智能变电站与常规变电站对比研究

摘要：智能变电站是智能电网的重要组成部分，有必要对其进行深入的研究。首先介绍了常规变电站的不足，包括互感器、信息共享、互操作性、扩展性等方面。进而对智能变电站在这些方面的优势进行了说明，认为智能变电站可以有效的解决这些问题，特别是在信息化方面有巨大的优势。

关键词：变电站；智能变电站；智能电网

中图分类号：U665.12 文献标识码：A 文章编号：

0 引言智能电网作为我国的“十二五规划”的重要内容，受到了国内外的广泛重视。作为智能电网的重要组成部分，智能变电站相关标准已经确立，并且在国内建立了一批智能变电站的示范工程。作为未来电网重要的组成，相关单位和专家学者都进行了大量的研究和实践，取得了大量有益的成果[1-3]。智能变电站涉及到电力系统自动化、微电子、网络通信、电力电子、计算机等多个技术领域，同时变电站的智能化运行也是实现电网智能化的基础环节之一。

1 常规变电站的不足大量IED（Intelligent Electronic Device，智能电子装置）的采用是变电站自动化发展的结果，如监控、测量、保护、电能质量等系统都是有大量IED组成。IEC对于变电站自动化系统的定义是在变电站内提供包括通信基础在内的自动化，其功能是变电站必须完成的任务，这些功能包括控制、监视、保护等。当前常规变电站中，特别是自动化系统中存在一些不足，可以概括为以下几个方面。1)互感器方面当前的常规变电站，广泛采用以电磁式互感器为代表的常规互感器。由于常规互感器自身特性的限制，难以做到互感器同时满足测量和保护的需要，因此测量与保护需要从不同的线圈获取电压和电流。以电流互感器为例，常规的电流互感器分为保护级、计量级等不同的等级，测量、计量、保护需要从不同的二次线圈获取电流。

2）信息共享的障碍变电站内的信息，主要有四大类：一是系统运行信息，包括电压、电流、频率等；二是设备状态信息，如设备是否投运，断路器、隔离开关开合等；三是设备异常信息，如装置异常、回路异常等；四是事故信息，如保护动作、断路器跳闸等。在常规变电站中，这些信息的共享都存在障碍，首先由于互感器的原因，导致电流、电压等回路相互独立，相互之间难以满足对方的需要；其次是测控、计量、保护分属不同的专业管理部门，因此长期形成了各自独立的工作模式。最后，各个系统之间也相互独立，之间的通信和应用缺乏统一的建模规范，因此，虽然各个系统最终都要与电网控制中心（一般为调度中心）保持通讯，但站内各系统之间却一直独立，存在信息共享的障碍。

3）二次设备之间无互操作性二次设备，主要包括互感器、控制、测量、保护以及站控层设备。在这里主要探讨的是保护、控制等IED设备。在变电站自动化的最初规划中，便制定了IED设备之间的互操作性，即在同一网络上或通信通道上能够工作，实现信息和命令的共享。然而由于二次设备之间缺乏统一的功能和接口等相关规范，采用的通信标准也并不一致，以及不同厂家对于规约的理解和实现不同，至今难以实现二次设备之间的互操作。

4）系统的扩展性差系统的扩展性差，是常规变电站长期存在的问题，当变电站发展到一定阶段，或者运行到一定时期时，需要对二次设备进行更换或增加，这时所进行的工作往往与重新建设的工作量相同或者更大。大量的电缆需要更换、通信协议需要重新调试校验、有时甚至要改动系统的数据库以满足新设备的需要，这些都给运行人员带来了巨大的工作量和工作难度，有时甚至无法完成。

2 智能变电站的特点智能变电站是指采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息化、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，并可根据需要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。为了解决常规变电站存在的这些问题，智能变电站从基础设备开始，进行了大量的变革，下边就智能变电站的特点进行介绍。智能变电站在数字化变电站技术上进行的改进与完善主要有：

2.1 智能高压设备传统的变电站自动化，以及已建设投运的数字化变电站，在其数字化方面，都是表现在二次设备的数字化和智能化。而一次设备的智能化的重视明显不足，采用的方法一般是智能终端与传统断路器/隔离开关相配合，无法达到智能控制的要求。为了解决这些问题，智能变电站对一次设备进行了智能化，因此智能高压设备的应用称为智能变电站的重要标志，一次设备的可靠性高和免维护成为了智能变电站的重要优势之一。智能高压设备主要由高压设备、传感器或控制器以及智能组件三部分组成。此外，内部结构可视化技术，如可移动探头、红外监测窗口等，可以在不影响内部绝缘和密封的前提下，实现内部监测。以状态检修为例，常规变电站设备的状态检修的状态监测方面，主要依靠人工来完成，如探听声音、观察异常、绝缘试验、色谱检验，必须依靠人工操作与离线检测。为了提高对状态的监测程度，就要加强人员工作量。智能高压设备可以将离线检测改为在线监测，实时完成对自身运行状态的检查，在出现异常和故障自动告警。再以智能断路器为例，其不但具有断路器的基本功能，还具有检测和诊断等辅助功能。智能断路器还实现分、合闸相角控制，实现选相跳、合闸。从而削弱了跳合闸、尤其是重合于故障对系统的冲击，提高了电力系统的稳定性。

2.2 统一的建模与信息平台解决统一建模和信息平台问题，可以解决信息共享、互操作性以及扩展性等多方面的问题。统一的平台可以实现信息的共同使用和多方向传递，为互操作创造条件，基于同一平台的设备，可以方面的随时进行接入，不再存在扩展性差的问题。为了解决常规变电站系统多、信息复杂、交互性的问题，一体化平台集成的SCADA、能量采集、故障录波、信息管理等，并操作票、倒闸操作及五防闭锁的程序化操作与控制，实现运行与调度的统一、状态监测与全寿命周期管理的统一。

IEC61850标准（我国为DL/T860）采用了面向对象建模的思想，使信息模型脱离了具体的通信协议，进而实现统一建模。为了实现对变电站设备的统一管理，变电站建模需要描述一次拓扑并依次划分为变电站、间隔、设备等不同层面。IED的相互通信依靠通信系统，通信建模不是分层结构，因此可以实现跨越子网与IED建立逻辑连接。而变电站内的信息是按照功能建模，用于描述不同的逻辑节点。站间信息主要用于描述需要相互交换的信息，例如差动保护、跳闸命令等。变电站与新能源之间的信息模型等各种新模型的建立，为智能变电站的站内、站与站之间、站与系统之间的通信与互动创造了条件。

4 结语智能电网是电网发展的必然，而智能化变电站是智能电网的重要组成部分，也是体现其智能化的关键部分。从智能变电站与常规变电站的对比中可以发现，智能变电站突出解决的是常规变电站中长期存在的信息获取、传递、共享、使用方面的问题。因此可以理解为，智能变电站是建立在信息化网络化基础上的对于常规变电站的巨大革新与进步。

参考文献：王璐.智能变电站过程层组网分析与应用[J].电力系统保护与控制，2012，40(2)：141-144,150.高东学 智全中 朱丽均 梁旭.智能变电站保护配置方案研究[J].电力系统保护与控制，2012，40(1)：68-71.丁腾波 林亚男 赵萌.智能变电站虚拟局域网逻辑结构划分方案的研究[J].电力系统保护与控制，2012，40(1)：115-119,155.

作者简介： 孟凡辉（1976—），男，2005年毕业于东北电力学院电气工程及其自动化专业，工程硕士学位，工程师，从事用电营销管理工作。