智能变电站技术研究

曲长旭

（中国石油天然气股份有限公司辽阳石化分公司，辽宁 辽阳 111003）

智能变电站是统一坚强智能电网的重要基础和支撑，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、协同互动等高级功能的变电站。

1 继电保护装置研究

智能变电站以IEC61850为通信标准，采用过程层网络为中心的继电保护架构。智能变电站的继电保护装置从过程层输入数据，然后输出命令到过程层，过程层功能主要由合并单元、智能终端或智能组件完成。智能组件实现间隔的测量、控制、状态监测、计量、保护功能，表征一次设备智能化的发展趋势。鉴于一、二次技术融合将会是个长期的过程，现阶段智能组件作为过程层设备，不包含计量、保护功能，可以分散在不同的装置实现，如合并单元、智能终端，也可集成在单一装置中。智能变电站技术对继电保护数据信息及保护原理的影响：电子式互感器取代电磁式互感器，源数据性质发生变化；二次信息的网络传输取代二次电缆硬连接，传输方式发生变化；基于IEC61850的二次信息统一建模，数据的处理利用方式发生变化。智能变电站技术对继电保护实现机制与架构体系的影响：网络化的数据交换，保护对象、数据信息与保护装置不再绑定；交换机的智能化，使过程层网络数据交换可测、可预警、可控，能够实时掌握二次网络及数据的可靠性状态，实现了二次系统不同应用的数据集成。

2 监控系统研究

作为智能电网六个环节之一，智能变电站为智能电网提供坚强可靠节点支撑，而“一体化信息平台”被视为解决功能集成、采集信息唯一、结构紧凑的有效手段。各系统信息仍然相对独立，智能变电站与常规变电站相比，在信息的获取方法与利用方式上发生了根本性的变化，智能变电站可分为过程层、间隔层、站控层的体系结构，一体化信息平台构建了站控层，仅保留对过程层和间隔层的接口，站控层设备主要完成监控、远动、PMU等功能，目前在站控层已将部分功能进行了整合，包括监控后台、操作员站、五防工作站等，但是各系统（远动、保护信息管理、计量、PMU系统等）的信息采集和处理仍然相对独立，并未实现信息一体化采集；电气设备在线监测数据未被合理利用，电气设备在线监测系统可以实现对电气设备状态参数自动采集，在线分析，实现状态检修、状态可视化，并根据设备的状态对设备进行评估、分析，采取相应的应对措施，为高压电气设备的控制、电网优化运行及高压电气设备的优化检修提供不可替代的信息支撑，为未来实现一体化信息平台奠定基础。

3 保护信息管理系统研究

保护信息管理系统作为一个信息收集、整理和分析的平台，可以快速、简便、全面地获取故障信息。该系统的建设，有利于调度系统快速作出事故处理方案，优化生产调度与管理决策，防止误判断可能造成的事故扩大，减少电网的事故损失。系统由厂站端继保工作站系统和调度端主站/分站系统（主站/分站）组成，各系统安装在变电站内，解决站内设备的接入、数据汇总、预处理和数据转发问题；主站（中调端）/分站（地调端）主要实现对所管辖电网的二次设备和故障信息的查询和管理，提高电网故障管理的自动化程度。在220kV及以上电压等级的智能变电站中，各系统宜集成到监控系统信息一体化平台主机中，或作为监控系统的保护信息工作站独立配置一台工作站，信息一体化平台或监控系统保护信息工作站应满足各个系统的全部功能和性能要求，各个系统应预留远景设备的接入。

4 在线状态监测系统研究

智能变电站在线状态监测系统包括一次设备在线监测系统和二次系统在线监测系统。一次设备在线监测系统构成上可以划分为三个环节：传感器、智能组件、分析系统。传感器完成信息的采集，可以作为一次设备的组成部分；智能组件需要对信息进行基于IEC61850标准建模，就地化存储，必须根据不同分析软件对信息的需求上送，支持信息的定制化应用。一次设备在线监测系统分为设备层和站控层两个部分。设备层由变压器智能组件、断路器智能组件、避雷器智能组件组成，完成设备信息的收集和预判断分析，站控层将所有监测数据和评价结果写入实时历史数据库，并将诊断结果在后台信息一体化平台实时显示。变压器在线监测主要实现油中气体及微水监测、局部放电监测、冷却单元监测、非电量保护及工况信息监测。断路器在线监测主要实现对SF6微水和密度监测、断路器动作特性（分合闸时间、分合闸线圈电流波形、行程-时间曲线及储能电机工作状态）监测。避雷器在线监测主要实现阻性电流监测、泄漏电流监测、动作次数监测。智能变电站二次系统状态监测涵盖的范畴是过程层、间隔层、站控层之间的联系，如装置自检信息、网络工作状况信息、跳闸回路自检信息、保护电流与测量电流一致性信息、双重化合并单元、智能组件输入一致性信息等。以实现智能告警及分析决策，为二次系统状态检修提供坚实的信息基础。

5 环境动力辅助系统研究

变电站环境动力辅助系统是指为变电站一、二次设备运行提供支持和保障的系统以及针对某些不安全因素而设置的专用设备系统，主要包括站用交流系统、站用直流系统、视频监控系统、消防系统、防盗保卫系统以及封闭环境监测控制系统。智能变电站要求实现辅助系统的模块化、集成化，具体体现在：交直流电源一体化，辅助系统集成化。变电站以往的辅助系统较多，且分散管理，智能变电站需构建传感网测控平台，在此基础上建立集成化的辅助系统，实现图像监视、安全警卫、火灾报警、主变压器消防、采暖通风等功能的集成，提升变电站辅助系统运行管理智能化，“智能监测、智能判断、智能管理、智能验证”。

结语

智能变电站作为智能电网的重要组成部分，核心基于IEC61850标准建模，变电站的信息形态较常规变电站有很大变化，具备“全站、唯一、同步、标准”特征，在信息应用的有效性上将获得极大的提升。可以比较容易地实现全站网络化测控功能，在确保继电保护技术稳定性的前提下，电网运行控制手段获得提升，为智能电网技术的发展提供可靠的技术基础。

[1]周渝慧.智能电网[M].北京交通大学出版社.2009

[2]高翔.智能变电站技术[M].中国电力出版社.2012

[3]覃剑.智能变电站技术与实践[M].中国电力出版社.2012