摘要：近几年来，我国提出了建设坚强智能电网的电网发展模式。智能变电站的建设是智能电网的重要组成部分，变电站的智能化是电网智能化的基础。实现变电站智能化主要由两部分组成，一是建设智能化变电站，二是通过变电站的智能化改造把已经运行的常规变电站改造成为智能变电站。
关键词：变电站；智能化改造；优势
引言：智能电网建设对我国能源战略有着重要作用，从经济上来考虑，通过对常规变电站进行智能化改造能够为企业创造最佳的经济效益。在变电站的智能化改造过程中，关键是对传感器、变压器以及断路器进行智能化改造。传感器、变压器以及断路器的智能化改造主要是指在一次设备中加装智能组件，对设备的运行状态进行监控，从而实现科学控制设备，达到提高设备可靠性的目的。智能组件一般将计量、监测、控制功能集成在一起，能够对装入设备内部的传感器检测到的数据进行计算、分析，并将结果合成智能化信息，再通过过程层的交换网络将信息发送给站控层的监控主机，利用应用服务器处理信息，得到趋势预测和故障诊断的结论。
1智能变电站的优势
当前，常规变电站采用的是电磁式互感器、常规断路器等传统一次设备，在常规变电站，保护装置、测控装置和计量装置所具有的功能各不相同。保护装置测量到的故障电流往往远大于额定电流，有时甚至为额定电流的几十倍。而测控装置以及计量装置主要采集的是正常电流，电流的大小一般小于额定电流。因此，这几种装置对电流互感器的要求并不一样，而传统互感器无法实现同时满足不同测量范围及精度的要求。另外，常规变电站使用的变压器和断路器，其二次电缆布线非常复杂，信息传输过程中容易被干扰，一次设备自动化水平较低，制约着电网和设备的安全可靠运行。智能电网使用光学或电子式互感器，采用智能化的一次设备，能够有效避免常规设备的弱点，使用光信号和数字信号传送信息，而不是采用二次电缆传递模拟信号的模式，为变电站内的信息共享提供了基础。一次设备和二次设备之间实现双向通信，使得变电站信息能够交互共享、统一建模，将站内系统从孤立状态整合为统一的能够共享信息的整体，使站内、站与站之间、站与调度之间能够进行沟通互联互动。
2 变电站智能化改造内容及目标
根据国家电网公司建设统一坚强智能电网的战略目标，把常规变电站经过智能化改造成为具有数字化、网络化、标准化、互动化等自动化程度较高的智能变电站。由于当前存在大量的常规变电站，智能化变电站的建设中重要的一部分是把常规变电站智能化改造为智能变电站。因此，常规变电站智能化改造在智能电网建设中占据着重要的内容地位。国家电网公司在建设坚强智能电网的智能变电环节中，提出建设智能变电站的目标。
2.1 智能变电站的改造内容
一般认为，智能变电站是以数字化变电站为依托，通过采用先进的传感器、电子、信息、通信、控制、智能分析软件等技术，建立全站所有信息采集、传输、分析、处理的数字化统一应用平台，实现变电站的自动控制运行、设备状态检修、运行状态自适应、提高管理和运行维护水平。智能变电站中二次设备和一次设备之间用光纤代替了电缆、用电子式互感器代替了传统互感器、将传统一次设备改为智能一次设备，并且增加了合并单元与智能接口。与传统变电站相比，其结构设计紧凑、布局更加合理，占地面积小。使用价格低、质量轻的光纤，减少了有色金属的使用，有利于环保和节能。为了延长设备使用寿命，提高安全可靠性以及运行维护水平，对设备进行了寿命周期管理。智能变电站吸收了数字化变电站的优点，以数字化变电站为技术体系架构为基础，实现了一次设备智能化、二次设备网络化、信息交互标准化、运行控制自动化、设备的状态检修、经济运行与优化控制和智能告警等功能。
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2.2 变电站智能化改造后的运行状况
①智能化的一次设备是未来智能变电站的重要组成部分。光电技术的应用使其可以实现在线监测、智能控制、数字化接口等智能化功能。②可靠、实时、高效的网络体系是通信系统的关键之一。二次设备的网络化解决了变电站自动化系统内部以及其他系统之间的信息交换。③智能变电站内从过程层到控制中心均采用统一的IEC61850规约进行信息交互。变电站内各种设备的信息建模在IEC61850规约框架下进行，实现变电站内、外的信息交互和共享。④配有用于监测系统主设备的传感器，采集主设备的各种运行状态特征量，为状态检修提供数据，从而实现设备的状态检修。⑤如果变电站内主设备发生异常和故障，系统根据已经设定好的参数，对主保护进行保护动作，并记录下该时期发生的时间和情况，提供状态分析报告，给出故障原因及处理意见。⑥实现优化控制和经济运行，从全网的角度对对电网无功装置进行协调优化控制，提高电压合格率、改善电能质量、实现降低网损、达到系统安全经济运行和优化控制的目的。
3智能化变电站的集成化智能装置及其功能结构
数字化变电站在运用集成技术之后，全站范围内的数据交互通过光纤以太网实现。变电站层与间隔层之间现场距离长，数据交换量大，实时性要求高，需要与外部电网互联互通。而间隔层与过程层之间数据交换，不同间隔之间的数据交换，都是局限于变电站内，数据交换多是点对点，瞬时性的。若所有的间隔层设备与过程层设备之间的联系完全依赖于光纤网络，一旦光纤网络出现故障或受到干扰，间隔层与过程层之间的联系将非常不可靠，全站的所有自动化功能都可能因此受到影响而不能正常工作。
为了进一步减少变电站内元件（节点）数量，降低间隔层自动化功能对光纤网络的依赖性，将间隔层与过程层之间的联系从对光纤网络的依赖中解放，同时也为了进一步简化变电站的结构，本文提出了一种将变电站内过程层与间隔层一二次设备进行一体化、智能化综合集成的构想，并以此提出智能化变电站的架构体系。通过分析，认为该综合集成构想以及智能化变电站架构体系的实现，具有先进性，能够满足未来智能电网发展的要求。
变电站一、二次设备的一体化、智能化集成，指除了过程层的测量与控制执行等功能外，将目前变电站结构中间隔层的保护、控制、监视等功能也综合集成到过程高压设备现场，由就地安装的综合集成化智能装置，一方面直接作用于一次设备，另一方面通过标准化的接日并入全站唯一的光纤总线，进行各CIID之间，及CIID与变电站层的功能之间的信息共享与优化协作。
结束语：智能变电站能完成比常规变电站范围更宽、层次更深、结构更复杂的信息采集和信息处理，变电站内、站与调度、站与站之间、站与大用户和分布式电源的互动能力更强，更加方便快捷的信息融合和交换，更加可靠灵活的控制方式。适应了工业化要求中易改造、易扩展、易升级、维护方便的要求。
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论文作者:陈永刚
论文发表刊物:《电力设备》2018年第7期
论文发表时间:2018/6/27
标签：变电站论文; 智能论文; 设备论文; 电网论文; 站内论文; 常规论文; 信息论文; 《电力设备》2018年第7期论文;