智能变电站一次设备数据自动采集的优化研究

孙铭梁

摘要：坚强智能电网是今后电网建设的目标和方向，并且已经上升到国家战略的高度上。“坚强智能电网”以坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，以智能控制为手段，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合，是坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的现代电网。智能变电站是智能电网的重要组成部分，是变电站自动化技术的发展方向，其核心技术是智能化的一次设备和网络化的二次设备实现变电站内部以及变电站与集控站间的信息共享和互操作。

关键词：智能变电站;智能一次设备;电子式互感器;在线检测

引言

智能变电站是智能电网的重要组成部分，是变电站自动化技术的发展方向，其核心技术是智能化的一次设备和网络化的二次设备实现变电站内部以及变电站与集控站间的信息共享和互操作;是由技术先进、运行可靠、节能环保、高度集成的设备组合而成。将高速网络通信平台作为信息传输的基础，自动完成基本功能：包括控制、保护、信息采集、计量、测量和监测等，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。智能一次设备（Intelligent primary equipment）是智能变电站的重要标志、重要建设环节。

1 国内外智能电网发展现状

智能电网是当今世界电力系统发展变革的最新动向，并被认为是21世纪电力系统的重大科技创新和发展趋势。在欧美等发达国家的带领下，美国能源部、欧盟委员会以及各种类型的电力企业与组织，都投入了大量精力希望尽快有所突破。中国、加拿大、澳大利亚、日本、韩国等国家也开始注意到这一新的电网发展，并积极推进，同时取得了很大的进展。国家电网公司及南方电网公司根据我国的国情，抓住机遇，寻求到适合中国特色的智能电网战略规划，并己开始逐步实施。

2智能化变电站的定义

依据国家电网公司《智能变电站技术导则》，智能化变电站是采用先进的传感器、信息、通信、控制、智能等技术，以一次设备参量数字化和标准化、规范化信息平台为基础，实现变电站实时全景监测、自动运行控制、与站外系统协同五动等功能，达到提高变电可靠性、优化资产利用率、减少人工干预、支撑电网安全运行，可再生能源“即插即退”等目标的变电站。其内涵为可靠、经济、兼容、自主、互动、协同，并具有一次设备智能化、信息交换标准化、系统高度集成化、运行控制自动化、保护控制协同化、分析决策在线化等技术特征。

3 智能变电站一次设备智能化及在线监测配置原则

3.1开关设备智能化研究方向

高压开关设备智能化，是建立在微电子技术、信息传感技术、计算机控制技术、伺服技术、驱动技术及精密机械技术等高度发展之上的综合技术。开关设备的智能化也是根据其内外需求属性及智能电网建设需求出发而展幵的，根据幵关设备自身内在安全及寿命需求以及设备之间交互需求、二次设备以及运行调度管理需求、环保需求以及大规模分布式能源接入需求等外部需求，“十二五”期间，开关设备的智能化重点是将开关运行状态、绝缘状态及操动机构状态的监测及评估技术、智能化操动机构技术、通讯技术（如遥测、遥信、遥控、遥调等）进一步模块化、一体化和国产化，提高国产化开关设备整体智能水平;与此同吋，进一步提出新型专用的幵关设备的研制需求，并寻求突破。中长期发展战略中，根据未来对SF6气体的限制使用，应提出满足环保要求的全密封混合式气体紧凑型开关设各技术或其他环保型灭弧绝缘介质的开关设备技术，同时对推广具有选相功能的模块化智能高压真空断路器等新型智能开关设备应用过祝屮，关系系统绝缘配合和绝缘水平的研究也是开关设备智能化研究的重要内容。

3.2 开关设备智能化研究现状

幵关设备的智能化是建立在幵关设备在线检测与诊断技术的基础上的，而开关设备在线检测与诊断技术是建立在工业自动化技术基础之上的，工业自动化技术全面支撑着开关设备状态检测与监测技术的发展。要实现开关设备运行监测，首先要提取开关设备在运行过程中的各种表征其状态特性的特征参量，这需要使用各种各样的传感器，如电流，电压，局部放屯，Ik力，温度，振动，气体，湿度传感器等。智能幵关对幵关设备的智能化水平提出了较高要求，模糊了传统意义上的一次设备和二次设备的界线，国外开关制造公司如ABB、西门子、阿海法等大型公司在一次设备和二次设备研发能力都较强，并在把握智能开关设备研发方向上能力比较突出。早在上世纪90年代就已着手进行设备智能化研究，因此国外开关制造公司在智能GIS设备的研发和制造方面已走在了前面。澳大利亚昆士兰的275kVBlackwall变电站和Braemar变电站已分别于1999年和2000年投入运行，两变电站内的高压开关全部采用ABB公司智能化PASS开关，取得了良好的运行效果。国内开关制造公司在智能开关的研发上起步较晚，主要依托国家电网公司幵展的智能化变电站试点工程的开工设计，才开始进行幵关设备的智能化研发工作，目前国内三大开关厂（西开、平高、沈高）均以开发出智能化JT？关（GIS）样机。国内制造公司通过在开关设备附近加装智能终端设备（如布置于汇控柜内）以实现开关设备智能化，智能终端同时具备与一次设备的电缆连接接d和光纤以太网接口功能，自身完成信息转换以实现传统一次设备和其他基于IEC61850标准智能电子设备的状态监测功能。

3.3 开关设备智能化配置原则

智能变电站分为设备层、系统层。设备层是包含由一次设备和智能组件构成的智能设备，实现过程层、间隔层功能。设备层进行完成变电站电能分配、变换、传输及其测量、控制、保护、计量、检测等相关功能。智能组件是灵活配置的物理设备，包含测量单元、控制单元、保护单元、计量車元、检测单元中的一个或几个。测控装置、保护装置、状态检测组件等均作为独立的智能组件。智能组件安装方式是外置或者内嵌，也可以两种形式共存。智能设备采用如下模式：a）独立运行的一次设备加上外置的智能组件。b） 一次设备加上内嵌的包含状态检测单元的智能组件，再加上外置的一个或多个智能组件。C） 一次设备加上内嵌的智能组件。智能设备操作支持顺序控制。一次设备应具备高可靠性，其外绝缘多采用复合材料，与当地环境相适应。信号传变、数据采集时，将压力、温度等直接反映设备运行状况的模拟量数字化，以满足各种应用对数据采集精度、频率的要求，并以网络方式送出。

结语

目前国内在建及新建变电站全部按智能变电站设计，已积累了丰富的经验，智能变电站的建设实现了变电站核心技术的重大突破，提升了关键设备（系统）研制和应用水平，初步建立了智能变电站技术体系，为智能电网节点支撑奠定了良好基础。试点工程建设过程中涌现出的新技术、新应用、新标准引领了该行业在世界范围内的发展方向，使得我国变电站自动化技术处于世界领先水平，形成了 “中国引领”的良好势头，使理念、产品、技术等也逐渐走向国际化舞台。

參考文献

[1] Energy Independent and Security Act. 2007 USA

[2]欧洲公用事业电信联合会（UTC）.智能电网-构建战略性技术规划蓝图（SmartGrids： Building a Strategic Tchnology Roadmap） [R]， 2008