智能化在变电站的作用

苗斌

（国家新闻出版广电总局七二五台，山西晋中 031308）

智能化在变电站的作用

苗斌

（国家新闻出版广电总局七二五台，山西晋中 031308）

目前，我国的经济在改革开放的大浪潮之下得到了快速的发展，但是在经济快速发展的同时也出现了在使用过程中能源短缺的问题。通过互联网、智能化技术的进步，智能电网的产生能够促进我国可再生能源的发展、实现低碳经济的核心。目前，随着我国智能化电网技术的逐步发展，我国有希望成为继美国之后世界上第二个将智能电网上升为国家战略的国家。

智能化 变电站 智能化电网

智能化的变电站要求在功能上能够满足实时监测功能、MCC、变电站辅助量和传统以及新报文的转发，在增加了丰富的数据和报警通知装置之后，能够让操控人员更好的掌握信息。由于传统的常规变电站的综合自动化系统中存在难以共享信息、不具备设备之间的相互操作性、很差的系统扩展性、系统的可靠性受到二次电缆的影响等缺点。在很大的程度上制约了变电站的可靠性、实时性、经济性等其他优良性质的进一步的提高。除了智能化的变电站能够解决传统控制系统下变电站存在的问题，还有就是由于大电网安全稳定运行的要求也使得智能化的变电站逐步走向成熟。

1 智能化在变电站中使用的意义

伴随着智能化电网概念的出现，在建设智能化电网的过程中电网的基础和支撑就是智能化变电站的建造。在现代的传输电网中，大部分电网中的大部分传感器和执行机构等一次设备，以及保护、测量、控制等二次设备，接安装在变电站中。智能化变电站有着在整个智能化电网的发电、输电、变电、配电、用电和调度六大环节中的重要的衔接地位。智能化电网中的变换电压、接受和分配电能、控制电流流向和调节电压的重要设备就是智能化的变电站，智能化的变电站是整个智能化电网的“电力流、信息流、业务流”三流的汇聚点，对建设真正的高品质的智能化电网有着不可忽视的重要作用。

在2009年我国就开始计划以立足自主创新、以统一规划、统一标准为原则，建设特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展的具有信息化、自动化、互动化、特征的统一的坚强智能化电网。

2 变电站智能化一次设备

变电站智能化的一次设备主要指的是整个智能化变电站的数据采集和信息采集的前提设备。从目前的可研阶段来看，要想实现变电站智能化一次设备可以通过一次设备本体和智能组两者进行有机的结合来完成。通过在施工过程中采用统一的信息接口，来实现融状态监控、测控保护、信息通信等技术要求，从而使整个电网的电力流/信息流的一体化，业务流一体化的要求得到满足。

2.1 GIS设备的基本概念以及特点

GIS全称是Gas-Insulater Switchgear，是一个完整的9SF的一个全封闭组合电器。这种电器主要是由断路器、母线、隔离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷针、电缆终端或出线套管等元器件构成，具有体积小、技术性能优良的特点。组成9SF气体的硫和氟都是非常活泼的元素，但是9SF气体却是一种无色、无臭、无毒易燃烧的惰性气体，非常的稳定。除此之外9SF气体还拥有着很高的绝缘性能，在均匀的电场下其绝缘性能比在空气中要高很多，随着气压的增加放电电压成正比上升，在达到一定程度后其绝缘程度与变压油相当。

GIS具有很多的特点使得其能够在智能化变电站的智能化一次设备中得以采用，其主要的特点有以下几个：其一，节省占地面积及空间，作为一种新型的器件GIS具有很好的体积能够很好的节省使用时候的占地面积以及战地空间等问题；其二，运行可靠性能高，由于9SF封装电器的带电部分封装在了金属外壳中，因此不会因为受到污秽、潮湿、各种恶劣天气的影响而导致短路或者接地事故的发生；其三，维护工作量小，检修间隔时间比较长，由于GIS器件的全封闭特点，所以能够长时间保证器件的安全性能，长时间使器件工作有较长的检修时间间隔；其四，抗干扰能力较好，GIS的金属外壳配置能够很好的起到接地屏蔽作用，消除无线电干扰和静电感应，有利于高压配置以及保证人身安全。

2.2 电子式互感器的概念及特点

由于传统的电磁式互感器结构复杂，造价高，体积庞大等缺点，所以在随着电网电压等级提高的过程当中难以满足电力系统安全运转所需要的要求；在电力系统的测控和保护设备朝着微机化、一体化、智能化方向发展的过程中，已经不再需要互感器发出的大功率的信号了；在电子技术、计算机技术、光纤通讯技术快速发展的过程中，新型的电子式的电流互感器，电子式的电压互感器，电子式的电压电流互感器已经陆续的在各级电力系统中投入使用了。

