智慧變電站技術論文
隨著科技的發展，社會的進步，國家電網快速發展，智慧變電站的建設也越來越多，小編整理了，有興趣的親可以來閱讀一下!
篇一
智慧變電站技術特點
摘 要
隨著科技的發展，社會的進步，國家電網快速發展，智慧變電站的建設也越來越多，智慧變電站由智慧裝置和智慧高階應用兩個特徵，具有多資訊融合，智慧化監控裝置狀態、智慧化變電站防誤閉鎖等高階功能。智慧變電站的普及為實現我國變電站的自動化執行和管理會帶來深遠的影響，具有重大的技術和經濟意義。
【關鍵詞】智慧 變電站 防誤
智慧化變電站由智慧化一次裝置***電子式互感器、智慧化開關等***以及網路化二次裝置分層***過程層、間隔層、站控層***構建，它建立在IEC61850標準和通訊規範基礎上，能夠實現變電站內智慧電氣裝置間資訊共享和互操作的現代化變電站。智慧變電站為採用先進、可靠、整合、低碳、環保智慧裝置，並以全站資訊數字化、通訊平臺網路化、資訊共享標準化為基本要求，採用自動完成資訊採集、測量、控制、保護、計量和監測等基本功能，能夠實現變電站執行操作自動化、變電站資訊共享化、變電站分割槽統一管理、利用計算機模擬技術實現智慧化電網排程和控制的基礎單元。智慧變電站體現了整合一體化、資訊標準化、協同互動化的特徵。
1 智慧變電站的智慧特徵
智慧變電站是與傳統電網相對而言的一種新型電網，其智慧主要包含智慧裝置和智慧高階應用在兩個方面。
1.1 智慧變電站的智慧裝置
智慧變電站的智慧裝置由一次裝置和智慧元件有機結合而成，智慧變電站系統由過程層、間隔層和站控層3層組成，
智慧變電站的過程層由一次裝置和智慧元件構成的智慧裝置、合併單元和智慧終端組成，能夠完成變電站電能的分配、變換、傳輸、測量、控制、保護、計量以及狀態監測等相關的功能。
智慧變電站的間隔層裝置一般由繼電保護裝置、測控裝置、故障錄波等二次裝置構成，能夠實現使用一個間隔的資料並作用於該一次裝置的功能，即與各種遠方輸入/輸出、智慧感測器和控制器通訊。
智慧變電站的站控層功能高度集中，能夠在一臺計算機或嵌入式裝置中實現，同時也可在多臺計算機或者嵌入式裝置中實現。它主要由自動化系統、站域控制系統、通訊系統、對時系統等子系統構成，能夠實現面向全站或者一個以上一次裝置的測量和控制功能，能夠完成資料採集和監視控制、操作閉鎖以及同步相量採集、電能量採集、保護資訊管理等相關功能。
1.2 智慧變電站的智慧高階應用
智慧變電站的智慧是與傳統的變電站相對而言，傳統的變電站大都也實現了自動化控制，但是這種自動化是被動式的，與現在意義上的智慧變電站是有區別與差異的。智慧變電站具有良好的互動功能，可以與排程機構友好互動，其採集資料資訊量非常大，全景採集，經站內資訊一體化平臺和電站自動化系統高階應用模組，來對資料進行初步的挖掘、分析，以便實現智慧告警、順序控制、裝置狀態視覺化、事故綜合分析決策等智慧功能
2 多資訊融合，智慧化監控裝置狀態功能
智慧變電站採用資訊融合***資料融合***技術對多種資訊的獲取、表示及其內在聯絡進行綜合處理和優化。多資訊融合技術能夠從多視角進行處理及綜合，可以得到各種資訊的內在聯絡和規律。智慧變電站現在已經實現了廣泛的線上監測，可有效獲取電網執行狀態資料，掌握各種智慧電子裝置的故障動作資訊及訊號同路狀態。而狀態監測與診斷系統的有機結合，可以對變電站裝置進行綜合故障診斷：根據獲得的被監測裝置狀態資料，利用多資訊融合技術、結合被監測裝置的結構特性和引數對裝置進行綜合故障診斷，結合其執行歷史狀態記錄以及環境因素，對被監測裝置工作狀態和剩餘壽命做出科學、合理的正確評估，以減少故障，確保裝置安全、穩定執行。
3 智慧化變電站防誤閉鎖功能
智慧化變電站防誤閉鎖系統根據IEC61850標準三層架構體系構建，分為站控層防誤主機、間隔層智慧防誤裝置、過程層智慧閉鎖單元、機械和電氣鎖具、閉鎖附件，及電腦鑰匙等部分。其中防誤主機、智慧防誤裝置層以及智慧閉鎖單元之間所採用的均為IEC61850規範完成變電站內各種操作的防誤閉鎖，能夠有效實現智慧變電站防誤閉鎖的強制性和全面性要求，同時實現與監控系統站內模型資訊共享，監控系統與防誤閉鎖系統資訊互動免配置等功能。其主要功能特點如下：
3.1 標準統一、資訊共享
智慧化變電站各裝置及系統之間資料採用統一的IEC61850標準進行互動，為防誤閉鎖裝置和自動化裝置互聯與互操作性提供了技術上的支援，所以兩者之間的資料能夠好的進行互動訪問，能夠在誤閉鎖裝置獨立的基礎上實現資訊統一和共享。
