摘要：随着我国社会经济与科学技术的快速发展与进步，数字化、智能化的变电工程越来越多，作为智能电网建设的焦点，智能变电站在电力流、信息流、业务流的基础支撑下，依据相关的电网规范、标准，实施了智能变电站规范化的建设标准，进一步明确了智能变电站的建设方向。
关键词：智能电网；智能变电站；电子互感器；数字通信同步
1 智能变电站的结构
1.1 站控层
作为变电站的控制层，站控层通过路由器、主机及其他人机交互设备相互连接而成。站控层的主要作用是完成对变电站的监测、异常情况进行报警及控制等。若变电站出现了相关的技术问题，则通过计算机可实现电能交换异常的实时记录，并及时给出相应的处理措施，处理完成后将结果反馈至远方的控制中心，以便于上级变电站进一步应对问题。
1.2 间隔层
间隔层可以理解为设备层和站控层的中间架构，主要由继电器、母线保护单元和测控设备组成。间隔层的主要作用是连接设备层和站控层，对重要设备进行监控和保护。在智能变电站转换电能的过程中，电能通过间隔层时的信息都将被测控单元记录，然后传输至站控层。继电保护操作可在间隔层中实现，并完成初步检测故障、闭锁等功能。
1.3 设备层
设备层是由控制柜和一次设备组成的电能接收和输入设备。智能变电站中最为核心的设备为TA、TV 和复合型传感器。其中 TA 主要采用Rogowski 型电流互感器，通过环形磁线来完成高阻抗下的测量电压和数字化输出功能。其中，VD装置的主要作用是对高压电路的带电情况进行检测，若高压线路带电，则通过 VD 装置即可完成对电气设备的闭锁，这样就能防止电气设备的带电操作而带来的线路安全事故。复合型传感器作为一种智能型的检测和监控设备，通过其可以实现对一次设备运行状态的实时在线监测。智能变电站的设备层也包含了许多一次设备，如变压器、电压/电流互感器等，通过这些设备可以实现电流的中转，完成智能变电站基本的输电和配电功能。
2 智能变电站技术特点
2.1 引入控制端
通过引入计算机终端，智能变电站就具有了智能的大脑：计算机终端系统能够根据实际监测到的电能运行情况在极端的时间内完成判断和处理，减小了由于突发事件带来的变电站故障，提高了供电可靠性。
2.2 分级控制技术的应用
基于电力安全生产准则的分布式控制技术，在站控层、设备层和间隔层实现了相对独立的分级控制模式，不但对减轻中央处理设备的负荷起到了积极作用，而且也使设备的使用效率得到了提高，降低了由于集中式控制而存在的潜在安全风险。
2.3 光纤技术的应用和电力装置的集成化
智能变电站通过使用光纤技术完成了站内各控制层的局域网管理，在控制中心至二次设备层之间及一次设备层内，信息实现了自由传播，且各层级之间数据传输的也更加稳定和可靠，同时由于光纤技术与计算机监控技术的配合使用，使得电能的监测和管理更加集成，节约了设备空间和安装成本，保证了设备在预定的时间内达到工作状态。
3 智能变电站技术的突出应用
3.1 一次变电设备的智能化
智能变电站技术的通过实现高压配电设备的智能化在一个小的范围内完成了智能电网的建设。基于智能传感器实时监控电力运行情况，实现全面控制电力设备并完成故障的自动化处理是一次设备智能化的主要目标。智能变电站技术通过对一次设备的一体化设计实现了监测和控制的一体化；将高压设备通过断路器相连接实现了一体化设计，将上述设备进行一体化设计后完成了分层控制设备的信息融合及管理。
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3.2 高级变电功能的实现
1）变电设备整体监测
智能变电站基于计算机终端，通过站控系统即可实现较为全面的设备监测，并可不间断地完成电力设备实时运行数据及各种智能变电装置运行信号的获取，同时监测到变电站的输入和输出状态，这样就减小了所采集的无效数据，提高了变电站整体的监控效率。同时我们还必须注意到当前由于技术水平有限，部分智能变电站中采用整体监测还有一定的困难，因此各变电站应根据实际情况选择关键的设备进行监测。
