张华 鲍琳丽
（国网河南省电力公司检修公司 河南郑州 450000）
摘要:智能变电站是建设智能电网的关键环节和重要内容，一次设备的智能化是智能变电站与传统变电站的重要区别，研究智能变电站一次设备智能化技术具有重要的意义和价值。本文介绍了智能变电站的概念，分析了一次设备新技术取得的重要进展及其存在的问题，提出了智能变电站一次设备智能化的相关建议。
关键词：变电站；电气一次设备；智能化；问题；措施
一、智能变电站概念
智能变电站采用先进、环保、集成、可靠、低碳的智能设备，能够自动完成信息采集、测量、计量、保护、在线监测、自诊断等基本功能，支持电网实时智能调节、自动控制、协同互动、在线分析决策等功能。
二、智能变电站的结构
智能变电站设备分为过程层、间隔层、站控层。
（1）过程层：过程层的主要功能有电力运行实时的电气量检测；运行设备的状态参数检测；操作控制执行与驱动。
（2）间隔层：其设备的主要功能是汇总本间隔过程层实时数据信息；实施对一次设备保护控制功能；实施本间隔操作闭锁功能；实施操作同期及其他控制功能；对数据采集、统计运算及控制命令的发出具有优先级别的控制；承上启下的通信功能，即同时高速完成与过程层及站控层的网络通信功能。必要时，上下网络接口具备双口全双工方式，以提高信息通道的冗余度，保证网络通信的可靠性。
（3）站控层：其主要任务是通过2级高速网络汇总全站的实时数据信息，不断刷新实时数据库，按时登录历史数据库；按既定规约将有关数据信息送向调度或控制中心；接收调度域控制中心有关控制命令并转间隔层、过程层执行；具有在线可编程的全站操作闭锁控制功能；具有（或备有）站内当地监控，人机联系功能；具有对间隔层、过程层诸设备的在线维护、在线组态、在线修改参数的功能；具有（或备有）变电站故障自动分析和操作培训功能[1]。
过程层设备是联系一次设备和二次系统的桥梁，为间隔层设备提供一次设备的数据，执行间隔层和站控层对一次设备的控制、调节等功能。间隔层设备完成对一次设备的测量、控制、保护、计量、检测等功能。智能组件以测量数字化、控制网络化、状态可视化、功能一体化、信息互动化为特征，集成了过程层和间隔层的部分功能，具备测量、控制、保护、计量、检测中的全部或部分功能。高压一次设备与相关智能组件的有机结合构成了智能化一次设备，这种有机结合可以是独立运行的高压设备加外置的智能组建，也可以是高压设备内嵌部分智能组建再加外置智能组件，还可以是高压设备内嵌相关智能组件。智能组件是一次设备实现智能化的主要途径。
三、变电站一次设备的智能化
变电站设备主要包括变压器、断路器、互感器、母线等一次设备和变电站自动化系统、辅助系统、智能组件等二次设备。
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一次设备智能化是智能变电站的重要标志之一。采用标准的信息借口，实现融状态监测、测控保护、信息通信等技术于一体的智能化一次设备，可满足整个智能电网电力流、信息流、业务流一体化的需求。智能化一次设备通过先进的状态监测手段和可靠的自评价体系，可以科学地判断一次设备的运行状态，识别故障的早期征兆，并根据分析诊断结果为设备运维管理部门合理安排检修和调度部门调整运行方式提供辅助决策依据，在发生故障时能对设备进行故障分析，对故障的部位、严重程度进行评估。大规模间隙发电和分布式发电接入，要求电网具有很高的灵活性，而一次设备智能化是满足这种要求的重要基础。
把一次设备智能化的信息传输至信息一体化平台，建设变电站状态监测系统，智能变电站通过状态监测单元实现主要一次设备重要参数的在线监测，为电网设备 管理提供基础数据支撑。实时状态信息通过专家系统分析处理后 可作出初步决策，实现站内智能设备自诊断功能。
四、一次设备智能化存在的问题及解决方法
智能化一次设备依托于传感技术、监测技术、诊断技术、控制技术和微机技术的快速发展，但如何将这些新技术应用于一次设备中仍需要进一步研究。应用于一次设备的新技术需要承受外界环境干扰，其可靠性仍需要时间来验证。
智能组件承担测量、计量、保护、控制、通信等任务，这些智能组件安装在高压一次设备及其附近，面临各种强电磁干扰，严重威胁到智能变电站运行的稳定性，应加强对智能组件抗电磁干扰技术的研究。智能电子设备的使用寿命低于高压一次设备的使用寿命，且价格昂贵，从采用电力电子新技术及改善运行环境等方面考虑来提高智能电子设备的使用寿命，进而解决不等寿命问题。
新一代智能断路器的跳闸方式为基于IEC61850标准的GOOSE等快速报文传递跳合闸命令的操作方式，其可靠性仍需时间验证，且降低电弧对触头材料的侵蚀及运行能耗可提高运行寿命及工作性能。
有源电子式互感器的可靠性依赖于高压侧电源，发展自励模式的互感器可以提高运行的稳定性。光学电子式互感器易受温度的变化、电磁辐射等外界因素影响而削弱光学传感器工作的稳定性，发展全光纤型电子式电流互感器和磁旋光电子式电流互感器可提高互感器工作的可靠性。
针对电力电子变压器损耗大、可靠性低及电路结构复杂的问题，通过改进控制策略来改善电能质量，提高电力电子变压器运行的可靠性与稳定性。可控电抗器向着具有自我诊断能力方向发展。
5、结束语
新一代智能变电站在设计理念、工程建设技术、设备制造及检测技术方面取得了重大突破，一次设备智能化实现了信息流、电力流的合二为一，并为各种智能新技术在变电站的应用提供了开放的平台。
智能化一次设备的投入运行不仅提高了工作效率，且提高了电力生产的可靠性与稳定性。智能组件是智能化一次设备的核心器件，通过智能组件实现实时在线分析决策、先进的智能控制及调节、友好互动等功能。
一次设备智能化提高了信息检测的准确性及评价体系的科学性，通过分析评估采集到的数据可提前对可能出现的问题或安全隐患进行处理，具备自诊断功能，提高了设备及系统运行的可靠性，同时智能化建设也为安全维修带来了便利。
一次设备智能化技术的不断开拓，将极大地推动智能电网的快速发展。一次设备高度集成二次功能，具有统一的通信平台和标准的接口，结构紧凑，运行稳定，这也正是智能变电站发展的方向。
论文作者:张华,鲍琳丽
论文发表刊物:《电力设备》2016年第12期
论文发表时间:2016/8/26
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