变电站未来发展趋势—智能变电站

　　随着当下日益发展的大数据，物联网，云计算等信息技术的不断成熟，导致数字商业化模式不断涌现，智能变电站便是其中一种。那么智能变电站如何体现其智能性呢?智能变电站和传统的变电站比较，又具有那些进步解决了那些传统变电站的缺陷呢?首先我们需要了解传统的变电站构成结构，传统变电站一般是采用计算机技术，现代电子技术，信息处理技术和通信技术等较为成熟的网络技术，实现对二次设备的功能的重新排列组合，将全站的信息(如开关位置信息，备自投压板“投”，“退”等)然后通过二次设备实现对变电站的所有设备进行监控，测量，控制，调节。智能变电站实际就是通过现有的大数据，信息交换技术，将常规变电站升级改造，完成常規变电站的数字话(智能化)。智能变电站设计理念就是通过当下日益发展的大数据，物联网，云计算等信息技术将传统的变电站智能化。从结构上看，智能变电站与常规变电站有着相同的一次设备和保护配置，例如(母差保护，差动保护，零序保护等)，二者的区别仅仅是在实现保护的方式上的不同。从设备类型上来看，许多的智能组件与传统的变电站都有着相对应的联系，比如传统变电站当中的继电器操作箱便和智能变电站的智能终端相对应，传统变电站的电缆就与智能变电站的光缆相对应，而传统变电站中的三层两网，在智能变电站中也有相映的网络与之相对应。

　　变电站大致可以分为三层两网，分别是过程层，间隔层，站控层。

　　过程层设备包括隔离开关，电流/电流电压互感器、断路器、隔离开关等一次设备及其所属的智能组件和独立的智能电子装置所组成。过程层的功能大致是为间隔层服务，完成数据的采集，执行间隔层设备所发出的命令，对状态量与模拟量具有输入/输出的功能。

　　间隔层一般是指继电保护装置、系统测控装置、监测功能组成IED等二次设备。主要作用是实现一个间隔数据并作用于该间隔一次设备的功能，就是完成和各种远方/就地的输入输出、传感器和控制器通信功能。

　　站控层设备主要包括自动化站级监视控制系统，对时系统，通信系统，站域控制系统等。站控层设备具有完成数据的采集，监视，控制，闭锁操作以及同步量采集，实现对全站设备的监视，控制，告警以及各个设备的信息交互功能。站控层的主要功能是将变电站看做一个整体，可以在多台计算机或嵌入式装置中实现，也可以在一台计算机或嵌入装置中实现。实现变电站的数据和功能的高度集中。

　　从结构上看，智能变电站与常规变电站相比，主要是对传统变电站过程层和间隔层设备进行的升级，将一次设备给出的模拟量和开关量进行数字化。比如光纤传输替代了电缆传输过程，大大减少了冗杂的电缆线路，实现了过程层与间隔层设备之间的通信。也就是说间隔从保护装置不需要再接受电流互感器(CT)，电压互感器(PT)输出的交流模拟型号，只需要接受采样值(SV)或者GOOSE网络传输的数字信号，而且保护装置对外的联系也可以用数字信号通过GOOSE网将信息传递到目的地，简化了保护装置与对外联系的复杂程度。传统的变电站采用电流电流互感器(CT)，电压互感器(PT)这种常规的互感器设备，常规的互感器一般具有绝缘复杂，体积及重量较大，较重。电流互感器(CT)动态范围小，有磁饱和现象。电流互感器(CT)动态范围小有磁饱和现象，易产生电压互感器(PT)谐振，电流互感器(CT)二次不能开路。而智能变电站一般采用电子式互感器，电子互感器绝缘比较简单，体积小，重量轻，电流互感器(CT)动态范围小，无磁饱和现象，电压互感器(PT)无谐振现象。电流互感器(CT)二是输出可以开。相比之下，传统的电压互感器(PT)，电流互感器(CT)所存在的问题几乎都可以在新型的电子互感器上得到解决。而唯一需要担心的是，传统的电压互感器(PT)，电流互感器(CT)已经经过了时间的考验，而近年来新发展起来的新设备，其测量的精度，暂时特性，抗干扰能力，长期运行的可靠性，温度稳定性等问题，特别是光学互感器设备能否长期可靠的运行仍然需要时间检验。

