摘要：智能电网是促进可再生能源发展、实现低碳经济的核心。继美国之后，我国有望成为第二个将智能电网上升为国家战略的国家，智能变电站是伴随着智能电网的概念而出现的，是建设智能电网的重要基础和支撑。在现代输电网中，大部分传感器和执行机构等一次设备，以及保护、测量、控制等二次设备皆安装于变电站中。作为衔接智能电网发电、输电、变电、配电、用电和调度六大环节的关键，智能变电站是智能电网中变换电压、接受和分配电能、控制电力流向和调整电压的重要电力设施，是智能电网“电力流、信息流、业务流”三流汇集的焦点，对建设坚强智能电网具有极为重要的作用。
关键词：智能变电站；数字化变电站；电力系统
一、智能变电站技术内涵
1 数字化变电站与智能变电站
“数字化变电站”是指：变电站二次控制系统采用数字化电气量测技术；二次侧提供数字化的电流、电压输出信号；变电站信息实现基于IEC61850 标准的统一信息建模；站内自动化系统实现分层、分布式布置；IED 设备之间的信息交互以网络方式实现；断路器操作具有智能化判别特征。
“智能变电站”是指：由先进、可靠、节能、环保、集成的智能设备组合而成，以高速网络通信平台为信息传输基础，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、协同互动等高级应用功能的变电站。
由上可见，智能变电站与数字化变电站既有密不可分的联系，也存在重要差别。数字化变电站主要强调手段，而智能变电站更强调目的。与数字化变电站相比，智能变电站概念中更蕴含了两个方面的集成——物理集成和逻辑集成：
（1）物理集成。在智能变电站中，将属于相同一次设备的信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能集成到同一“智能组件”中；进一步，该“智能组件”可以内嵌到一次设备内部，构成“智能设备”。上述物理集成将逐渐弱化一次设备和二次设备的界限，强调一、二次设备的融合。站在系统的层面，这种物理集成真正体现了面向对象、功能自治的思想，有利于提高间隔功能的可靠性，降低运行和维护费用。
（2）逻辑集成。电力系统本质是一个互联的系统。仅依靠间隔、局部信息是难以在系统层面优化保护与控制功能的。为此，智能变电站同时强调逻辑集成，以构成面向系统的虚拟装置，实现就地、区域和全局功能的协调，支持具有在线决策、协同互动特征的各种高级应用。
在IEC61850 中，逻辑节点、逻辑设备、逻辑连接等概念支撑了IEC61850 标准的一个重要制订目标，即实现“功能可以自由分配”。在智能变电站中，物理集成和逻辑集成可以有机共存，正是对IEC61850 标准的充分实践。通过上述分析，可以得出数字化变电站与智能变电站的两个主要区别：
（1）在设备层面，智能变电站更强调智能一次设备概念。数字化变电站已经具有了一定程度的设备集成和功能优化的概念，而智能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。
（2）在系统层面，智能变电站更具备“全网”意识。数字化变电站主要从满足变电站自身的需求出发，而智能变电站则更强调满足电网的运行要求，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统一与协调，以在全网范围内提高系统的整体运行水平为目标。
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2 智能变电站与智能电网
显然，智能变电站的设计和建设，必须在智能电网的背景下进行。智能变电站应对我国智能电网信息化、数字化、自动化、互动化提供直接支撑。
2.1 在以数字化为基础的智能变电站中，如下技术正在走向成熟：高精度、小型化的非常规互感器技术，符合IEEE1588标准的千兆以太网交换技术，高精度（us 级）的全网高精度同步采样技术，以及具有“无扰恢复”（bumpless）和自愈能力的高可靠通信网络技术。这些技术的广泛采用将确保基础数据的准确性、完整性、及时性、一致性和可靠性，从而为智能电网提供数字化条件。
2.2 智能变电站系统是以IEC61850 作为主要的信息建模和信息交换标准。基于统一的标准，可以建立就地、区域以及广域保护、测量、控制的统一信息模型，实现统一的，满足实时信息交换要求的信息订阅/发布机制，实现智能装置的互操作、“即插即用”和实时信息交换，为智能电网准备信息化基础条件。
2.3 智能变电站中将部署很多具有高度功能集成的一体化智能装置，能够对三态数据（稳态数据、暂态数据、动态数据）进行统一采集和处理，从而大大提高智能电网对全景信息的感知能力，提高高级应用的精度和鲁棒性，实现自动化，互动化的目标。
2.4 由于非常规互感器的广泛采用一级基于统一信息建模，可更为方便地实现设备状态信息的采集、传输、分析和发掘，实施状态维修，实现变电站设备状态的监控、诊断信息与电网运行管理的双向互动，为实现资产全寿命周期管理打下坚实基础。
2.5 智能电网拥有更大量新型柔性交流输电技术及装备的应用，以及风力发电、太阳能发电等间歇式分布式清洁电源的接入。中低压智能化变电站允许分布式电源的接入，需要满足间歇性电源“即插即用”的技术要求。
二、智能二次技术
变电站二次设备用于实现对一次设备的控制、保护、监测、计量等功能。在传统的变电站内，继电保护、自动化、状态监测等设备自成体系，装置间信息交互较少。随着IEC61850标准的推广应用，站内二次设备以标准的方式进行数据建模和通信，实现了变电站内信息的高度共享，二次设备开始出现面向应用的融合：电子式互感器、合并单元、智能一次设备的应用，使站内电气量的采集方式、分合闸及开关状态信息传输模式发生了根本改变；站控层后台可以共享站内大量的信息，为各种高级功能应用打下良好的基础。可以看出，变电站二次设备正在由传统模式向智能二次设备模式过渡。智能变电站二次设备大体具有以下特征：通过装置自身的处理器，能够完成数据的采集、接收或处理，控制指令的接收或发送控制指令，实现装置自诊断、在线分析决策、协同互动等高级应用功能；能够对变电站进行风险评估、故障定位、故障自愈，并最终实现设备运行和供电可靠性的提高。
在智能变电站中，二次设备网络化、双套测控方案、在线式五防、网络通信监测分析及智能高级应用等一系列技术的引入，大大增强了智能变电站内数据的共享程度，极大地提升了变电站的信息共享性程度和智能化水平，降低了人为因素造成误操作的可能性。
结束语
经过几年的发展，数字化变电站技术已经十分成熟，业界也出台了较为完善的技术规范。大量现场工程的实践则积累了许多宝贵的运行数据和建设经验。以数字化变电站为支撑的智能变电站技术，借助站内统一的数据信息平台，引入设备状态检修、智能诊断、运行状态自适应、智能分析决策等一系列高级应用功能，大大提高了变电站的管理和运行维护水平，确保安全稳定运行。
参考文献
[1]吴小云.对智能变电站技术的探讨[J]广东科技，2011（10）.
[2]戎俊康.浅析智能变电站建设对继电保 护工作的新要求[J].中国电力教育，2011 （36）.
论文作者:曹效霞,权海亮
论文发表刊物:《电力设备》2017年第31期
论文发表时间:2018/4/16
标签：变电站论文; 智能论文; 设备论文; 电网论文; 信息论文; 站内论文; 功能论文; 《电力设备》2017年第31期论文;