变电站智能化设计探讨

摘要：本文作者分析了国内外变电站的现状，介绍了变电站智能化改造设计的内容，供大家参考。

关键词：变电站；智能化；设计；探讨

中图分类号：TU984 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

智能变电站就是将信息技术、通信技术、计算机技术和原有的变电基础设施高度集成而形成的新型变电站，它具有提高能源效率、减少对环境的影响、提高供电的安全性和可靠性等多个优点。智能主要体现在：1）可 观 测-- 量测、传感技术；2）可控制--对观测状态进行控制；3）嵌入式自主处理技术；4）实时分析--从数据到信息的提升；5）自适应；6）自愈。本文在常规变电站智能化改造研究的基础上，实现常规变电站的智能化改造的实际应用。智能变电站以先进的信息化、自动化和分析技术为基础，灵活、高效、可靠地完成对输电网的测量、控制、调节、保护、安稳等功能，实现提高电网安全性、可靠性、灵活性的资源优化配置水平的目标。

1 国内外变电站的现状

国内变电站自动化技术经过数十年的发展，整体水平已经达到国际领先。新建变电站，无论电压等级高低，大多采用变电站自动化系统，许多老变电站也经过改造实现自动化。当前的数字化变电站从技术上来说，其突出成就是实现了变电站信息的数字采集和网络化信息交互，但是这对于智能电网的需求来说，还是远远不够的，一种新型的变电站—智能变电站应运而生。

智能变电站是采用先进、可靠、集成、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，同时具备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。在智能电网技术的推动下，智能变电站将成为变电站建设的主流模式。

2 变电站智能化改造设计的内容

本文开展常规变电站智能化改造的可行性研究，着重解决在解决变电站综合信息化集成，光互感器、常规互感器匹配，常规变电站智能化过渡等智能化变电站发展过程中的核心问题，实现对常规变电站测控系统的全面智能化整合与提升。

常规变电站智能化改造主要包括以下内容：

2.1 数据的智能一体化集成

采用一体化技术，实现全站SCADA功能的全景展示，以模块化、开放化的设计思想，实现监控系统的智能化。将全站信息通过开放、规范的接口，进行统一建模，建立信息统一的存取平台，提供标准的DL/T860通讯功能（包括Server/Client通讯），为各种应用提供高效、可靠、稳定的一体化数据平台。依托该平台，系统除具备常规的SCADA功能外，还配置工具软件、状态检测可视化软件、报文分析等软件，具有一、二次系统顺序控制、智能告警、状态估计、故障综合分析、保信子站、电压无功控制、负荷优化控制等功能。

2.2 参数的智能化传输

采用模型映射与协议的无缝转换，实现远动装置由传统的实时数据上传向各种参数智能化传输的转变。一方面承担常规站的远动机功能，另一方面子站控制器实现与调度系统的无缝连接，完成IEC61850与IEC61970模型的自动映射管理，从而实现变电站与调度自动化主站系统的一体化建模。

2.3 数据建模及数据模板的智能转换

利用数据建模与数据模板转换技术，实现传统规约转换装置向智能型的转变。智能接口装置针对智能变电站内智能设备信息交互的功能需求设置，提供了将非标准的智能设备信息转换为符合DL/T 860（IEC61850）标准的信息模型的功能。对站内直流屏、电度表、巡检、电源、风机、空调、消防等子系统进行数据收集整合和IEC61850标准规范建模，实现变电站实时集成监控和优化管理，对外主要采用MMS通讯服务为其它站控系统提供数据，实现站内信息快速互动。

2.4 在线监测的智能集成

通过具备数据智能集成汇总功能的智能控制柜实现变压器顶层油温及油位、有载开关的测控、变压器在线监测相关数据以及（包括油中溶解气体分析、局部放电在线监测、铁芯接地电流监测等）智能集成；实现断路器、避雷器等设备在线监测数据（包括断路器分合闸线圈电流、时间、速度、行程曲线、SF6气体压力、避雷器泄漏电流、动作次数等），以及该区域的辅助系统数据（照明控制、振动告警等）的智能集成。

2.5 运行环境的智能监测

整合视频系统、变电站监控系统，实现运行环境远程监测与综合自动化系统、辅助系统等的智能联动，通过摄像头快速定位报警设备或报警区域，避免人为的现场定位不准确问题，同时能够确认火警及其严重程度；通过图像分析处理功能，发现变电设备漏油、异物缺陷，采集断路器、隔离开关的分合闸位置，对变电运行巡视及程序化操作提供智能辅助判断；同时实现视频系统与安防系统、照明控制系统的智能联动，实现人员非法入侵的全天候监视；集成户内外环境温湿度及气象监测功能，并与空调、排风、排水等系统智能联动，实现室内温湿度的自动控制、调节，并根据雨量及场区水位自动启动排水系统。

2.6 变电巡视智能化

通过在变电站三维模型上规划巡视路线的功能，充分调动巡视路线上的相关摄像头，根据巡视作业指导书所要求的巡视过程中的主要观察点，利用摄像头的预置位，实现在模拟线路上自动巡视的功能，并通过图像识别技术，发现一些明显的设备缺陷，起到辅助运行巡视的作用。

2.7 设备状态可视化

设备状态可视化就是基于自监测信息和经由信息互动获得的高压设备其它状态信息，通过智能组件的自诊断，以智能电网其它相关系统可辨识的方式表述诊断结果，使高压设备状态在电网中是可观测的。建立变电站变电设备三维全景展示模型，变电设备的主要技术参数、设备状态等均通过三维全景模型进行展示。变电站主要一次设备（变压器、断路器、避雷器、开关柜等）安装外置的在线监测装置，采集设备状态信息，同时结合设备运行信息（运行电压、电流、开断故障电流、动作次数等），通过在线监测中心专家系统分析，将设备状态在集控中心进行展示。

3 研究方案及难点

计划对需智能化改造的常规站设备、运行情况进行深入的调研，对国内的智能化变电站设备主流厂家及智能化变电站相关运行维护单位进行广泛调研，深入分析电网公司对变电站智能化的需求，研究智能化变电站的表达模式，并在此基础上建立一种智能化变电站系统架构，为智能化变电站实用化打下坚实的基础。

本文的实施方案如下：

4 预期成果和可能的创新点

计划对需智能化改造的常规站设备、运行情况进行深入的调研，对国内的智能化变电站设备流厂家及智能化变电站相关运行维护单位进行广泛调研，深入分析电网公司对变电站智能化需求，研究智能化变电站的表达模式，并在此基础上建立一种智能化变电站系统架构。

智能变电能够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能源的互动能力更强，信息的交换和融合更方便快捷，控制手段更灵活可靠。与常规变电站相比，智能变电站设备具有信息数字化、功能集成化、结构紧凑化、状态可视化等主要技术特征，符合易扩展、易升级、易改造、易维护的工业化应用要求。

5 结束语

变电站是电力系统中不可缺少的重要环节，它担负着电能转换和电能重新分配的繁重任务，对电网的安全和经济运行起着举足轻重的作用。尤其是现在大容量发电机组的不断投运和超高压远距离输电和大电网的出现，使电力系统的安全控制更加复杂，如果仍依靠原来的人工抄表、记录、人工操作为主，依靠原来变电站的旧设备，而不进行技术改造的话，必然没法满足安全、稳定运行的需要，更谈不上适应现代电力系统管理模式的需求。

参考文献：

[1] 变电站智能化改造技术规范，国家电网公司.

[2] 智能变电站技术导则，国家电网公司.