智能变电站关键技术及其构建方式的探讨

[摘要]随着社会经济的飞速发展，人们对电能的要求也不断提高，为了更好地服务于经济和社会的发展，电网公司提出建设智能电网的战略思想。本文简要介绍对了变电站的发展阶段，重点阐述了智能变电站的关键技术及其构建方式。

[关键词]智能变电站；智能电网；关键技术；分布式电源

1.引言

随着我国经济的飞速发展，电力需求也不断增长，客户对电能的质量要求也越来越高，传统的电力网络已不能满足发展的需要和客户的要求。为了更好的服务经济和社会发展，智能电网的建设可谓势不可挡。而智能变电站作为智能电网的重要环节，不但为整个电网的安全稳定运行提供数据分析，同时也为智能电网的高效运行提供了技术方面的支持。因此，研究实现智能变电站的主要技术手段就非常有必要了。

2.变电站的发展阶段

我国变电站的发展经历了从传统变电站到智能变电站的发展阶段，中间经历了综合自动化变电站和数字化变电站。传统变电站保护设备以晶体管、集成电路为主，二次设备按照传统的方式布置。综合自动化变电站是随着微机保护技术和计算机通信技术的发展而产生的。利用计算机技术和通信技术对变电站的二次设备进行重新组合、优化，实现对变电站设备运行情况进行监测、控制和协调。数字化变电站则实现了整个变电站信息的网络化及断路器设备的智能化。如今的智能变电站则是实现信息采集、测量、控制、监测的全自动化，且可进行必要的自动调节，在线分析决策等功能。智能变电站的变电站本身具有高度的可靠性，同时它还能进行自我诊断和自我治疗，对可能发生的故障进行预测并作出快速反应。智能变电站收集的信息不仅能够实现站内共享，而且能够实现与电网中相应的高级系统之间的互动。此外，智能变电站还具有高集成度、低碳环保的特点，集成度高但功耗低的电子元件被广泛应用于各种设备中，采用新技术新工艺不仅降低了变电站的成本而且符合环保的要求。

3.智能变电站的关键技术

智能变电站将先进的科学技术应用到变电站系统的建设当中，通过对变电站相关信息的获取和共享，集成站内各种功能，实现变电站内各种功能的重构，提高了变电站的适应性和灵活性，增加了变电站运行的安全性和稳定性。但是，当前的技术并不能完全满足智能变电站建设的需要，还存在许多的技术壁垒阻碍智能变电站的建设。因此，要更好的建设智能变电站就必须突破各专业之间的技术壁垒，深入透彻的理解智能变电站内关键技术的内涵，从而更好的建设智能变电站。

3.1硬件的集成技术

以往的变电站的信息处理过程和数据计算机相关分析都是依赖中央处理器来实现的，各种功能运行的效果和质量很大程度上都取决于中央处理器性能的高低。这种设计存在很大的弊端，首先中央处理器能够集成的资源是有限的，而智能变电站需要对各种信息进行处理，因此它不能满足智能变电站对资源的要求。其次，中央处理器集成的硬件资源并不都是智能变电站所需要的，一些资源可能不可用从而造成资源的浪费。再次，嵌入式系统中操作系统的复杂性也使系统的测试的难度增加。随着电子学的不断发展，硬件系统的设计不断出现了模块化、集成化的特点，使得硬件设计可以针对不同的功能进行相应的模块化设计，硬件系统可以用来实现一些以前用软件来实现的功能，从而保障逻辑处理的准确性和安全性，提高设备的集成度，同时模块化设计也有利于智能设备的检修和升级。可见硬件的集成技术将为变电站硬件设计掀开新的篇章。

3.2软件的构件技术

软件系统在智能变电站中具有强大的功能，他不仅能够实现传统的信息管理功能而且能够实现站内状态估计、检测，远程维护等许多高级功能。所以软件构件技术的应用不可缺少。软件构件技术是灵活、实时的软件系统实现的基础。软件构件技术成熟运用的前提是较好的软件结构体系。在智能变电站中应用软件构件技术一方面可以提高智能变电站软件的效率和弹性，将低开发的成本；另一方面魁加强系统功能之间的互相配合，合理有效的对变电站内系统功能进行配置。

3.3信息的管理存储技术

信息系统的高度集成和数字化信息平台的统一使得智能变电站具有良好的经济性和外延性。同时使信息资源的共享和分配也有了相应的平台。但是，大量的信息的收集也为信息的实时传输到来了阻碍。目前，以太网的发展还不能满足智能变电站对信息的需求，所以信息的分级传输和存储就变得非常重要，信息的优先级传输和就地存贮的目的是为了实现信息循环数的准确性和安全性，对信息进行分层管理，根据不同的信息设置不同的安全保障策略，从而提高信息传输的安全性。

3.4分布式电源的保护控制技术

将分布式电源引入智能电网中，提高了智能电网的运行效率，增加了智能电网的灵活性，分布式能源接入电网后将对电网的频率、电压稳定等产生影响，所以如何保证在任何情况下继电保护系统都能对电网做出快速、可靠地保护是智能配电站面临的难题。分布式能源的保护策略有低压保护、全线速动保护、高频切机和低频减载等保护。分布式能源的控制重点主要是对并网进行控制，并网后会改变电网的供电配置格局，增加系统的不稳定因素。所以，必须使用自动同期控制和重合闸控制相结合的方式。

4.智能变电站的构建

4.1智能变电站的体系架构

智能变电站的体系架构功能应更加完善，更加符合变电站的技术要求。智能变电站高度集成的模块化硬件设计和分散控制的设计思路使得信息采集和各模块的分工协作得以高效完成，同时保障了硬件系统的可靠性。智能变电站紧凑的系统架构是变电站内的各项功能都发生了改变，通过硬件的集成和嵌入式系统软件构件技术的采用，使智能变电站的功能系统更加的灵活、安全和可靠，提高了变电站设备的集成程度和自我协调能力，使变电站系统的数字化、信息化程度有了很大提高，同时简化了系统的维护工作，减少了工程的实施成本。

4.2智能设备的设计和应用

智能设备是实现智能变电站的一项技术基础。智能设备是由多个高压设备和智能组件的组合形成的，这种组合可以由多种方式。智能设备的使用可以对变电站内的一次设备进行实施的监测，可以对一次设备的运行情况和故障类型进行判断和评估，从而利于设备的在线运行指导和维修。此外将智能设备应用到变电站中还可以减少变电站运行的管理成本，提高电网运行的可靠性。

4.3保护控制方法

传统的继电保护控制方法难以满足不断变化的智能电网的要求。分布式能源的接入后改变了电网的运行方式，而传统的保护控制方式不能适用这种改变，因此智能变电站需使用开放式的保护控制方法。开放的控制保护方法是指随着电网的运行参数的不断变化，按照一定的原则，对保护控制方法进行动态的调整，以保障不同状态下的安全运行。它需要制定不同层次的保护控制策略，针对不同的层次进行相应的控制和协调，提高对变电站系统内故障的反应能力，提高智能变电站的自动化水平和自愈性控制。

5.结语

目前，智能变电站的研究工作还不成熟，智能变电站还需要多阶段的努力才能建成。智能变电站的建立必须突破不同专业间的壁垒，将各个相关的专业知识和技术进行有效的融合，形成知识的整合，优化资源的配置。只有这样才能实现智能变电站易集成、易扩展、易维护的要求。