智能化变电站运行维护技术研究

摘要：随着科学技术的发展，智能电网是电网领域的必然发展方向，它弥补了以往变电站的诸多缺陷。但是，因为智能化变电站技术中的诸如断路器等技术的研究还处于初级阶段，技术发展不成熟，再加上数字化后的电子设备由于其原有的技术特点，引发了许多运行维护以及相关技术方面的新问题。本文对智能化变电站运行维护技术着重进行了研究。

关键词：智能变电站；运行；维护；技术

中图分类号：U665文献标识码： A

一、智能变电站

智能变电站是普通变电站的改进，依靠先进的技术，采用低碳环保型设备，在数字化、网络化和自动化的基础上，能够对变电站的运行情况进行自动监控，采集相关信息，并加以计量控制，以保护变电站的安全，同时，智能变电站还具备智能调节、在线分析及协同互动等功能，作为智能电网中的重要节点，智能发电站需不断优化，及时完成程序的更新工作，从而有效降低运行的危险系数。

智能化变电站系统（如图1）可分为三个层次：(1)过程层，该层主要负责电能的变换、输送、测量及状态监测等工作，多由智能设备、终端以及合并单元组成，包含有一次设备及其他组件；(2)间隔层，主要是指二次设备，包括测控及继电保护等装置，负责与各种智能控制器和传感器之间的通信工作，即通过个间隔的数据作用于其设备上；(3)站控层，为了能够完全同时测量并控制多项设施以及整个变电站，从而能够更好地进行数据采集、操作监控，以方便保护信息管理，该层有诸多子系统，如通信子系统、自动化子系统以及对时系统等。

二、智能化设备特点

智能化设备不仅充分利用了储能、材料、电力电子、超导和微电子技术等方面的最新科研成果，而且大量使用先进的设备技术。不仅提高了电能质量，供电的可靠性，还提高了电力生产的效率；并且通过在电网和负荷特性之间寻找最佳的平衡点，以达到提高输配电系统的整体性能。

1、监测范围更广，覆盖整个发输变用点系统。传统的线监测系统其覆盖范围大多仅仅局限于变电站内的一侧设备。而智能电网在线监测系统则覆盖了包括了发电侧、用户侧和电网侧在内的几乎所有的状态信息，甚至可以监测家庭用户电器设备的状态。

2、传统的在线监测系统大多基于现场总线的通讯模式，是一种单向的主从式的通讯模式。而智能电网在线监测系统则基于高速、双向、实时、集成的通信系统和通讯规约。依赖于此智能电网可以获取设备的实时运行状态，以及系统中的用户参数和元件等状态信息，并对整个系统的状态进行评估。这些准实时数据的监测不仅可以实现电网的早期预警而且对掌握电网整体运行状况具有重大的意义。

三、智能变电站的技术特点

与传统的变电站相比，智能化变电站具有自身独特的特点，不仅可以实现采集数据的数字化、对系统进行分层和分布和实现信息的交互化和网络化，同时还可以对设备进行及时而有效的检修和维护，提高设备操作的技术水平和效率，使其操作向着智能化的方向发展。第一，按照61850规范和要求，统一对不同类型的信息对象进行建模，将技术不同且相互独立的各个管理和技术发展部门都纳入到变电站系统当中，以便使有关变电站的信息无论是在运行部门还是在管理部门都能够得到及时而充分的共享，实现信息的交互化和网络化。第二，通过制定61850进一步提高和规范了信息的标准，使得制造厂和IED之间能够和谐共处，实现设备的相互操作性。第三，传统的互感器逐渐被电子式的互感器所代替，避免出现铁磁共振以及互感器饱和开路现象的发生，大大提高了互感器的性能和工作质量。第四，为了降低甚至避免二次电缆现象所带来的危害性，智能变电站在缆线上做了调整，加大了对光缆的利用度，抛弃了传统使用的电缆。另外，变电站设备的智能化极大地提高了在线监测的效率和水平，使其功能得到了充分的发挥。

