摘要：随着智能电网建设的大力推进，智能变电站建设的步伐日益加快。作为支撑智能变电站的关键性技术，一次设备智能化被广泛关注。鉴于目前变电站高压设备智能化技术为充分体现国网公司“大运行”及“无人值守”的要求，如何合理确定可行的高压设备智能化技术显得尤为重要。
关键字：智能变电站；高压设备智能化：智能设备
目前智能一次设备有如下三种实现方式：“一次设备本体+智能单元+状态监测单元”、“一次设备本体+智能单元集成状态监测单元”、“一次设备机构本体集成智能单元和状态监测单元”。
1智能组件的含义
智能组件是高压设备智能化的关键部件，智能组件承担了高压设备全部或大部分的二次功能。可对智能组件作如下定义：由若干智能电子装置集合组成，承担与宿主设备相关的测量、控制和监测等基本功能。在满足相关标准要求时，还可承担计量、保护等功能。
智能组件是服务于高压设备的测量、控制、状态监测、计量、保护等各种附属装置的集合，包括各种高压设备控制器（如变压器冷却系统汇控柜、有载调压开关控制器、断路器控制箱等）及就地布置的测控、状态监测、计量、保护装置等。组成智能组件的各种装置，从物理形态上可以是独立分散的；在满足相关标准要求时，也可以是部分功能集成的。但是智能组件的发展趋势是功能集成、结构一体化。
智能组件具有以下三个属性：1）是一个物理设备；2）是宿主高压设备的一部分；3）由一个以上智能电子装置组成。在实际工程中，可以由多个独立的智能电子装置实现智能组件的功能，他们的集合可以称为逻辑智能组件，或分散式智能组件，但不宜把各独立智能电子装置称为智能组件。
2开关设备智能化技术
2.1断路器智能组件的功能
断路器智能组件需要完成如下功能：对断路器实现控制；断路器状态监测信息的采集；状态诊断功能；数据建模和通信符合IEC61850标准；信息交互功能。
2.2断路器智能组件实现方式
现阶段，智能化的断路器仍由“断路器本体+智能组件”构成，断路器智能组件常用lED包括：智能终端；测控装置；监测功能组主IED；局部放电监测lED；机构状态监测IED；SF6气体状态监测IED；选相合闸控制器；合并单元。
2.3断路器机构二次回路优化集成
断路器除了依靠智能组件来实现智能化外，还对本体控制机构实现精简优化，主要体现在以下几个方面：
1）优化断路器防跳回路
根据保护“六统一”的要求，仅采用断路器本体的防跳回路，智能终端操作回路中的防跳回路接线现场解除。针对这种情况，在智能一次设备设计过程中，可以优化仅保留一组断路器本体防跳回路，在智能终端操作回路中不设计防跳回路，优化智能终端内部二次回路，接线简单，提高回路可靠性及智能设备集成度。2）减少断路器辅助接点数量
智能化的断路器由于智能设备采集断路器分合闸位置后，通过过程层GOOSE网络传输给相关的保护、测控设备，可大量减少辅助接点数量。
3）通过软逻辑实现断路器的总位置信号
智能化断路器可以利用智能终端的内部软逻辑来实现总分总合位置，通过GOOSE上传间隔层测控装置。
4）优化压力闭锁回路
根据保护“六统一”对断路器本体的要求，断路器压力低闭锁分合闸回路由本体实现，故可以优化取消智能终端操作回路内的压力低闭锁分合闸回路，简化装置内部接线，智能终端操作回路中仅保留重合闸压力低闭锁回路即可。
5）信号回路的优化集成
智能站配置了智能终端，且智能终端就地安装在GIS汇控柜内，智能终端采集断路器、隔离开关、接地开关的位置状态信号及GIS各种报警信号，利用GOOSE网络实现信号的远传和共享，所有的信号均可以在间隔层测控装置、站控层主机及调度端显示，常规站GIS汇控柜内的信号指示灯是沿用了控制屏时代的习惯，因此可以取消汇控柜内的信号指示灯和中间重动继电器。
6）电气闭锁回路的优化集成
智能站可通过过程层网络，采用GOOSE信息共享实现跨间隔的电气闭锁功能。对GIS本身仅需要实现本间隔的电气闭锁，这样可以大大减少辅助开关的数量，减少中间继电器转接回路，简化间隔内、间隔间配线，提高二次回路可靠性。
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7）汇控柜内模拟屏的优化集成
智能终端下放汇控柜安装，若智能终端带有液晶显示屏，则在智能终端的显示屏上可以本间隔的模拟接线，并可实现对本间隔断路器、刀闸的控制，因而可以取消汇控柜的模拟接线面板和断路器、刀闸的位置指示、控制开关
8）断路器远方就地、手分手合回路的优化
智能一次设备仅保留一套远方就地切换把手和手分手合把手，这样可以进一步优化回路，精简设备配置，便于运维。
