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摘要：随着电力系统的飞速发展，智能电网是我国电网发展的重要部分，智能变电站技术是智能电网技术中非常重要的构成环节，了解及认识智能变电站技术，对广大电力工作者有着重要的意义，本文介绍了智能变电站的概念，并对其系统结构及其与建设常规变电站各环节的差别进行了探讨。
关键词：智能变电站 系统结构 三层两网 常规变电站
目前我国变电站一次设备智能化技术水平低，设备检修模式主要为定期检修，供电可靠性受到影响。二次系统采用电量信息进行信息交换，使用电缆作为信息传输载体，每根电缆芯传输一个信息量，结构臃肿复杂、二次安装的工作量大，接线复杂，并且由于电缆承受一定的电压或电流，存在绝缘及外界磁场干扰的问题，导致二次系统自动化信息共享程度普遍较低且容易出现各种各样的异常情况和故障，以上问题都不能满足电力系统的飞速发展。而智能变电站的智能化一次设备的状态检修及二次系统信息完全数字化，信息传输媒介光纤化可以从根本上解决上述问题，所以智能变电站将是未来电网变电站的发展趋势。并且随工业级网络通信技术、集成应用技术、电子及光电采集技术、特别是IEC-61850（对应国内版本DL/T860）标准的颁布，智能变电站技术也具备了基本应用基础。
1 智能变电站的概念及技术特征
智能化变电站是由智能化一次设备（电子式互感器、智能化开关等）和网络化二次设备分层（过程层、间隔层、站控层）构建，建立在IEC61850标准和通信规范基础上，能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。
其主要的技术特征如下:
1）各类数据从源头实现数字化,真正实现信息集成、网络通信、数据共享。在电流、电压的采集环节采用智能化电气测量系统,如光电/电子式互感器,实现了电气量数据采集的智能化应用,并实现了由常规变电站的装置冗余向智能化变电站的信息冗余的转变,为实现智能电网的应用提供基础。它打破常规变电站的监视、控制、保护、故障录波、量测与计量等功能单一、相互独立的装置模式、改变了硬件重复配置、信息不共享、投资成本大的困局，实现了变电站由原来分散的二次系统装置，转变成为信息集成和功能合理优化、整合的智能化设备。
2）系统结构更加紧凑,数字化电气量监测系统具有体积小、重量轻等特点,可以有效地集成在智能开关设备系统中,按变电站机电一体化设计理念进行功能优化组合和设备布置。对一、二次设备进行统一建模,资源采用全局统一命名规则,变电站内及变电站与控制中心之间实现了无缝通信,从而简化系统维护、配置和工程实施。
3）变电站设备实现广泛在线监测,使得设备状态检修更加科学可行。在智能化变电站中,可以有效地获取电网运行状态数据、各种智能电子装置IED的故障和动作信息及信号回路状态。智能化变电站中将几乎不再存在未被监视的功能单元,在设备状态特征量的采集上没有盲区。设备检修策略可以从常规变电站设备的"定期检修"变成"状态检修",这将大大提高系统的可用性。
2 智能变电站的系统结构
智能变电站采用先进、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。而智能变电站以上功能由智能变电站中的“三层两网”技术实现。
三层是指智能变电站自动化系统的结构在逻辑结构上可分为三个层次,根据IEC61850通信协议定义,这三个层次分别称为"过程层"、"间隔层"、"站控层"（见变电站三层结构图）。
其意义如下：
1）过程层包含由变压器、断路器、隔离开关、电流/电压互感器等一次设备和智能组件构成的智能设备、合并单元和智能终端，完成变电站电能分配、变换、传输及其测量、控制、保护、计量、状态监测等相关功能。根据电网相关导则、规范的要求，保护应直接采样，对于单间隔的保护应直接跳闸，涉及多间隔的保护(母线保护)宜直接跳闸。智能组件是灵活配置的物理设备，可包含测量单元、控制单元、保护单元、计量单元、状态监测单元中的一个或几个。
智能变电站三层结构图
2）间隔层设备一般指继电保护装置、测控装置、故障录波等二次设备，实现使用一个间隔的数据并且作用于该间隔一次设备的功能，即与各种远方输入/输出、智能传感器和控制器通信。
3）站控层包含自动化系统、站域控制系统、通信系统、对时系统等子系统，实现面向全站设备的监控、控制及信息互换功能，完成数据采集和监视控制(SCA—DA)、操作闭锁以及同步相量采集、电能量采集、保护信息管理等相关功能。站控层功能应高度集成，可在一台计算机或嵌入式装置实现，也可分布在多台计算机或嵌入式装置中。
两网是指站控层网络和过程层网络，间隔层设备跨两个网络（见变电站二次系统结构图）。其信息分类有：站控层/间隔层MMS、GOOSE功能；过程层SMV、GOOSE功能。
智能变电站网络结构图
1）MMS功能，主要实现设备和后台之间实现数据的交换，规范不同制造厂家的设备之间具有互操作性，属于站控层部分。
2）GOOSE功能，主要实现设备与设备之间进行数据的交换，属于间隔层部分。
3）SMV（也称SV）功能，主要用来进行采样值的传输，属于过程层部分。
智能变电站的三层两网”技术基本取消了硬接线，所有的开入、模拟量的采集均在就地完成，转换为数字量后再通过标准规约从网络传输；所有开出控制也通过网络通信完成；继电保护的联闭锁以及控制的联闭锁也由网络通信（GOOSE报文）完成，取消了传统的二次继电器逻辑连接；并且所有数据的共享都能通过网络交换完成。
3.与建设常规变电站各环节的差别
1）设计的不同
智能变电站的设计是对虚端子及全站系统配置文件（SCD）进行设计；而常规变电站是对设备实际端子电缆连接图及设备实际逻辑接线进行设计。
2）调试的不同
智能变电站是调试人员使用笔记本进行抓报文调试；而常规变电站是调试人员用螺丝刀、万能表对每个信息量进行点对点调试。
3）留档的不同
智能变电站运行需要有SCD及虚端子图等资料；而常规变电站则需要电流、电压回路、控制信号回路图及现场端子接线图等施工、竣工图。
4）维护的不同
智能变电站的一次设备的检修是状态检修，对应二次设备使用的是检修压板；而常规变电站一次设备的检修是定期检修，对应的二次设备使用的是出口压板。
5）运行的不同
智能变电站的运行平台为一体化平台，通信注意的影响是断链的影响；而常规变电站运行的平台是多系统切换，通信需考虑通讯或通道不通的问题。
4.结语
本文对智能变电站的技术特征，三层两网系统结构及与常规变电站不同环节的差异进行了探讨。随着电网的不断发展，智能变电站较常规变电站在许多性能上都有着显著的提高与改进，将会是我国变电站自动化技术的发展方向和必然趋势。深入的了解及学习智能变电站相关的知识和技术，将对电网日后的建设有着重大的意义。
参考文献
[1]刘辉，蒋晔，黄蕙，黄林，曾治安，张挺柏.智能变电站技术特点分析.中国电力教育. 2012(3):139-139.
[2]郭瑞，田浩宇.智能变电站功能架构及设计原则探讨.科研. 2015(24):262-263.
论文作者:李小红
论文发表刊物:《电力设备》2016年第10期
论文发表时间:2016/7/23
标签：变电站论文; 智能论文; 设备论文; 功能论文; 电网论文; 系统论文; 常规论文; 《电力设备》2016年第10期论文;