智能化变电站在工程设计中的实现探讨

刘星

摘要近些年来，智能化开关，光电式互感器等机电一体化设备的出现推动了智能化电气工业的发展，是现代变电站自动化领域的主要发展方向，智能化功能的应用与开发，为变电站的信息采集，传输和全智能的处理提供了物质和理论的基础，提高了现代计算机技术在变电站中的应用，计算机高速网络在实时系统中的开发应用,势必对已有的变电站自动化技术产生深刻的影响,全智能化的变电站自动化系统即将出现。本文从智能化变电站的技术特征出发，分析了智能化变电站的结构，然后重点分析了智能化变电站的关键技术，最后给出了智能化变电站的架构。

关键字智能化 变电站 工程设计 数字化 自动化

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

一. 智能化变电站的技术特征

1. 信息集成数字化

各类数据从源头实现数字化,真正实现信息集成、网络通信、数据共享。在电流、电压的采集环节采用智能化电气测量系统,如光电/电子式互感器,实现了电气量数据采集的智能化应用,并为实现常规变电站装置冗余向信息冗余的转变,为实现信息集成化应用提供了基础。打破常规变电站的监视、控制、保护、故障录波、量测与计量等几乎都是功能单一、相互独立的装置的模式,改变了硬件重复配置、信息不共享、投资成本大的局面。智能化变电站使得原来分散的二次系统装置,具备了进行信息集成和功能合理优化、整合的基础。

2. 系统结构紧凑

系统结构更加紧凑,数字化电气量监测系统具有体积小、重量轻等特点,可以有效地集成在智能开关设备系统中,按变电站机电一体化 设计理念进行功能优化组合和设备布置。对一、二次设备进行统一建模,资源采用全局统一命名规则,变电站内及变电站与控制中心之间实现了无缝通信,从而简化系统维护、配置和工程实施。

3. 设备在线监测

智能化变电站一个区别于传统变电站的重要功能就是实现广泛的在线监测，这样可以使网络设备的检修更加科学可行，通过在线监测技术，有效及时的获取电网的运行状态，各种智能化装备的运行参数和故障数据以及信号的回路，智能化变电站中一般不存在没有被有效检测起来的功能单元，这样在整个变电站的运行中，设备的检修可以方便很多，从而提高了系统的运行效率。

二. 智能化变电站的结构

在变电站自动化领域中,智能化电气的发展,特别是智能开关、光电式互感器机电一体化设备的出现,变电站自动化技术进入了数字化的新阶段。在高压和超高压变电站中,保护装置、测控装置、故障录波及其他自动装置的I/O单元,如A/D变换、光隔离器件、控制*作回路等将割列出来作为智能化一次设备的一部分。反言之,智能化一次设备的数字化传感器、数字化控制回路代替了常规继电保护装置、测控等装置的I/O部分;而在中低压变电站则将保护、监控装置小型化、紧凑化,完整地安装在开关柜上,实现了变电站机电一体化设计。 智能化变电站自动化系统的结构在物理上可分为两类,即智能化的一次设备和网络化的二次设备;在逻辑结构上可分为三个层次,根据IEC6185A通信协议草案定义,这三个层次分别称为"过程层"、"间隔层"、"站控层"。

三. 智能化变电站的关键技术

1. 智能化一、二次设备集成技术

智能变电站中的一、二次智能化设备的集成技术是一个非常核心和关键的技术部分，其中涉及到了变压器和输配线路及开关设备等配套设备的保护，监测，控制和运行观测等等，这个过程实现了许多技术的集成和联合，并且大都是一次设备。在这个过程中，将这些设备集成化管理之后，体统的实体电网将会是一个智能化的有机整体，其中，对内部分具有控制，保护，诊断等功能，对外具有数字化，标准化并且可以发挥不同的功能，在这样一个智能化的系统的协调控制下，整个变电站就可以完成智能化电网管理的功能目标。

2. 全景信息采集及统一建模技术

智能化变电站的全景信息采集以及后期的统一建模技术也是智能化变电站区别于其他变电站的一个关键部分，这个环节主要是指信息的数字化，标准化，一体化的实现，即实现广域信息的统一管理，具体指统一的模型，统一的原始采集 ，统一的规范甚至统一的端口，为实现业务及信息一体化打下基础，智能化信息的采集系统与装置研究，利用基于同步综合数据采集同时适用于传统的变电站和数字化变电站的研究，利用基于同步综合数据采集同时适用于传统变电站和数字化变电站的新型测控模式，实现各类信息的一体化采集，包括与智能变电站有关的电源(含可再生能源)、负荷、线路、微电网的全景信息采集。此外还包括标准信息模型及交换技术研究，信息存储与管理技术研究，信息分析和应用集成技术研究，信息安全关键技术与装备研究，智能化变电站同步时钟推广应用研究等。

3. 设备系统模型的自动重构技术

变电站的设备洗头膏模型的自动重构技术是指建立自动化的监控系统，对智能设备的识别技术和自动建模技术，研究当智能装置模型发生变化时的系统自适应和系统模型重构技术；研究自动化系统对智能装置的模型进行校验，对智能装置的功能及其模件进行测试、检查的交互技术；研究当变电站运行方式发生变化时，智能测控和保护装置在线自动重构运行模型的方法，后台系统自动修改智能装置的功能配置和参数整定的技术；研究自动化系统在智能装置故障时对故障节点的快速定位、切除和模型自适应技术。

4. 间歇性分布式电源接入技术

当今世界，环保和节能成为了时代的主题，风能和太阳能作为清洁性的能源，都具有以下的特点，首先是丰富的能源的供给和低廉的价格，同时环保健康，但是这类能源会受到气象变化和生物活动的影响，清洁性能源具再生并网发电，也被称为是间歇性的电源可以通过间歇性分布式电源接入技术直接接入电网，将对电网的安全运行产生很大的帮助，另外，间歇性电源发电装置需按峰值功率设计投资，在能量波动大的情况下，装机容量的可利用率低。如何解决能量波动问题，是间歇性电源发展和利用面临的主要挑战。智能化变电站作为间歇性电源并入智能电网的接口，必须考虑并发展对应的柔性并网技术，实现对间歇性电源的功率预测、实时监视、灵活控制，以减轻间歇性电源对电网冲击和影响。

四. 智能化变电站的架构

1. 数字化变电站集成化

集成化是当代智能化变电站在技术化方面的主要发展方向，从过去传统的变电站到数字化的变电站，再到当今的智能化变电站，变电站的系统和设备的集成程度逐渐增高。数字化变电站是利用光纤技术和微处理技术优化变电站的间隔层的功能配置，这样可以控制和保护在运行过程中的各个系统，首先简化单个系统的结构，然后在此基础上数字化变电站内的所有自动化系统进行集成，就可以实现智能化变电站，这个过程要分为三个层次，过程层集成、间隔层集成和变电站层集成。

2. 综合集成智能化装置

智能化变电站要采用综合集成的智能化装置，数字化的变电站运用了集成的技术之后，全站范围内的数据交换可以通过网络实现，变电站与间隔层之间的现场距离大，数据的交换量大，实时性要求也高，需要与外部的互联网互动，数据的交换是点对点，首先简化单个系统的结构，然后在此基础上数字化变电站内的所有自动化系统进行集成，就可以实现智能化变电站，变电站的一二次设备的一体化智能化的集成，可以优化现阶段变电站的很多功能，可以充分执行的保护，控制，监视等功能，并将这些功能集成到高压设备现场。

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