输变电设备智能化关键技术及发展趋势分析

金洪涛

（中国能源建设集团浙江火电建设有限公司，浙江杭州 310000）

0 引言

国家电网的筹建，意味着我国电力发展选择了一条集中式的路径。这种方式有助于资金更为有效的利用，也能因此带来更为丰厚的技术红利，但是必须面对更为庞大的输变电体系。也正因为如此，输变电网络成为我国电网体系中的一个重要环节。在当前智能电网的大背景下，输变电系统随之出现智能化的趋势。具体来说，就是以输变电设备作为核心节点而展开的智能化进程，已经成为当前发展的一个重要特征，并且在未来也会呈现出不断深化的趋势。

1 输变电设备智能化的趋势分析

虽然智能电网的观点在很多年前就已经提出，并且在某些细节上也在不断落实和完善，但是对于输变电领域来说，智能化并没有完全实现。而想要有效地实现智能化，首先应当厘清这一概念，避免出现理解上的偏差，才是保证未来发展方向的根基所在。

从整体发展的趋势看，智能化是以信息化和自动化作为基础而展开的深入发展。只有对这三个方面的特征有所深入理解，才能落实智能化而不会出现偏差。

对于输变电系统来说，信息化和自动化这两个环节，在当前大部分输配网体系中已经趋于成熟，但是并不代表已经实现了全面覆盖。具体而言，我国输变电领域中的智能化实现，其特征包括如下三个方面。

首先，在输变电系统中主干网相对来说技术成熟，资金支持也基本能够满足要求。与之对应的，输变电网络环境中越往电力消费侧走，对应的技术和资金就越跟不上。甚至对于某些地方配网而言，还会保存着多年前的技术和设备，这些都是阻碍输变电系统实现智能化的重要因素。

其次，输变电网络本身覆盖范围极广，想要实现有效的管控，必须将对应的权责下放给不同的地方。而不同的地方团队必然会对智能化有着不同的理解，这也是造成输变电网络在智能化程度出现显著差异的一个重要原因。目前我国的输变电网络基本都能够实现信息化，或者称之为数字化，即能够将输变电系统中诸多设备的工作状态形成数据，并且通过二次设备传输到对应的数据中心。通过这种方式，能够对输变电设备的工作状态实现远程监控。但是这仅仅是实现了输变电网络的信息化，在信息化的基础之上进一步设置比较基础的功能，能够支持相关功能来依据具体的设备参数展开动作，诸如安全告警、及时中断等。自动化的重点在于不需要人工干预就可以直接展开行动，但是还不能称之为智能化。自动化更多强调的是通过数字通路来实现对于输变电设备的远程控制，并且允许预先设定对应的条件，在触发条件的情况下自行展开相应的动作。这里需要注意，自动化实现的过程中，其设定条件的仍然是相关工作人员，所以整个输变电系统仍然是在人的控制之下展开运行的。

最后，智能化是输变电系统未来发展的重要趋势。当前已经在某些环节有所实现，尚未普及，整体看智能化的深度也有待于进一步的加强。智能化的核心问题在于实现智能，智能就是系统可以在一定程度上不依赖于工作人员而自主展开运行，即系统能够对自身的情况展开判断，并且确定出合理的行动方案。本质上，智能化与自动化的区别在于系统能否做出有效的决策。

2 输变电设备智能化关键技术分析

上文对输变电设备智能化的发展历程和未来走向做出了必要的分析，可以发现当前阶段我国的输变电体系已经基本实现了信息化和自动化，正在智能化初期阶段磨砺和提升。在输变电系统中，其核心技术并不仅仅局限于智能化领域，信息化以及自动化技术作为实现智能化的重要基础同样不容忽视。我国输变电智能化体系的关键技术主要有如下几类。

2.1 在线监测技术

本质上看，在线监测技术是输变电系统信息化领域的核心技术。在线监测技术会与通信技术一同来实现对于输变电设备工作状态的获取。这个环节的技术重点在于两个方面，其一为成熟的电力通信网络，其二则是类似于物联网的前端，主要负责数据的获取。这种在线监测技术的价值在于能够远程获取到相关设备的运行情况数据，节约了人力。从技术层面看，这种在线监测技术与物联网仍然有着本质区别，在线监测更多是考察输变电设备工作状态，而工作状态数据可以通过二次设备或者输变电体系下一次设备中的数字部分来进行获取；而物联网更多是对于相关设备位置的识别。但是从本质上，两者都是对于前端工作设备相关数据的获取。对于这样的工作体系而言，从逻辑结构的层面看是极为相似的，因此将二者进行类比加强理解。这一类技术目前的主要发展方向是将负责数据采集的环节压合在一次设备中，形成对应的数字化一次设备。这同样也是未来在线监测技术发展的主要方向。

2.2 生命周期与大数据技术

相对于在线监测技术，生命周期、大数据技术与数变电设备智能化之间的关系更为密切。这两个方面的技术直接构成智能化的根基，没有生命周期观念和大数据技术的支持，输变电设备智能化就无从实现。

从技术实现的角度看，生命周期与大数据技术二者都注重数据体系的构建，这一点与上面提到的在线监测技术有着本质的不同。在线监测技术只能实现对于数据的采集，也就是说，能够为输变电设备的数字化提供基本依据，但是不能保证这些采集到的数据具有实践价值。而输变电设备的生命周期和大数据技术，则是直接指向构建结构化的数据体系群落，是推进数据体系本身实现其价值的，是帮助发现数据群落内部、数据之间内在联系的技术。生命周期的本质，在于直接面向输变电体系中的诸多设备来展开数据的采集。数据框架的建立与相关设备自身的生命周期保持同步。这样一来，采集到的数据就具有现实意义，能够实现对于相关设备工作状态的连续反映。进一步，大数据技术的核心在于发现数据之间存在的这些隐含关系，也就是说，大数据技术的目标在于让零散的数据变得有意义。虽然现阶段大数据技术仍然处于发展之中，不够成熟，针对性也偏弱，但是整体而言，其在未来工作中的价值不容否定。

2.3 智能变电站技术

变电站是输变电体系中的一个特殊环节，是为存放输变电设备而确立的专用场所，作为输变电体系中的重要枢纽而存在。对变电站展开全面的智能化，可以说是关系到输变电系统方方面面实现智能化的重要保障。

智能变电站典型结构自下而上分别为过程层设备、间隔层设备以及站控层设备，其中过程层设备包括合并单元和智能终端两类。国家电网在《智能变电站继电保护技术规范》中对合并单元和智能终端是这样定义的：“合并单元，是用以对来自二次转换器的电流和/或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。智能终端，是一种智能组件，其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，实现对一次设备的测量、控制等功能。”从智能化的角度看，间隔层关注的其实是基本的智能化工作，类似于自动化的实现；而站控层则面向更为全面的变电站智能化服务，诸如大数据系统等，都安装在这一层。

对合并单元进一步展开分析，从上文的描述中可以看到，合并单元是对一次设备相关数据进行采集和传输的装置，而智能终端则是整合了数字端口的一次设备中的数字部分。可以说，智能终端本身与合并单元保持了同样的职能，区别只在于智能终端的相应功能压缩进了一次设备体系内部。

3 结论

智能化是我国电力事业的必然选择，在输变电体系中，同样会呈现出相应的趋势。在这样的背景之下，想要把握我国输变电设备智能化的发展脉搏，唯有加强纵向分析，考察智能技术在电网领域中的应用特征，才能找准方向，切实推进输变电设备智能化的不断深入。