王芳
宜兴市电力勘察设计研究院有限公司 214200
摘要：智能变电站是采用先进、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，并可能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。基于此本文分析了智能变电站与常规站的不同之处。
关键词：智能变电站；常规变电站；智能系统
1智能变电站的特点
全站信息数字化。全站信息数字化指实现一次、二次设备的灵活控制，且具备双向通信功能，能够通过信息网进行管理，满足全站信息采集、传输、处理、输出过程完全数字化。主要体现在信息的就地数字化，通过采用电子式互感器，或采用常规互感器就地配置合并单位，实现采样值信息的就地数字化；通过一次设备配置智能终端，实现设备本体信息就地采集与控制命令就地执行。其直接效果体现为缩短电缆，延长光缆。比如500kV扬州北变电站全站控制电缆共用39公里，是常规站的1/3。
通信平台网络化。通信平台网络化指采用基于IEC61850的标准化网络通信体系，具体体现为全站信息网络化传输。变电站可根据实际需要灵活选择网络拓扑结构，利用冗余技术提高系统可靠性；互感器的采样数据可通过过程层网络同时发送至测控、保护、故障录波及相角测量等装置，进而实现了数据共享。
信息共享标准化。信息共享标准化指形成基于同一断面的唯一性、一致性基础信息，统一标准化信息模型，通过统一标准、统一建模来实现变电站内外的信息交换和共享。具体体现在信息一体化系统下，将全站的数据按照统一格式、统一编号存放在一起，应用时按照统一检索方式、统一存取机制进行，避免了不同功能应用时对相同信息的重复建设。比如CT的绕组减少一半，在一个设备间隔内相同级数CT的绕组可以用光纤串起来共享。
高级应用互动化。高级应用互动化指实现各种变电站内外高级应用系统相关对象间的互动，全面满足智能电网运行、控制要求。具有而言，指建立变电站内全景数据的信息一体化系统，供各子系统统一数据标准化规范化存取访问以及和调度等系统进行标准化交互；满足变电站集约化管理、顺序控制等要求，并可与相邻变电站、电厂、用户之间的协同互动。
2智能变电站的结构与常规站的区别
如图2-1所示与常规变电站相比，智能变电站通过设备或系统的物理集成呈现了以下的优越性：（1）一次设备智能化，实现了一次设备的测量数字化、控制网络化。（2）采样就地数字化，采用电子互感器代替常规互感器，具有更准确、高效、抗干扰强、安全、体积小、经济等特点。（3）光缆取代电缆，数字取代模拟，增加了过程层网络，通过合并单元、智能终端实现就地采集与控制，光缆取代大量长电缆，解决了电磁干扰问题，提高传输可靠性。（4）通信规约标准化，所有智能设备均按统一IEC61850建立信息模型和通信接口，设备间无缝连接，实现信息共享，不再需为不同功能建设各自的信息采集、传输和执行系统。（5）功能集成，设备简化，智能站采用苦控制就地化及信息的网络化使二次设备采样、执行和机构简化，促进了装置集成。通过GOOSE网实现各保护装置之间的信息的交互，使原来的端子概念消失，取代为GOOSE虚端子，逻辑回路取代大量继电器回路，软压板取代保护功能投切的硬压板，相应功能由软件内部的控制字设备来实现，也促进了装置硬件的简化。（6）实现调试手段变革，变电站现自动化硬件回路将减少，大量的二次电缆连接演变成虚端子、虚回路，常规变电站围绕纸质图纸，智能变电站围绕SCD文件，完全避免了原先对照图纸、依靠人力进行信息输入和现场接线的弊端。（7）提高运行自动化水平，降低建设成本，智能变电站在扩展规模时，只需在通信网络上接地符合规约的设备，无需改造或更换设备；在扩充功能时，只需新增功能软件，不需要硬件投资。
3简介500kV扬州北变电站220kVGIS智能系统
500kV扬州北变电站220kV系统扬州侧和泰州侧接线型均为双母双分段接线，本期共13回出线，2台主变，2台母联，4台分段。GIS智能设备采用一次设备配置智能组件形式，线路间隔合并单元、智能终端双重化配置，就地布置配电装置在场地智能控制柜内。采用直采直跳方式，220kV部分除保护装置外SV报文、除保护调闸外GOOSE报文统一采用网络方式、共网传输，220kV采用星型双网结构，每个间隔配置2台交换机。如图3-1所示：
因为采用双重化配置，GOOSE网和SV网均有A和B网，下面就A网进行分析。如2-1所示为间隔层信息流量图，为该线路间隔的信息汇总、分析、测量、测控、共享的中间层，交换机中接收来自该层的智能终端、合并单元的反馈信息，测控柜的指令信息，同时将这些信息分享到中心交换机。以线路的智能终端为信息的起点和终点进行信息的发送和接收，完成一次设备相应的动作。如图3-2所示。
图3-1
图3-2
智能GIS改变了常规GIS的组成结构，对原有的控制回路进行了精简优化，新增了智能终端、合并单元，状态监测IED等设备，减少了电缆，通信改为光纤，增强了抗干扰性，并且与网络设备的联系更加紧密。通过智能组件接收控制装置和继电保护装置的指令，机构箱完成开关设备的分合操作，并断路器相关参数进行测量；按照IEC61850建模将SF6气体密度及水分、局部放电、机械特性等监测项目的全部或部分内容（根据需要）传给交换机进行信息交互再根据需要传给后台机。
在目前阶段，智能断路器由常规本体和智能组件组成，而智能组件可根据工程实际需要进行选择。GIS智能终端具有软逻辑功能，使得开关的辅助接点大量减少，通过开入采集的位置信号可以很方便地用软件实现分合位置，并通过GOOSE发送，这样不仅省去很多接线的麻烦而且扩展GIS位置指示的数量。
4目前智能变电站发展情况
我国智能变电站的建设思路和理念在世界范围来说都是崭新的，且国内外都没有现成的经验和借鉴，只有通过试点来探索。
在一次设备方面，目前主要采用一次常规设备加智能组件实现，离完全的智能设备还有一些技术上差距，特别是传感器和绝缘上面的技术有待突破。在电子式互感器方面，我国电子式的设计和制造技术不断成熟，并且在试点工程中进行了应用。在高级应用方面，我国侧重于全站数据采用的信息一体化系统、顺序控制、源端维护、智能告警与分析、故障综合分析，设备状态可视化、站域控制等方面也有了突破性的发展。目前已初步建立了智能变电站的技术体系，为智能电网节电支撑奠定良好的基础。
参考文献
[1]何光宇、孙英云编著.《智能电网基础》中国电力出版社，2010.01.
[2]周晓龙.智能变电站保护测控装置[J].中国电力教育，2010.21.
[3]冯军.智能变电站原理及测试技术[M].中国电力出版社，2011.
[4]国家电网公司.智能变电站继电保护技术规范[S].
论文作者:王芳
论文发表刊物:《防护工程》2018年第31期
论文发表时间:2019/1/14
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