四、智能化变电站存在的问题

1、可靠性。用于智能化变电站的有源电子互感器由于具有有源模块及有源元器件等需要长期供电的结构部分，会在一定程度上影响其运行的可靠性。此外，用于高压输电网络的电子互感器由于受到高压电磁场的影响，其运行性能也受到影响，需要采取特殊的保护措施才行。而光学互感器的运行性能与外界温度等因素有着密切的关系，影响其运行稳定性；另外互感器内光纤与玻璃的连接部分也是故障多发区域，对其稳定性也能产生不良影响。

2、安全性。传统的变电站采用的通信方式是点对点形式，具有较高的安全性，是一种具有局部特征的交互机制。变电站使用的信息通信模式为对等模式，在局域网上可以实现全部IED的信息，任意一个IED受攻击，如果没有对信息进行有效地防护，就会给变电站系统带来很大的损伤隐患。因为变电站IED中没有点对点的连接，那么也就没有了装置之间的隔离点，这就需要用软件来完成隔离措施，所以，变电站的IED以及集中制体系就主导着系统的安全性。软件可以实现事件记录、闭锁、跳闸、软件控制等功能，信息安全机制对于整个变电站系统具有举足轻重的作用。在对等的交互模式下，这种安全体制就代表着安全性问题。

3、安装保护。智能化变电站的一些一次设备需要在室外安装智能汇控柜等保护设备。但是，智能汇控柜对于安装环境条件有着严格的要求，温度变化范围为-25℃~70℃，湿度不能超过90%。

四、智能化变电站运行维护技术的发展趋势

（一）运行维护技术的程序化程度加强

由于智能化变电站技术还存在很大的技术运行上的欠缺，所以在此基础上进行的智能化运行维修技术也存在较大的程序性故障。当前的智能化变电站的程序化操作技术，大多还是基于IEC61850协议构建的程序化操作平台。随着计算机技术的不断发展，这种传统的运作方式已在很大程度上得到改变，例如，传统的倒闸操作虽然已经实现了智能化，但由于计算机程序运行技术的发展还不能实现完全的程序化，所以在对操作票进行选择、执行和校验时，对人工还存在一定的依赖性。在今后的智能化变电站运行过程中，程序化操作的应用，将在很大程度上减少运行维修过程中对人工的依赖，这将不仅有利于维护技术效率的提高，还能在降低技术人员劳动强度的情况下，真正实现智能化变电站运维的程序化。

（二）运行维护技术的数字化程度加强

智能化变电站在运行过程中，其数字化技术的应用主要体现在变电站的信息体系框架能在分析变电站具体故障的情况下，通过计算机技术和具体的数学建模技术的应用，对故障产生的原因及故障解决措施进行数学建模，并将建好的数学模型传输给变电站设备管理的调度层，调度管理层通过对其维修意见进行审核，如果该建议符合设备维修的技术操作要求和标准，变电站的运行设备就会通过计算机技术的应用，进行自动化、数字化维修。具体来讲，智能化变电站运行维修的数字化功能的实现，有赖于运行维护人员对计算机及相关的设备自动化技术的应用，在对智能化变电站常见故障和事故进行分析的基础上，利用计算机程序进行建模，这样就促进了智能化变电站运行维护技术的数字化发展。

结语

电网智能化是我国电网向着现代化、自动化发展的必然选择，已有超过百座智能化变电站站在我国建成。智能变电站的维护是一项复杂的系统工程，它需要运维人员耐心认真、恪尽职守、严格按照智能变电站运行维护管理法规来操作。同时，智能变电站的维护管理需要运维人员不断加强技术的学习、在日常工作中不断严格要求自己，提高自己的业务水平。相信在不久的将来智能化变电站的运行维护技术将获得更大的发展空间和前景，智能化、数字化、程序化和动态化将成为运行维护技术今后的发展趋势。

参考文献：

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