智能化变电站发展需求与现状

智能化变电站发展需求与现状

白雪松

（国网冀北电力有限公司秦皇岛供电公司河北秦皇岛066000）

摘要：国家电网公司计划在“十二五”期间新建约5100座智能变电站，对约1000座变电站进行智能化改造。变电站是电力网络的节点，它连接线路，输送电能，担负着变换电压等级、汇集电流、分配电能、控制电能流向、调整电压等功能。变电站的智能化运行实现智能电网的基础环节之一。基于智能电网的需求，通过对现阶段数字化变电站技术发展的分析，总结了智能化变电站特点和技术发展需求。

关键词：智能化；变电站；需求与现状

1变电站发展的几个阶段

变电站是电力网络的节点，它连接线路，输送电能，担负着变换电压等级、汇集电流、分配电能、控制电能流向、调整电压等功能。变电站的智能化运行实现智能电网的基础环节之一。变电站的发展经历了如下几个发展阶段。

1.1传统变电站

20世纪80年代及以前变电站保护设备以晶体管、集成电路为主，二次设备均按照传统方式布置，各部分独立运行。随着微处理器和通信技术的发展，远动装置的性能得到较大提高，传统变电站逐步增加了“遥测”、“遥信”、“遥控”、“遥调”的四遥功能。

1.2综合自动化变电站

20世纪90年代，随着微机保护技术的广泛应用，以及计算机、网络、通信技术的发展，变电站自动化取得实质性进展。利用计算机技术、现代电子技术、通信技术和信息处理技术，对变电站二次设备的功能进行重新组合、优化设计，建成了变电站综合自动化系统，实现对变电站设备运行情况进行监视、测量、控制和协调的功能。综合自动化系统先后经历了集中式、分散式、分散分层式等不同结构的发展，使得变电站设计更合理，运行更可靠，更利于变电站无人值班的管理。

1.3数字化变电站

近年来，随着数字化技术的不断进步和IEC61850标准在国内的推广应用，国内已经出现了基于IEC61850的数字化变电站。数字化变电站具有全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化、高级应用互动化四个重要特征。数字化变电站体现在过程层设备的数字化，整个变电站内信息的网络化，以及断路器设备的智能化，而且设备检修工作逐步由定期检修过渡到以状态检修为主的管理模式。

1.4智能变电站

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，但这对于智能电网的需求来说，还是远远不够的。国家电网公司在建设统一坚强智能电网的变电环节中，提出建设智能变电站的目标。智能电网中的智能变电站是由先进、可靠、环保、集成的设备组合而成，以高速网络通信平台为信息传输基础，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。智能变电站分为设备层、系统层。设备层主要由高压设备、智能组件和智能设备构成，实现IEC61850中所提及的变电站测量、控制、保护、检测、计量等过程层和间隔层的功能。

2智能化变电站需求

2.1智能化变电站含义。

智能变电站：是采用先进的传感、信息、通信、控制等技术，以智能化设备、标准化信息平台、高度集成一体化系统为基础，实现变电站实时全景监测、自动控制与保护、与站外系统协同互动等功能，达到提高变电站运行可靠性、优化资产利用、减少人工干预，支撑电网安全运行、可再生能源灵活接入与退出等目标的变电站。

2.2智能化变电站发展要求。

首先，应扩大数据采集数字化的范围，尤其是非能量流的采集，并在源端规范数据将其信息化、标准化。第二，为智能电网提供可靠、准确、充分、实时、安全的基础信息，最终达到信息描述数字化、信息采集集成化、信息传输网络化、信息处理智能化、信息展现可视化和生产决策科学化的目的。在信息安全方面，遵循电力二次系统安全防护有关行业、国家及国际标准，以保证站内与站外的通信安全及站内信息存储及信息访问的安全。第三，应以信息模型为手段，描述变电站实体和应用，并以之确定设备功能，以模型配置信息主导自动化系统的自动生成、设各自动校验、自动重构，进一步提高变电站自动化水平。

3现状与技术发展方向

3.1智能化一次设备。

国内智能化一次设备其总体智能化水平还是比较低，当前一般通过传统一次设备附加智能终端来实现，这种方案毕竟属于传统开关上的打补丁方案，不能真正深入到一次设备内部实现功能上的良好集成，更无法就地化实现在线监测的功能，在达到数字化变电站的效果上未免也打了折扣；因此，设备厂家加强智能化一次设备的研发的投入力度、电网运营单位加快状态检修的进度势在必行。

3.2网络化的信息交换。

数字化变电站建立在通信体系上，其核心纽带就是通信，目前已投运的变电站采取了防火墙、分层分区隔离等手段进行防护，但防护的效果仍有待时间的考验，国内对于这方面的研究还不够深入，对通信网络还缺乏实用化的监测、控制和评估的方法及手段。

3.3信息模型。

在数字化变电站建设中，由于IEC61850标准过分强调了从设备到模型的抽象过程，而对模型和实体的对应确实关注得不够多。这导致标准中的模型不全面、定义不明确，国内厂家在逻辑节点扩展中存在差异，在变通大量使用GGIO的情况下，IEC61850面向对象建模的优点基本丧失。另一方面，大部分系统集成商尚未达到能够通过ICD、SCD文件自动生成系统的工程数据的要求。为提高IEC61850实用化程度，相关单位需要对标准和模型扩充以及扩充原则做出进一步的标准化规定；系统集成商也需要进一步努力，规范建模以及加强模型的应用开发。

3.4高级应用。

变电站事故自动处理分析等高级应用方面还停留在初级阶段，没有重大突破。按照智能化变电站实现各种站内／外高级应用系统相关对象间的互动，全面满足智能电网运行、控制的要求，设备厂商、系统集成商还有很多工作要做。

3.5技术管理模式。

由于数字化变电站强调了信息的共享和继承应用，电力系统各种领域、各种学科的系统不再孤立，常规变电站的保护专业、自动化专业及通信专业工作界面完全打破；数字化变电站自动化系统工程的设计模式、调试模式、运行模式和维护模式也都不同于传统变电站；这对目前传统专业划分及管理模式，提出了很大的挑战。因此，如何在总结多年电力生产的经验基础上，结合数字化变电站带来的变革，改变设计方法，重新明确运维职责和范围、指导运行生产、规范运维作业等，已成为运行单位亟待研究和解决的问题。

结束语：综上所述，在当前我国科学技术不断发展的影响下，变电站的智能化已经成为主要的发展趋势，特别是在当前科技网络广泛应用的前提下，对其的实现益处很多，可以完成对我国当前的电网改造、也为相关的设计以及设备等提供了一定的发展机遇，而且建立完善的站内技术体系结构，可以实现对变电站整体设备体系的优化和升级，而且能够推动我国智能化变电站的长期稳定发展。虽然智能化变电站的实际应用和发展过程中，仍然有很多需要深入研究的问题，但是在技术不断成熟和创新的影响下，智能化变电站的发展水平会越来越高。

参考文献：

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[2]中国电力科学研究院智能变电站相关项目通过验收[J].低压电器，2011（14）.

[3]我国成为世界智能变电站技术的引领者[J].电站辅机，2011（02）.

[4]钟旭.数字化变电站仿真系统设计及实现[J].电气时代，2011（07）.