2）线路综合故障控制
通过采用先进的数据采集技术，智能变电站获得了巨大的信息源；基于强大的数据处理技术，智能变电站具备了强大的信息处理能力；借鉴在线处理技术及数据库模型技术智能变电站开发了状态监测及故障诊断系统，技术人员只需将变电站内设备正常运行时的参数和特性输入到数据库中，待系统运行后，可在一等的周期内完成站内设备实际工作状态具体而深入的监控和评价。
3）智能报警功能
智能变电站的报警功能是以其智能分析决策系统为基础的，分析决策系统在短期内即可完成对变电设备运行时的大量数据的分析和决策，查找到真正的故障信息，不但降低了误报率，而且提高了报警的准确度。同时，根据信号的强度分析决策系统还可判断故障的级别，从而起到了辅助终端计算机分析判断故障的目的。同时我们应注意到，经过分析和决策后的故障数据可根据数据来源进行反馈，并给出故障提示信息、故障级别及检修意见等一系列直观的数据，为了保证故障信息得到技术人员足够的重视，部分先进的智能变电站还设定了间隔报警机制，进行故障的定时报警。
4 对智能变电站应用的思考
4.1 电子互感器问题
作为智能变电站技术中的关键和核心，电子式互感器技术的应用解决了传统互感器电磁饱问题及二次断线出现的高电压危险，同时与传统互感器相比，电子式互感还具有体积小，成本低，安装简单，便于运输等优点。但目前智能变电站广泛采用的电子式互感器普遍存在电源管理及电源取电两方面的问题：虽然电子式互感器通过激光供能时无需外加电源，但若长时间置于室外恶劣的环境下，其远端模块及激光器的使用寿命都会受到很大影响，从而严重威胁了电子式互感器的稳定性和精度。在实际的工程应用中，可对电子式互感器及合并单元回路进行测量后确定异常光功率的阀值，并通过设置保护装置正常实测的光功率值来完成光功率阀值告警功能，若存在重要的光回路则可进行状态评估。
4.2 数字通信同步
智能变电站中所应用的电子式互感器标志着保护已进入数字化时代，作为数字化保护的关键技术之一，通信同步技术对实现保护的数字化具有重要的作用，若数字化保护发生了通信失步则其主要是由时钟同步源丢失、合并单元失步所引起的，同时，由于合并单元发送了间隔抖动也会引起差动保护的误动作。智能变电站中由于存在着许多常规互感器，这些常规互感器和电子互感器是同时应用的，因此主变压器高低压侧采样的差动保护及线路两侧的纵差动保护均需要依靠合并单元对信息的收集与分发，因此，电子互感器的合并单元与保护装置、智能操作箱将会因电路的转换、处理报文等延时问题影响合并单元的精度。因此，应加强研究如何在智能变电站中应用时钟同步装置，将时间时刻与卫星时间同步，且即使在失去卫星同步时间的状态下也能给出稳定的时钟输出，并采用冗余技术消除时钟切换过程中的抖动问题。
5 结语
综上所述，随着我国电网工程的建设进程不断加快，智能变电站也将得到进一步的发展与腾飞，通过不断地采用先进的科学技术，并结合数字化、智能化的各项技术应用，积极完善各项操作控制，使变电站的系统设置得到不断的强化、优化，进而推动智能变电站的快速发展。
参考文献：
[1]胡道徐，沃建栋.基IEC 61850的智能变电站虚回路体系[J].电力系统自动化，2010，34（17）：78-82.
[2]本社.Q/GDW 396―2009 IEC 61850工程继电保护应用模型[M].中国电力出版社，2010.
论文作者:麻海峰
论文发表刊物:《基层建设》2018年第28期
论文发表时间:2018/11/16
标签：变电站论文; 智能论文; 设备论文; 互感器论文; 技术论文; 故障论文; 间隔论文; 《基层建设》2018年第28期论文;