靠性和更加精确无误的监测参量。

参考文献

[1] 宋友文.智能变电站一次设备智能化技术探讨[J].中国电力教育，2012，（6）.

[2] 刘洋.浅析一次设备智能化相关问题[J].科技与企业，2012，（22）.

[3] 李东平.智能变电站设计应用探讨[J].山西大同大学学报（自然科学版），2013，（6）.

作者简介：杨蕾娜（1976-），女，山东曲阜人，国网山东省电力公司枣庄供电公司技师，工程师，研究方向：变电运行与变电检修技术。

（责任编辑：秦逊玉）