浅谈智能变电站与常规变电站的联系与区别

李黄山 唐文亭 周思玉

（国网安徽省电力公司淮北供电公司 安徽淮北 235000）

浅谈智能变电站与常规变电站的联系与区别

李黄山 唐文亭 周思玉

（国网安徽省电力公司淮北供电公司 安徽淮北 235000）

回顾了智能电网的发展历程，简单阐述了智能站与常规站的概念，对比分析了智能站与常规站的联系和区别，展望了智能变电站的发展趋势。

智能变电站；常规变电站；智能电网

引言

随着当今社会环境与环保问题的日益突出，能源与资源枯竭问题的日益严重，电力作为一种清洁二次能源受到了世界各国的普遍重视。同事，随着科技的发展和人们对生活质量要求的提高，当前的电网已经无法满足人们对安全性、可靠性、经济性的要求。智能电网的概念就在这样的大环境下应运而生。关于智能电网的定义至今仍未有一个统一的标准，然而根据不同研究机构所给出的定义，我们可以归纳出智能电网的主要优势和特点：①具有坚强的网架结构和完善的技术体系，能够有效抵御各种网络攻击和物理攻击，并能够容许各种不同类型发电和储能系统的接入。②可以获取全景信息，及时发现、预见故障，并能快速隔离、快速自愈。③电网运行控制将更加灵活、经济、高效，并能适应大量分布式电源、微电网及各种充电设备的接入。④电力企业和客户的双向互动模式将更加完善，信息集成和共享将会更加合理有效，并能提供相应的辅助决策和应对预案。

从智能电网的体系结构看，智能变电站是智能电网正常运行与控制的“灵魂”。智能变电站是发电、输电、变电、配电、用电和调度六大环节的焦点，是智能电网中变换和调整电压、分配电能、控制电力流向的重要电力基础设施，是智能电网“电力流、信息流、业务流”三流汇聚的枢纽，对智能电网的安全可靠运行有着极为重要的作用。

1 智能变电站与常规变电站的概念及其联系

1.1 智能变电站概述

智能变电站是指变电站信息采集、传输、处理、输出过程全部智能，其基本特征为设备智能化、通信网络化、模型和通信协议统一化、运行管理自动化。智能变电站采用先进、可靠、集成和环保的智能设备，采用低碳、环保的智能设备与材料，融入绿色环保的理念，以信息数字化、平台网络化、共享标准化为基本要求，能够自动完成数据采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。

在功能上，智能变电站应具备以下功能：①要紧密联系和支撑智能电网。智能变电站的设计和运行水平，应与智能电网保持一致，满足其安全、可靠、经济、高效、清洁、透明、环保、开放等运行性能的要求。②智能变电站因电压等级而异需满足不同电压等级的智能电网网架要求。高电压等级的智能变电站需增加一些稳控装置来保障枢纽变电站安全稳定运行，中低压电压等级的智能变电站需要考虑到分布式电源的接入。③要实现远程可视化。智能化变电站的状态监测与运行操作均可利用多媒体及通信技术实现远程可视化与操作自动化，以实现变电站真正的无人值班，并提高变电站的安全运行水平。

从结构上分，智能变电站分为站控层、间隔层和过程层，从逻辑上由三层设备、两层网络（站控层网、过程层网）组成。

1.2 常规变电站概述

目前，常规变电站通常指综合自动化变电站和数字化变电站。其中常规变电站是将计算机技术、现代电子技术、网络通讯技术应用于变电站，取代强点一对一控制方式，实现站内监控和远方调控的有效整合。数字化变电站是由智能化一次设备和网络化二次设备分层构建，能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互对变电站全部设备的运行情况进行监视、测量、控制和协调的一种综合性自动化系统。通过变电站综合自动化系统内各设备间相互交换信息，数据共享，完成变电站运行监视和控制任务。它具有以下特点：①功能实现综合化。它综合了变电站内除一次设备和交、直流电源以外的全部二次设备。②系统构成模块化。保护、控制、测量装置的数字化利于把各功能模块通过通信网络连接起来，便于接口功能模块的扩充及信息的共享。③结构分布、分层、分散化。综合自动化系统是一个分布式系统，保护、测控等子系统都是按分布式结构设计的，每个子系统完成一定的功能，形成一个有机综合系统。④操作监视屏幕化及测量显示数字化。

