浅谈智能变电站与常规变电站的区别及优点

邹静

摘 要：智能变电站作为一种新型变电站，正在被全国逐步推广使用中，它与常规站有着很大的区别，作为变电站值班员，我们必须了解掌握智能变电站的构成，与常规变电站的区别，以及各自的优缺点，才能准确、正确的对智能变电站进行运行维护。

关键词：智能变电站 常规变电站 区别 优点

变电站的发展经历了四个阶段：传统变电站、综合自动化变电站、数字化变电站和智能变电站这四个阶段。智能变电站是指采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并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。

一、智能变电站主要构成

智能变电站由“三层两网”构成，“三层”是指站控层、间隔层、过程层；“两网”是指站控层网络、过程层网络。

1.智能变电站“三层”

智能变电站的分层结构包括站控层、间隔层和过程层。其中，站控层由主机兼操作员站、远动通信装置、继电保护故障信息系统子站（可选）、一体化信息平台、智能设备接口及网络打印机等设备构成，提供站内运行的人机联系界面，实现管理控制间隔层、过程层设备等功能，形成全站的监控、管理中心，并与远方监控/调度中心通信；间隔层由保护、测控、计量、录波、相量测量等若干个二次子系统组成，间隔层主要是基于站控层IEC6185协议的成套继电保护、测控装置、执行数据的承上启下通信传输功能和基于全站过程层网信息共享接口的集中式数字化保护及故障录波装置，在站控层及网络失效的情况下，仍能独完成间隔层设备的就地监控功能；过程层由互感器、合并单元、智能终端组成，完成与一次设备相关的功能，包括实时运行电气量的采集及检测、设备运行状态的监测、控制命令的执行等。智能变电站“三层”与常规变电站的区别：站控层：监控系统和远动通信服务器采用一体化数据配置方式，生成监控数据库的同时即可完成对远动通信服务器的数据库、功能及逻辑的配置，提高变电站的维护效率。间隔层：在站控层及网络失效的情况下，仍能独立完成间隔层设各的就地监控功能。过程层：电流、电压采集实现数字化，动态性能好，抗干扰性能强，绝缘和抗饱和特性好。

2.智能变电站“两网”

过程层网络是由过程层交换机组成，可传输GOOSE和SV报文，通过光纤以太网组网；站控层网络是由站控层交换机组成，可传输MMS报文和GOOSE报文，通过电以太网组网。智能变电站“两网”与常规变电站的区别：站控层网络具备故障监测、故障自恢复和数据校验等功能。过程层网络双重化配置，双重化的网络在物理上独立，双网冗余配置，一个网络故障或瘫痪不影响另一个网络的正常运行。合并单元采集到数字量后通过光纤以“直采”的形式传输到保护装置供其进行逻辑计算，同时合并单元的数据也要上送过程层交换机进行数据共享。当发生故障时，保护装置动作，保护装置的动作开出通过光纤传输到智能终端，智能终端开出后，直接通过电缆接入断路器，使开关跳闸。相对于常规变电站保护动作更快速，最短时间切除故障设备。智能终端采集到开关位置、机构信号等开入后通过光纤上送交换机数据共享，保护测控装置可以将共享后的数据接收到站控层网络，更快速、准确传送到后台和控端。

二、智能变电站的设备功能配置

智能变电站的设备具有高度的智能性，下面对常见的三种设备进行简要的介绍并与常规变电站进行比较：

1.电子式互感器（Electronic Transducer）

1.1电子式互感器：可以实现采样的数字化，由连接到传输系统和二次转换器的一个或多个电流或电压传感器组成，用于传输正比于被测量的量，以供给测量仪器、仪表和继电保护或控制装置。

1.2与常规变电站的区别：电子式互感器输出形式是高精度的信号，不再是能量形式的输出，电子式互感器的二次侧无开路、短路危险。电子式互感器其电压电流数据是以数字量的形式，通过光纤连接传输到合并单元，不需要模数转换模块；如果是常规互感器，其电压和电流是通过电缆接入到合并单元的采样板，再经过模数转换成数字量。电子式互感器的高压侧与低压侧之间一般只存在光纤联系，可保证高压回路与低压回路在电气上完全隔离。常规变电站采用常规电磁型电流/电压互感器，输出模拟量信号 ；电流回路不能开路，电压回路不能短路；保护装置需要有模拟量转数字量插件，即A/D转换插件；模拟量和开入开出需要通过电缆连接保护装置等实现。电子式互感器体积小、重量轻，运输方便。光纤互感器的传感头本身的重量一般小于1kg，例如美国西屋公司公布的345kV OCT高度为2.7m，重量为109kg。而同等电压等级的充油电磁感应式互感器高为6.1m，重量达7718kg，这给运输和安装带来了很大的不便。

2.合并单元（Merging Unit）

2.1合并单元：用以对来自二次转换器的电流和电压数据进行时间相关组合的物理单元。合并单元可是互感器的一个组成件，也可是一个分立单元。合并单元功能是将电压互感器及电流互感器的输出的模拟数据转换成数字数据，并且通过交换机可以实现采样的共享化。

2.2与常规变电站区别：合并单元是与电子式互感器相互配合的，装置内部没有采样板，可直接从电子式互感器采集数字量，然后输送到保护装置和过程层交换机，同时还有同步对时网络。而传统变电站要通过电流互感器采集设备的电流，电压互感器采集设备的电压，通过电缆传送到保护装置，再通过保护装置将模拟量转换为数值量，没有同步对时网络。智能变电站的合并单元相对于传统变电站的保护装置更简化更准确。

3.智能终端（Intelligent Terminal）

3.1智能终端：是一种智能组件，与一次设备采用电缆连接，与保护、测控等二次设备采用光纤连接，实现对一次设备开入信号的采集，并负责控制断路器、刀闸等的操作。

3.2与常规变电站的区别：一是光纤代替电缆，设计安装调试都变得简单，信号不存在衰减。传统变电站由保护装置发送脉冲信号通过电缆传送到跳闸机构箱，由于电缆较长，增加了信号衰减、电缆故障的可能性，降低动作的可靠性。二是智能终端具有开关量（DO）输出功能和断路器控制功能，模拟量输入回路和开关量输入输出回路都被通信网络所取代，二次设备硬件系统大为简化。传统变电站信息采集要通过互感器采集完成，系统各装置之间相对独立、功能分散，缺乏整体的协调和功能优化机制。三是智能终端控制箱安装工艺变得简单明了，具有较高的美观性。

三、智能变电站的优点综述

总而言之，智能化变电站是常规变电站自动化技术改造的目标。对于检修来讲：高度自动化、信息化，顺序控制，站域控制，在線监测，设备状态可视化，体现在提高运行效率和设备管理水平 。对于调度来讲：全景数据共享，分析决策控制技术，状态估计，源端维护等高级应用，丰富和强化对调度的支撑；对于变电站来讲：区域集控，实现分布协同控制。设备高度智能化，大大提高了保护动作的可靠性、快速性，确保变电站设备的安全可靠运行。

参考文献：

[1]覃剑.智能变电站技术与实践.北京：中国电力出版社，2012

[2]胡刚.智能变电站实用知识问答.北京：电子工业出版社出版，2012