浅谈智能电网与智能变电站

郭美林

（国网四川射洪县供电有限责任公司，四川 射洪 629200）

智能电网指的就是电网的智能化，其也被称作“电网2.0”时代。智能电网作为于集成高速的双向通信网络的基础上结合以先进的技术和控制方法构建而成的新型技术，能够保证电网在可靠安全的环境中运行。智能电网所具有的特征主要包含自愈、激励以及抵御攻击等。智能电网中包含有智能变电站，本文将针对传统变电站、数字化变电站以及智能变电站的差异进行阐释，再对智能变电站的技术展开全面分析，望对智能电网的建设提供参考。

1 智能变电站与传统变电站的差异

（1）传统变电站特点。传统变电站与智能变电站的物理结构大致相同，但虽然两者结构相似，但二者的功能、接口结构以及系统运行方面却呈现出不同的特质。传统的变电站的特点在于传统变电站的监控系统主要分为站控层和间隔层两层网络，并且未经过统一建模，而采用多种规约。传统变电站当中不仅仅拥有监控网络，还具备保护以及PUM 等多种网络。传统变电站中的互感器和一次设备可以由常规控制电缆硬接模式实现与站控层之间的信息交换。传统变电站的站控层设备主要由拥有数据库的计算机和远方通信接口等共同构成。间隔层则起到保护、测量以及计量等作用。

（2）数字化变电站特点。数字化变电站的自动化系统主要分为三层，分别是站控层、间隔层以及过程层。智能变电站的站控层设备和间隔层设备的构成基本与传统变电站的常规监控系统类似。仅从外延来看，与当前非IEC61580 技术变电站之间并没有明显的差异。二者均通过使用以太网实现“四遥”功能。但从本质来看，这两者之间存在有巨大的差异。其差异主要体现于信息模型和互操作性之上。从信息模型上来看，IEC61850 能够按照统一的数据模型连通各设备。从互操作性上看，不同厂家的IED 装置之间都存在一定的互操作性。数字化变电站的过程层由电子互感器、智能单元以及智能传感器等装置构成，除此之外，该层还使用了GOOSE网络跳合闸机制。传统变电站与数字化变电站之间的差异如图1。

图1

（3）智能变电站特点。智能变电站的数据采集、传输以及控制等过程均已实现数字化，该技术的实现主要源于“数字化变电站”。智能变电站主要是为了满足智能电网对变电站所提出的要求，并且智能变电站不仅能够满足智能电网所提出的要求，还兼顾了坚强、安全、可靠和集成等高级的互动功能。智能变电站所具备的优点主要体现于其既能够实现不同厂家设备之间的相互操作还能够有效地处理传统电磁式互感器磁饱和状况，并对二次回路问题进行解决。除此之外，智能变电站还可以处理由控制电缆所造成的电磁干扰问题，实现变电站电气一二次设备状态检修。上述特点能够有效的保证变电站的安全运行，还能够有效地节约智能变电站全寿命周期内的总投资。智能变电站的具体结构如图2 所示。

综上所述，我们可以发现传统变电站与数字智能化变电站的差别在于数字化变电站的智能终端就地化，并使用光缆替代变电站中的二次电缆，从而减少二次电缆使用量。跳闸方式也进行了改变，保护装置出口改用软压板进行投退。除此之外，由于应用了IEC61850，使得保护等二次设备能够进行远程操作。数字化变电站的二次系统网络化以及相关的安全措施与传统变电站也存在差异。自动化以及保护专业也与二次系统专业进行有效的融合，运行检修规范也出现了改动。

图2

2 智能变电站构成

传统变电站当中，测量、控制以及保护等功能的二次设备均分散布置并且独立运行。一次设备与二次设备当中通过电缆进行连接。而智能变电站本身通过间隔层对二次设备进行高度继承，从而逐步形成一体化的智能组件，随后借助光纤和一次设备与站控层设备进行交流。随着技术的不断发展，未来的智能变电站将不再存在一次设备和二次设备这样的区分，而是将所有二次设备均集成与一次设备内，从而满足智能变电站自动智能的要求。

（1）一次设备。智能变电站当中通过使用低功率、紧凑型的电流和电压互感器替代传统变电站中所使用的常规CT与PT，并使用光纤以太网实现变电站中数据的采集和传输，从而对智能变电站的运行状态进行监测和保护。这些功能能够满足智能电网对于电力流、信息流以及业务流等多方面的需求。智能变电站当中的智能化一次设备主要包括电子式传感器、智能开关以及开关柜等。与传统的互感器对比来看，智能变电站中所使用的电子式传感器能够对高低压进行有效的隔离，有着较高的安全性和绝缘性，并且其内部不含铁芯，能够有效地消除磁饱和以及铁磁谐振等问题。其抗电磁电网性能也极佳，能够在压测中保证无开路高压危险。除此之外，智能化一次设备动态范围较大，对数据的测量也有着较高的精度，运行过程中的频率也能够影响更大的范围。在进行数据传输时，也具有较强的抗干扰能力。除此之外，智能化一次设备的体积小质量轻，能够有效地缩小智能变电站的体积，缩小占地面积，便与规划。

（2）二次设备。智能变电站中的二次设备主要由保护装置以及智能终端等设备构成。二次设备在安装过程当中，通过电压互感器或是电流互感器连接至一次设备，并且二次设备能够对一次设备进行控制和调节，对比传统的变电站，智能变电站的二次设备更为集中，布局也合理，所使用的材料更是利于环保，有效地克服了传统变电站中各子系统互相独立，无法有效地共享信息的问题。

3 智能变电站关键技术

数字化变电站不仅实现了一、二次有效的电气隔离，还对变电站采集和传输数字化电压电流和电气量的测量范围和精度进行了拓展，这使得变电站能够有效地对信息进行共享。

（1）系统分层更加合理。数字化变电站应用了IEC61850 所提出的三层功能分层结构，即过程层、间隔层以及站控层。

（2）系统结构更加紧凑。紧凑型的组合电器与智能化断路器等一次设备结合了数量更多的部件和功能并且体积也相对更小，则就使数字化变电站所占的面积有效地减小，整体布局也更加紧凑合理。

（3）系统建模更加标准。数字化变电站所使用的建模是IEC61850 的一、二次设备统一建模。该建模对以往的建模语言、设备模型、信息模型和信息交换模型进行了统一定义。并且对其中的资源使用全局统一规则为其命名，这使变电站与控制中心之间真正意义上实现了信息共享以及无缝连接。

4 结语

随着智能化变电站的不断发展革新，电网的功能逐渐增加。在这样的背景下，加强智能电网的建设力度不仅能够使能源资源更好地调配，还可以保证电力系统的运行安全。电网作为我国能源输送和配置的重要平台，不仅对国民经济的发展有着重要的作用，还可以为地方经济发展提供动力，使社会向着低碳道路不断前进，因此，积极建设电网既能够为大众的生产生活创造出更加稳定的环境，还对社会发展有着重要的意义。