电子式互感器是通过小电压模拟量输出或者数字信号电压输出为输出方式的互感器。因为这种互感器中包含很多的电子器件所以称之为电子互感器。电子互感器与传统的电磁互感器相比其优势在于：其一，能够精准的完全隔离高低电压，使得安全性能得到很大的提高；其二，不存在铁磁饱和，铁磁谐振的现象；其三，频率响应宽，频率范围大精度高；其四，无污染，无噪声，节能环保；其五，适应电网系统自动化，数字化，智能化，网络化的需求。

3 变电站智能二次系统

变电站的智能二次系统主要负责整个变电站系统的测量，控制，保护工作。在整个二次系统中主要包括了：主变保护配置、测控装置、10kV线路、接地变、母分保护、合并智能单元、集中计量装置、远动通信装置、规约转换器等装置用来完成对整个变电站的系统监控、测量、保护工作。

3.1 主变保护配置

在实际进行变电站变压器保护的过程中为了能够达到能够更好的对变压器进行必要的保护需要进行双套保护配置，主要是通过主、后备保护一体化的保护配置方式来进行整个系统的保护的。由于变电站的保护装置采用了如上所说的双套保护配置，整个变电站各侧的合并单元和智能终端也采用相应的双套配置。

在通常的110kV以及以下级别的变压器中经常使用UDT-531变压器保护测控装置。这种变压器的保护测控装置能够选配非电量保护和测控功能，各种不同的接线方式的变压器的保护功能的实现都可以通过这种变压器的保护测控装置得到实现。UDT-531采用的是模块化编程方式，可利用专业的配置工具，根据使用用户的实际需求对其进行相应的编程，来改变其功能。一般来说其保护功能主要有三类分别是：其一，电气量保护，具体包括比率制动差动保护、增量差动保护、差流速断保护、相间后备保护、接地零序保护、不接地零序保护、充电保护；其二，非电量保护，具体包括：本体重瓦斯、调压重瓦斯、本体轻瓦斯、调压轻瓦斯、压力释放、温度过高、冷却器全停、油位异常、油温异常、绕组温度；其三，异常警告，主要包括：过负荷警告、有载调压闭锁、启动冷风、零序过压警告、TA异常警告、TV异常警告、装置自检。

3.2 测控装置

变电站的间隔层测控单元主要是由SHR5000变电站系统的间隔层产品UDC-501A来承担的。其主要的测控功能包括如下四点：

遥测：标准配置为5组四项电压及四项电流。在整个遥控测量过程中遥测数据有变化量越限上送和循环上送两种上送方式。当遥控测量得到的数据越限时，立即上传越限数据，越限的门槛值是由定值而设计的。于此正好相反，循环上送的上送周期是可以调整的。

在整个测量过程中，遥控测得的数据包括：相电流、相电压、线电压、有功功率、视在功率、无功功率、功率因数、频率、电压序分量、电流序分量、电流谐波畸变率、电压谐波畸变率、频率、电度等物理量。测量得到的数据分为两表法和三表法进行整体的输入。

3.3 远动通信设备

整个智能化变电站的通信主要是由远动通信设备UDD-501来完成的，这个装置能够完成整个变电站监控单元、继电器保护等设备相关信息的，向调度端和集控站的传送，同时也能够接受调度端和集控站的控制命令，并且将控制命令向变电站的智能设备进行转发。

该设备独立于整个变电站的后台监控系统，既可以采用单机模式进行工作也可以采用双机热备模式进行工作。

在整个智能化变电站中远程通信设备显得格外的重要，能够进行信息的交互控制，真正的实现自动化、智能化、互联化，在无人值班的变电站中突显了它重要的调度功能。

3.4 规约转换器

UDN-501规约转化器在智能化变电站中用于多种测量装置、继电保护等智能电子设备与地方监控、远方通信和故障信息等远程通信装置。其主要的工作模式为：将传统的遥信、遥测、电度量和故障信息等进行转换然后上传，在完成主站的控制命令之后进行下行转换和发送功能。

UDN-501为了能够更好的进行规约化转换和信息的预处理，以间隔为单位接入传统的规约设备当中。让后进行传统的规约数据的转换工作。可将继电器上送的扰动数据、非COMTRADE标准的录波文件转换为标准的COMTRADE文件，并对本间隔历史数据做合适的存储。

4 结语

智能化电网的设计建造有助于通过促进可再生能源的开发利用、实现低碳节能的核心理念来达到在一定程度上解决中国和世界所面临的能源危机的问题。伴随着智能化电网概念随之而生的另一个概念就是智能化变电站的产生，智能化变电站的设计建造是整个智能化电网的重要基础和重要的支撑，同时也是智能化电网改造的核心问题所在。所以通过对智能化变电站的研究可以加速智能化电网的研究。

［1］苗新，陈希.智能化变电站内量子通信纠错编解码的量子逻辑线路［J］.中国电机工程学报，2014，（25）：4359-4363.

［2］刘巍，赵勇，石光 等.智能变电站继电保护装置一键式测试方法及系统［J］.电力自动化设备，2013，33（2）：152-155.

［3］周健，高晓军，刘大伟 等.智能变电站继电保护调试方法及其应用探析［J］.中国电业（技术版），2013，（4）：40-43.