1.3 智能变电站与常规变电站的联系

变电站是电网的枢纽，它连接线路，输送电能，担负着变换电压等级、汇集电流、分配电能、调节电压的功能。智能变电站由常规变电站发展而来，因此从功能上来看，它们有着相同的功能和作用。从结构上看，智能变电站有着与常规变电站相同的一次设备和保护配置，区别仅在于实现方式上的不同。从设备类型上看，许多智能组件与常规变电站有着对应的关系，比如，智能终端可以想象成常规站中的继电器操作箱，合并单元和光缆相当于常规站中的电缆，而智能站中的“三层两网”在常规站中同样有相关的网络与之对应。

2 智能变电站与常规变电站的区别

2.1 一次设备智能化

变电站的一次设备主要包括变压器、互感器、隔离开关、断路器、母线等。一次设备智能化是智能变电站的重要标志之一。它们采用标准的信息接口，除了能实现普通一次设备基本的功能外，还将设备功能高度集成，将测量、控制、防误操作、保护管理等功能一体化管理。下面选择一部分有代表性具体设备加以说明：

2．1．1 电子式互感器

在智能变电站中，将有别于传统的电磁型互感器得新一代互感器统称为电子式互感器。电子式互感器主要分为有源和无源两大系列。电子式互感器的大量采用使得变电站实现实时信息数字化成为可能，同时也使电网动态观测、提高继电保护可靠性方面具有重要作用。以光学电子式电流互感器为例，它采用了光学测量原理并采用光纤传送数字信号，电光效应的变换器一般采用旋光原理来对电流进行测量，其中应用最多的是法拉第效应，其原理为线性偏振光通过在磁场环境下的介质时，偏振的方向会发生旋转。

2．1．2 智能主变压器

电力变压器是电力系统中重要的电气设备，是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，变压器技术的发展趋势具备是超高压、大容量、少油甚至无油化、智能化等特点。其智能化主要体现在四个方面：①测量就地数字化；②控制功能网络化；③状态评估可视化；④信息交互自动化。同时，智能变压器还应满足节能环保的要求。由于变压器损耗在网损中占据很大比重，因此从全寿命周期管理地角度来看，降低变压器的损耗将对降低电网运营成本意义重大。

2.2 设备检修状态化

设备的状态化检修是指，一次设备通过先进的状态监测技术、可靠的评价、预测手段来判断其运行状态，并且在运行状态异常时进行故障分析，对故障的部位、严重的程度和发展趋势能做出判断、预警，并根据分析诊断结果在设备性能下降到一定界限或故障发生之前进行维修。

2.3 二次设备网络化

传统变电站功能由设备和回路共同确定：设备具备特定功能，且定义了外部的I/O接口，在变电站建设时通过电缆回路实现了变电站需要的各种功能，此后变电站生命周期内重要工作就围绕着这些设备和回路而展开；在智能变电站内，设备不再出现常规功能装置重复的I/O接口，而是通过网络直接相联来实现数据共享、资源共享。可以说，二次设备网络即通过IEC16850协议、光纤、交换机等设备实现分布式控制的，从而代替了之前的总线方式，使得数据传输更加丰富、更加标准。

3 结论

目前，常规变电站的智能化改造正在大力推进，智能电网的建设已经成为不可阻挡的时代潮流。在这一浪潮中，很多新成果、新技术如雨后春笋般出现。然而，同时也暴露出许多新问题、新难题。比如，一次设备智能化的核心——专家诊断系统，还有待进一步的研究和开发，从而实现设备状态诊断的智能化。另外，互感器的实用寿命，尤其是内置传感器对于主设备本体运行的影响，监测量的选择以及传感器布点方面仍有待研究。未来，一个友好，坚强，智能的大电网必将成为推动经济社会发展的中流砥柱。

[1]牛朋超，康积涛，李爱武.智能电网开启电网运行新形式[J].电力系统保护与控制，2010，38（19）：241～243.

[2]宋庭会.智能变电站运行与维护[D].北京：中国电力出版社，2012：25～30.

[3]肖世杰.构建中国智能电网技术思考.电力系统自动化，2009，33（9）：1～6.

TM63

A

1004-7344（2016）01-0034-02

2015-12-25

李黄山（1978-），男，汉族，安徽淮北人，助理工程师，高级技师，本科，从事电力系统变电站运维工作。

唐文亭（1980-），男，汉族，安徽淮北人，工程师，技师，本科，从事电力系统变电站运维工作。

周思玉（1974-），男，汉族，安徽淮北人，工程师，高级技师，本科，从事电力系统变电站运维工作。