　　从变智能变电站的智能性来讲，其智能性主要依托于过程网络。在常规的变电站之中一次设备和各种间隔层设备之间，一般通过大量的电缆线直接互联。电缆的用量和二次回路十分的复杂，不存在过程层网络的概念。而智能变电站对站内的设备的采样值要么通过常规的互感器加合并单元格(MU)，要么通过电子互感器实现数字化，组建采样值(SV)采样值光纤数字传输网络。一次设备的采样值通过智能终端完成数字化，后经GOOSE光光纤网络完成开关位置信息，控制信息的传输。过程层的网络，大大简化了传统变电战中复杂的二次回路电缆。通过文件配置和虚端子连接等进行管理并可实施监测链路状态。

　　智能变电站在传统变电站的基础上，对其过程层与间隔层进行升级，带来了回路设计，运行维护，试验检验和设备管理方面的变革。智能变电站取消了大部分的电缆连接，取而代之是设备之间采用信号软连接的方式。而这些连接信息以及变电站设备模型都保存在变电站及其配置文件中，带来了变电站的建设、技改、扩建二次回路，设计方式的重大变革。由于信号采用网络传输的方式，曾经传统变电站的现有运行操作，检修，试验都发生了很大的变化。比如软压板取代了硬压板;现场调试方法的变化;故障消缺带来的安措变化。主要体现在过程层数字化，采样值和开关设备就地实现数字化和信息网络传输。通过合并单元格(MU)实现电压电流数字化，一种是通过电子式互感器将数字信号直接给合并单元格(MU)，另一种通过常规的互感器加装合并单元格(MU)的方式实现模拟信号到数字信号的转换(目前最常利用方式)，最后采样值再以标准规范的方式传输给间隔层。(如智能终端将隔离开关位置开关信息，告警声音，变压器油温，导线温度、刀闸开关位置信息等进行就地数字化，最后以标准的数字方式传输到间隔层)如今我国的微机保护在原理和技术上已相当成熟，传统的变电站事故，主要是由于电路老化，接地造成的误动以及电流互感器(CT)特性恶化和特性不一造成的故障或者季节性切换压板出错等。而这些问题在智能(数字)化变电站中都能通过变电站的“智能”得到合理有效、高效可靠的解决。这些“智能”的变化带来的便是更合理，更有效的事故处理办法。

　　目前客户对电能的要求日益提高，常规的变电站往往要等事故发生之后才能进行处理，处理时间较长，已不能更好的保障用电质量满足客户需求。而变电站又是是电网系统中一个重要的组成部分，十分容易出现牵一发而动全身的现象，所以变电站和他的内部设备、设施都要具备高度的可靠性。所以要求变电站具有检测、管理并快速处理故障的功能，只有具备该项功能，才有效可以预防变电站故障的出现，即使出现故障也可以快速反应隔离故障从而减少停电时间，保证电网的高质量运行。智能变电站的智能主要体现在信息采集，传输，处理，输出/输入的过程中全部智能化。他最基本的特征-就是设备智能化，通过合并单元将模拟信号转化数字信号，完成通信网络化模型和通信协议一体化，直接网络平台将变电站的情况直观展现出来。自动化智能变电站运行管理，需要采用了先进的计算机技术，通信技术，控制技术;采用低碳环保的智能设备与材料，融入绿色的理念，将全站的信息数字化，通过通信网络平台网络化，信息标准化使得变电站对全站的监控操作更加集中和立体，事故处理更加迅速。智能变电站可自动完成设备的信息采集，监控，测量，控制，保护，计量和监测等工作，并根据需要支持电网实现自动控制，智能调节，在线分析，决策协同互动，实现电网合理高效的调控，从而合理有效的解决事故以及处理各种问题。

　　由此可见，智能变电站较传统变电站而言明显更具优势，也更符合客户的用电需求，根据以上比较我们可以得出结论-智能变电站是未来变电站不可阻挡的发展趋势!

　　作者简介：张荣(1998.10)，男，四川省广安人，成都市温江区 四川电力职业技术学院 电力系统继电保护与自动化技术专业，专科生 研究方向：未来变电站的发展趋势智能变电站

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文章名称： 变电站未来发展趋势—智能变电站

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