智能电网中的智能化变电站研究

赵瑞辰

（国电南瑞科技股份有限公司南京211100）

摘要：随着社会的发展，人们对电网的安全经济运行和电能质量的要求也越来越高，随着科技的进步，电网采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备也越来越多，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，并根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策和协同互动等高级功能的变电站将成为外来的主流。智能化变电站将逐步成为智能电网的重要组成部分。

关键词：智能电网；智能变电站

前言

智能变电站是以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展的坚强电网为基础，利用先进的通信、信息和控制技术，构建以信息化、自动化、数字化、互动化为特征的统一的坚强智能化变电站。智能变电站是数字化变电站的进一步发展，更加适合现代化智能电网的发展需求。

一、智能变电站概念

社会在进步，传统的变电站已不能完全满足人们的需求，在高科技的推动下，智能变电站开始兴起，并广受欢迎。智能变电站是一种新的智能设备，涉及计算机、通讯、自动控制等诸多技术，功能齐全，除了自动采集信息，具备控制保护及自动检测的能力，更重要的是其还实现了在线分析决策，而且能够进行智能调节。

二、智能化变电站与数字化变电站的区别

智能化变电站与数字化变电站有密不可分的联系。数字化变电站是智能化变电站的前提和基础，是智能化变电站的初级阶段，智能化变电站是数字化变电站的发展和升级。智能化变电站与数字化变电站的差别主要体现在以下3个方面：

1、数字化变电站主要从满足变电站自身的需求出发，实现站内一、二次设备的数字化通信和控制，建立全站统一的数据通信平台，侧重于在统一通信平台的基础上提高变电站内设备与系统间的互操作性。而智能化变电站则从满足智能电网运行要求出发，比数字化变电站更加注重变电站之间、变电站与调度中心之间的信息的统一与功能的层次化。智能变电站在整个电网中的位置如图1。

2、数字化变电站己经具有了一定程度的设备集成和功能优化的概念，要求站内应用的所有智能电子装置（IED）满足统一的标准，拥有统一的接口，以实现互操作性。IED分布安装于站内，其功能的整合以统一标准为纽带，利用网络通信实现。数字化变电站在以太网通信的基础上，模糊了一、二次设备的界限，实现了一、二次设备的初步融合。而智能化变电站设备集成化程度更高，可以实现一、二次设备的一体化、智能化整合和集成。

三、智能变电站的特征

智能化变电站的设计和建设，必须在智能电网的背景下进行，要满足我国智能电网建设和发展的要求，体现我国智能电网信息化、数字化、自动化、互动化的特征。智能化变电站应当具有以下功能特征：

1、紧密联结全网。从智能化变电站在智能电网体系结构中的位置和作用看，智能化变电站的建设，要有利于加强全网范围各个环节间联系的紧密性，有利于体现智能电网的统一性，有利于互联电网对运行事故进行预防和紧急控制，实现在不同层次上的统一协调控制，成为形成统一坚强智能电网的关节和纽带。智能化变电站的“全网”意识更强，作为电网的一个重要环节和部分，其在电网整体中的功能和作用更加明显和突出。

2、支撑智能电网。从智能化变电站的自动化、智能化技术上看，智能化变电站的设计和运行水平，应与智能电网保持一致，满足智能电网安全、可靠、经济、高效、清洁、环保、透明、开放等运行性能的要求。在硬件装置上实现更高程度的集成和优化，软件功能实现更合理的区别和配合。应用FACTS技术，对系统电压和无功功率，电流和潮流分布进行有效控制。

3、高电压等级的智能化变电站满足特高压输电网架的要求。特高压输电线路将构成我国智能电网的骨干输电网架，必须面对大容量、高电压带来的一系列技术问题。特高压变电站应能可靠地应对和解决在设备绝缘、断路开关等方面的问题，支持特高压输电网架的形成和有效发挥作用。

4、中低压智能化变电站允许分布式电源的接入。在未来的智能电网中，一个重要的特征是大量的风能、太阳能等间歇性分布式电源的接入。智能化变电站是分布式电源并网的入口，从技术到管理，从硬件到软件都必须充分考虑并满足分布式电源并网的需求。大量分布式电源接入，形成微网与配电网并网运行模式。这使得配电网从单一的由大型注入点单向供电的模式，向大量使用端分布式发电设备的多源多向模块化模式转变。与常规变电站相比，智能化变电站从继电保护到运行管理都应做出调整和改变，以满足更高水平的安全稳定运行需要。

5、远程可视化。智能化变电站的状态监测与操作运行均可利用多媒体技术实现远程可视化与自动化，以实现变电站真正的无人值班，并提高变电站的安全运行水平。

四、变电站智能化系统的综合运用

变电站智能化技术的实践运用体现在很多方面，下文对控制和操作闭锁、微机保护、数据采集、无功电压就地控制几个方面进行简介。

1、控制和操作闭锁

控制和操作闭锁就是指操作人员可以通过CRT屏幕随时对电容器组投切、断路器、变压器分接头、隔离开关进行远程控制[4]。从而能够有效避免了系统由于故障导致的无法操作的问题，同时在系统设计时，应该保留人工直接跳合闸的措施。

2、微机保护

微机保护就是利用智能化技术对变电站内的电气设备进行保护，其中包括母线保护、线路保护、电容器保护、变压器保护等，通过安全自动装置对变电站的正常运行实施保护。同时通过对故障进行记录、对设备的定值进行修改等工作，在各种设备的保护的工作中积累经验。

3、数据采集

数据采集大致包括三个方面。第一，状态量采集：通过对断路器状态，隔离开关状态以及设备信号进行采集工作，同时将采集的数据信号以光电隔离方式输入系统，确保数据采集的完整性。保护动作信号则是通过串行口（RS-232或RS485）或计算机局域网的方式进行采集。第二，模拟量采集：通常情况下，变电站采集的模拟量以线路电压、电流、功率值作为首要采集数据。除此之外，还包括馈线电流，电压、频率，相位等电量的采集，同时也包括变压器油温，变电站室温等非电量的采集。模拟量采集的精度需要满足SCADA系统。第三，脉冲量采集：脉冲量的采集主要是针对脉冲电度表的输出脉冲，其内部也采用光电隔离的方式与系统相连接，通过计数器对脉冲个数进行统计，从而实现脉冲量的采集工作[5]。

4、无功电压就地控制

通常情况下，无功电压就地控制采用调整变压器分接头、电抗器组、投切电容器组的方式。在操作的过程中，可手动可自动，人工操作可就地控制，也可以远程控制。专门的无功控制设备是用于实现控制工作，同时也可以作为监控系统对保护装置的电压进行监控。

五、结束语

变电站智能化是未来变电站的发展方向，对变电站的监测系统集成以及变电站的信息平台进行智能开发，能够有效帮助变电站智能化技术的发展。该技术对于实现电网调度有着重要作用，对于电网的安全和经济运行水平的促进起到良好的保障作用，同时大大加强了电网的性能和可靠性，对保证电网的安全稳定具有重大的意义。

参考文献：

[1]段日新.变电站自动化系统的前沿技术[J].西北电力技术，2010，10（03）：156-157.

[2]吴沛东，王京阳.变电站自动化系统发展方向探讨[J].黑龙江电力，2011，05（02）：149-151.

[3]钟群超.智能能化在变电所中的应用[D].硕士学位论文.浙江大学，2012.

[4]吴忆，连经斌，李晨.智能变电站的体系结构及原理研究.华中电力，2011，3（24）.