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摘要：智能变电站是在数字化变电站技术的基础上,对变电站信息进行了深层次的综合分析利用,侧重于一次设备状态监测及诊断分析；利用变电站中的各种高级应用,如智能告警、智能事故辅助决策；电力三态一体化的全景数据平台；新能源系统的接口及互动；辅助监视系统，灯光、门禁、消防、巡视系统等，实现变电站信息的智能监视、报警、事故处理、联动操作等。本文主要针对智能变电站工程中的电气自动化设计及应用进行简要分析。
关键词：智能变电站；电气自动化；设计；应用
1智能变电站接入系统方案设计
智能变电站的研究离不开电子自动化技术。变电站物质的属性电量及负荷一般需要汇入地下，防止伤害工人。智能变电站有效接地方案中，如果变电站的单一电极接地处发生故障，此时变电站的接地电压相对为零，三相线电压不变，非故障相对地电压而言将升高万倍。考虑到经济性和可靠性，电子自动化技术变压器运作过程中，中性点不直接接地，具体操作如图1所示。它具有如下三方面优势。第一，可以采集整理变电站的数据，且得到的电力数据是多路电压同步采集的数据和电流瞬时值。第二，电子自动化技术采集变电站数据后，能够处理数据，使其转换成变电站接地系统更容易识别的标准格式。第三，将变电站带电物质的属性和负荷传入监控系统。利用自动化采集监控变电站，实现变电站接地系统的智能化。
智能变电站接入系统方案的优势主要在于可以直接采集变电站的电压、电流瞬时数据，且自动化接入系统中的最佳配合接口——电子互感器接口。通过配合，自动化接入可以直接通过光纤实时接收变电站传感器输出的采样报文。如果接入采集的数据有失真或失步现象，转成数字数据传送后会干扰监测保护设备的判断，从而产生错误动作。此时，自动化应具有判别失效信号的能力，同时记录故障数据，确保数据传送更加真实有效，且输出的采样信息可保证数据的有效性和整体的采样响应延时等。
2智能变电站电气自动化设计分析
2.1设计原则
1990年以来，智能变电站自动化系统设计的原则逐渐由原来的保护、监控、录波、计费、通信、远动等功能，转变为主变压器、出线、母线、母联、分段开关等。智能变电站系统在这种“间隔”的设计思想基础上，体现信息采集和应用的“同步、全站、唯一、标准”的特征。
2.2智能设备的特征分析
现在实际运用中的智能设备特征，主要体现为“信息数字化、控制智能化和状态可视化”这3个方面。这在中国电力科学研究院颁发的《高压设备智能化技术分析报告》中可查到，其对智能设备的特征描述为：“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”。
2.2.1信息数字化
信息数字化是针对其通信功能而言,即高压设备本体的所有状态信号、控制命令均应转换为数字信号后通过以太网通信口与其他二次设备交互信息，该功能由附加的智能组件完成。信息数字化是智能设备区别于常规高压设备的重要特征，对于设计而言，高压设备至控制室、继电保护室的大量控制信号电缆被少量光缆所取代。
2.2.2控制智能化
控制智能化是体现设备智能化水平的一个重要指标。对开关设备而言，主要是对执行元件的控制。可采取引入电子逻辑器件、伺服电机等电力电子新技术，简化传统控制执行回路，简化开关设备与变电站控制键的联系，如实现网络化一键式智能操作、选相分合闸功能。让变电站倒闸操作安全快捷，能够有效地规避倒闸误操作的出现。同时，延长了开关触头寿命，提升了投资收益率。
2.2.3状态可视化
状态可视化是区别于传统高压设备的又一主要特征，它要求对高压设备中的温度、压力、密度，还有绝缘、机械特性及工作状态等数据信息集中采集，为实现电网设备状态的全寿命周期监测优化管理，提供基础数据以便支撑。
2.3网络结构
由于目前智能设备采用“一次设备+智能组件”模式，根据IEC61850系列标准。智能变电站体系分为“三层两网”，即“过程层、间隔层和站控层”3层；“过程层网络和站控层网络”2网的形式。在逻辑层次上，变电站通过过程层网络连接过程层、间隔层设备，通过站控层网络连接间隔层和变电站层设备，如图2所示。
2.3.1过程层和功能
过程层就是一次设备及二次设备的结合面，它是实现所有和一次设备接口有关的功能，也可以说是智能化电气设备中的智能化部分。主要功能：实时运行电气量检测，运行设备状态检测及操作控制命令执行。
间隔层和功能
汇总该间隔过程层的所有实时数据信息；实现对一次设备保护控制功能；实现该间隔操作的闭锁功能；实现操作同期和另外控制功能；针对数据采集、统计运算以及发出的控制命令都具有优先级别的控制；执行数据具有承上启下通信传输功能，还能快速完成和过程层与站控层的网络通信，上下网络接口具有双口全双工方式，以便提高信息通道冗余度，保证网络通信可靠。
2.3.3站控层和功能
站控层的主要任务是通过两级高速网络集合全站实时数据信息，一直刷新实时数据库，定时登录历史数据库；把相关数据信息送到电网调度或控制中心；接受电网调度相关控制命令再转间隔层、过程层执行；实现在线可编辑全站操作闭锁控制的功能。从发展角度来看，智能变电站只有一条数据总线。将过程层、间隔层的功能都集成在设备层中，以后的智能变电站网络结构，会将设备层、系统层统分为2层。
3智能变电站电气自动化技术的应用
实现变电站智能化得益于电气自动化技术。在电气自动化技术的推动下，智能化变电站的发展技术将趋于成熟，而电子自动化技术能够使变电站智能化。变电站电气设备的智能化是常规变电站的主要特质。变电站智能化意味着设备全面智能化，而接入系统的深入将全面载入电气自动化技术，从而监控变电所，全面控制升级后的设备。变电站智能化与人工智能不同。变电站智能化是将变电站设备原本的模拟数据经过自动化处理发生改变，之后通过变电站光纤网络进行传送。变电站智能化的体现不仅仅局限于处理电网数据，还能够了解设备的实时状态。电气自动化技术应用于智能变电站，能够更加全面地了解接入系统的安全性。
4结束语
综上所述，智能变电站工程作为电网的关键组成，其电气自动化技术设计是非常重要的，需要综合考虑其经济性、安全性、合理性，确保智能变电站工程建设质量。相关设计人员要在满足相应标准规范和设计要求的前提下制定科学的设计方案，全面考虑电气自动化工程技术应用及安全防护，为后续智能变电站工程检修、运营提供便利，充分发挥出智能变电站工程应有的作用。
参考文献
[1]电气自动化技术在变电站工程中的应用[J].张沣.科学中国人.2017(08)
[2]电力系统中电气自动化控制技术的运用探究[J].柴虹.中国新技术新产品.2018(19)
论文作者:赵悦 夏淋
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第04期
论文发表时间:2019/6/28
标签：变电站论文; 智能论文; 设备论文; 数据论文; 功能论文; 技术论文; 间隔论文; 《当代电力文化》2019年第04期论文;