3主变智能化技术
变压器智能化的含义是在变压器本体上增加相应智能组件设备，承担与宿主变压器相关的测量、控制和监测等基本功能。即智能化的变压器由变压器本体+智能组件构成。
3.1变压器智能组件的功能
变压器的智能组件有如下功能要求：主变本体信息的采集；冷却系统的智能控制；有载分接开关控制；主变本体非电量保护；主变状态监测信息的采集；状态诊断功能；主变各侧运行信息采集；数据建模和通信符合IEC61850标准；信息交互功能。
3.2变压器智能组件的实现方式
如上所述，智能组件一般由多个智能电子装置构成，即由多个lED构成。组成变压器智能组件的lED通常有如下几种：冷却装置控制lED；有载分接开关（OLTC）控制lED；测量lED；监测主lED
3.3变压器智能组件中lED的集成
变压器智能组件主要功能为本体测量、有载调压（冷却器）控制和状态监测。实际设计过程中可以将非电量保护、主变油温测量、绕组温度测量、有载调压控制、冷却器控制功能集成在主变本体智能终端实现，减少装置及lED配置的数量，优化集成，节省投资。测量lED完成与主变本体智能终端的通信，通过间隔层及站控层网络获取主变各侧设备信息及运行状态，以实现状态分析等高级应用功能。状态监测主lED收集各监测子lED的监测信息，进行分析处理后，将状态监测数据上传站内综合应用服务器。
4一次设备智能化标准二次接口分析
4.1智能变压器标准二次接口技术
智能变压器本体至智能控制柜的接线包括非电量保护接点、冷却器控制和有载调压控制三部分。有载调压机构通常为变压器厂家外购设备，建议保留原有的接线方式和习惯。
变压器本体瓦斯、温度、压力释放等非电量接点的数量是相对固定的，冷却器控制的接线相对简单，有利于实现标准化，建议采用标准的电连接器，即航空插头由本体端子箱引接至智能控制柜，再通过航空插头与本体智能终端连接。可减少智能控制柜内的端子排数量，减小柜体尺寸，减少现场敷设和接线工作量。
4.2智能组合电器标准二次接口技术
汇控柜与本体各机构箱间的二次接线由于接线多，端子排数量多，仍需占据较大的汇控柜空间。
由于机构本体至汇控柜内的接线由一次设备厂家完成，且该部分接线每根电缆的功能用途，芯线定义基本一致，故此部分电缆完全可以采用双端预制电缆实现，减少汇控柜内的端子排现场接线工作量。
1）本体与汇控柜之间二次接线标准化
从集成优化和可靠性角度出发，智能变电站建设中，利用航空插头连接，但航空插头方案缺乏统一标准，需由国网公司牵头制定标准化方案后方能推广，推广后将大大提升汇控柜接线的可靠性，节省布置空间。
2）电气联闭锁优化
智能变电站建设过程中，利用就地GOOSE跨间隔通信来实现GIS就地横向电气联闭锁功能，减少间隔间大量电缆连接，以及断路器、刀闸辅助接点的数量。
3）汇控柜内模拟面板的优化方案
智能变电站建设中，模拟控制面板采用液晶控制面板替代，以微机控制回路取代硬接线控制回路，大大节省面板空间。
5结束语
智能变电站一次设备在电网系统中发挥着不可代替的作用，是电网系统安全和稳定运行的关键所在，其主要效果有：第一，能够与电网系统中的其他设备进行互动管理。在实际运行过程中，智能一次设备能够及时反映设备的实际运行状态，还能在第一时间发现设备中存在的故障问题，为工作人员及时解决问题提供保障。另外，智能一次设备在电网系统中还能进一步优化电网设备的检修决策，在提高设备使用效率的同时，进一步降低企业的成本投入，为企业的发展建设提供资金保障。第二，智能一次设备还能与电网系统中的调度系统互动管理。一次性设备能够提供准确的故障模式，并及时向工作人员公布故障的发生概率，在提高调度系统客观性的同时，为调度系统的安全性提供保障。第三，智能一次设备在电网系统中的应用还能从根本上促进智能高级应用的发展。电网系统采用智能一次设备之后，工作人员会更加注重电网的可靠性发展，在提高电网系统智能化发展水平的同时，还能清楚了解设备的使用寿命，降低企业的成本投入。
参考文献：
[1]国家电网公司输变电工程通用设计110（66）～750kV智能变电站部分（2011年版），北京：中国电力出版社，2011．12
[2]陈松涛，变电设备智能化技术研究与工程应用[D]．江苏大学，2014
论文作者:张洁,冯伟,李明
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/9
标签：智能论文; 断路器论文; 设备论文; 本体论文; 组件论文; 回路论文; 终端论文; 《建筑学研究前沿》2018年第17期论文;