浅析智能变电站

张艳 齐建忠

【摘要】本文从智能变电站的架构体系出发分析其关键技术，对智能变电站重要技术进行了简单分析。从构成变电站的架构体系来看，建设智能变电站的基础在于实现变电站的数字化和站内控制的智能化。其关键技术主要包括非常规互感器的应用，IEC61850通信规约的实施，电气设备的智能化和针对电力系统新兴问题的控制策略改进。

【关键词】智能变电站；IEC61850；智能电气设备；智能电网

智能变电站是以高速网络通信平台为信息传输基础，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、协同互动等高级应用功能的变电站。

一、智能变电站体系结构

智能变电站系统分为三层：过程层、间隔层、站控层。

（1）过程层包含由一次设备和智能组件构成的智能设备、合并单元和智能终端，其主要功能分三类：运行设备的状态参数检测；电力运行实时的电气量检测；操作控制执行与驱动。

（2）间隔层设备一般指继电保护装置、测控装置、故障录波等二次设备，其主要功能是汇总过程层实时数据信息；实施对一次设备保护控制功能；实施操作闭锁功能、同期及其他控制功能；对数据采集、统计运算及控制命令的发出具有优先级别的控制；承上启下的通信功能，即同時高速完成与过程层及站控层的网络通信功能。

（3）站控层包含自动化系统、站域控制系统、通信系统、对时系统等子系统，其主要任务是通过两级高速网络汇总全站的实时数据信息，不断刷新实时数据库，按时登录历史数据库；按既定规约将有关数据信息送向调度或控制中心；接收调度域控制中心有关控制命令并转间隔层、过程层执行；具有在线可编程的全站操作闭锁控制功能；具有站内当地监控、人机联系功能；具有对间隔层、过程层诸设备的在线维护、在线组态、在线修改参数的功能；具有变电站故障自动分析和操作培训功能。

二、智能化电气设备在智能变电站中的应用

（一）智能断路器

针对传统的断路器提供的内部参数和内部机构的信息量小，状态不够直观等。对此，由智能断路器进行改进。智能断路器配有传感器、电子控制决策装置、执行器，具有较高的性能，能够完成更高的控制要求。针对传统断路器在检测和诊断方面的问题，智能断路器通过装置设计实现了重合闸的智能操作。一方面，能够实现分、合闸相角控制，实现断路器选相合闸和同步分断。另一方面，根据检测系统的信息判断故障是永久性的还是瞬时性的，进而确定断路器是否重合，以提高重合闸的成功率，减少对断路器的短路合闸冲击以及对电网的冲击。

（二）智能变压器

智能变压器实现变压器运行状态的综合数据分析和数据处理，为变压器的状态维护提供可靠依据。一方面，智能变压器内部植入的各类传感器和执行器在智能化单元的管理下，保证变压器在安全、可靠、经济的条件下运行。变压器在出厂时将该产品的各种特性参数和结构信息植入智能化单元中，在运行过程中利用传感器收集到实时信息，自动分析目前的工作状态。另一方面，智能变压器具有通讯和数据处理能力，将变压器的各种工况数据、位置信号经处理后发送至数据网络，并能够接收各种对变压器操作的数字指令。

（三）在测控网络方面，智能变电站也广泛地采用非常规互感器

传统的互感器具有不便于安装，饱和会造成输出失真，二次测存在短路或开路问题，需要采用ADC模块才能与微机系统连接等一系列问题，这些问题对电力系统中各种测量、保护、计量等功能的实现具有诸多不利的影响。随着光电技术的发展和光纤通信技术的进步，先进的非常规互感器在智能变电站中得到应用。非常规互感器的应用能够实现变电站运行信息的全数字化实时采集，提高了电力系统内部信号采集系统的抗干扰能力，对改进继电保护性能等具有重要作用。

（四）IEC61850通信规约的应用

传统变电站存在系统自我封闭，各个系统之间信息交互能力差等问题。智能变电站在信息交换和传输方面采用IEC 61850通信网络规约，对变电站内的IED和测控装置进行统一的信号传输建模，实现变电站内信息量的全景采集和交换，形成基于一致性基础信息的信息平台系统。通过一体化监控平台，智能变电站实现了监视控制、数据采集、“五防”闭锁、同步向量采集、电能量采集、故障录波、保护信息管理、备用电源自投入、低频解列、安全稳定控制等多种功能的集成，能够满足测控、保护等各种智能装置的无缝通信，支持功能自由分配和重构，满足装置互换性要求，支持信息智能分析、综合处理，满足变电站安全操作和与用户互动需求。

三、结语

高可靠性的设备是变电站坚强的基础，综合分析、自动协同控制是变电站智能的关键，设备信息数字化、功能集成化、结构紧凑化是发展方向。

智能变电站是变电站整体技术的跨越和未来变电站发展的方向，智能变电站建设将为智能电网的发展奠定坚实的基础。

参考文献

[1]曹楠，李刚，王冬青.智能变电站关键技术及其构建方式的探讨[J].电力系统保护与控制，2011，39（05）.

[2]李瑞生，李燕斌，周逢权.智能变电站功能架构及设计原则[J].电力系统保护与控制，2010，38（21）.

[3]周晓龙.智能变电站保护测控装置[J].电力自动化设备，2010，30（08）.