3.2 全面防控、強制閉鎖
智慧化變電站系統根據IEC61850標準三層架構體系構建，能對五防主機和監控系統提供裝置操作的所有五防功能，實現了間隔層防誤。同時，為了防止過程層網路GOOSE報文錯誤或者監控系統未經防誤系統解鎖直接操作智慧電動開關裝置而可能導致的誤操作，在過程層上設定智慧閉鎖單元，能夠實現防誤閉鎖的強制性要求，智慧閉鎖單元同時支援就地操作時使用電能鑰匙對其進行解閉鎖操作功能。
3.3 順控操作
順控操作由間隔層智慧防誤閉鎖裝置和監控系統配合完成，順序控制操作方式是指通過監控中心的計算機監控系統下達操作任務，再由計算機系統獨立地按順序分步驟地實現操作任務。按防誤操作方式可分為：遠、近控均採用邏輯防誤加本間隔電氣節點防誤。智慧防誤閉鎖裝置具有良好的開放性以及互操作性，融合了從許可權管理、唯一操作許可權管理、模擬預演、實時邏輯判定、閉鎖元件五個方面，能夠完整的實現對裝置操作的防誤功能，最大限度地實現防誤功能。
智慧變電站是智慧電網的重要基礎和支撐，同時是變電站建設和發展的方向，我們要結合我國智慧電網發展的情況，充分發揮智慧變電站的功能，做好我國智慧變電站的建設工作，為促進我國電網向自動化、資訊化發展做出應有的貢獻。
參考文獻
[1]蘇鵬聲，王歡.電力系統裝置狀態監測與故障診斷技術分析[]J.電力系統自動化，2003，27***l***：61-65.
[2]王璐，王鵬.電氣裝置線上監測與狀態檢修技術[]J.現代電力，2002，19***5***：40-45.
[3]嚴璋.電力裝置絕緣的狀態維修[A].電力裝置狀態檢修和線上監測論文集[C].2001.
作者簡介
董德永***1981-***，男，現為國網遼寧省電力有限公司遼陽供電公司工程師。研究方向為高電壓電氣裝置絕緣。
作者單位
國網遼寧省電力有限公司遼陽供電公司 遼寧省遼陽市 111000
篇二
智慧變電站技術介紹
摘 要：介紹智慧變電站的涵義、結構、應用，分析其關鍵技術並提出智慧變電站的一些應用。智慧化變電站是在數字化變電站的基礎上，根據標準的通訊協議體系，考慮到智慧電網中分散式電源的大量接入和與使用者的互動性要求，應用數字化測量等智慧技術構建的智慧電網樞紐;智慧變電站建設是智慧電網發展的基礎。
關鍵詞：智慧變電站 技術 功能
中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1007—3973***2012***009—042—02
1 引言
目前，國家電網公司正在大力推廣智慧電網的建設，作為智慧電網的一個重要組成部分智慧變電站正在越來越稱為今後電網建設的主流，雖然關於智慧變電站的相關技術、規範還處於不斷的改進、修訂過程中，智慧變電站在實際工程中的應用已經在不斷的擴大，技術、經驗也已經不斷的成熟。下面我們對智慧變電站的一些技術、功能等方面作一簡單介紹。
2 智慧變電站的涵義
目前，廣為認可的對智慧變電站的定義是“採用先進、可靠、整合、低碳、環保的智慧裝置，以全站資訊數字化、通訊平臺網路化、資訊共享標準化為基本要求，自動完成資訊採集、測量、控制、保護、計量和監測等基本功能，並可根據需要支援電網實時自動控制、智慧調節、線上分析決策、協同互動等高階功能的變電站”。
3 智慧變電站的結構
3.1 智慧變電站內的裝置
智慧變電站內的裝置按照功能的不同可分為三大類***有時常被稱為三層***：
過程層：主要指一次裝置，變壓器、斷路器、互感器、刀閘等;
間隔層：主要指二次裝置，保護裝置、測控裝置、線上監測裝置、自動裝置等;
站控層：基於計算機主機的後臺系統、監控系統、遠動、視訊安防。
3.2 智慧變電站與傳統變電站的區別
智慧變電站與傳統變電站相比一個很大的區別在於：二次裝置和一次裝置的功能重新定位，並且一次裝置的智慧化改變了傳統變電站中繼電保護裝置的結構。
其中，一次裝置的變化主要體現在一次裝置的智慧化：
***1***互感器方面的變化。由電子式互感器取代以前的常規互感器，這裡包括電流、電壓互感器。AD變換裝置移入電子式互感器，並配備高速資料介面。***2***開關方面的變化。由智慧化開關取代以前的常規開關，開關量輸出DO、輸入DI移入智慧化開關，保護裝置釋出命令，由一次裝置的執行器來執行操作。表1為常規互感器與電子式互感器優缺點的比較。
電子式互感器就其結構原理分為有源式和無源式兩種型別，目前廣為採用的是有源式結構。
從電壓等級上區分，大體上也分為兩種：
***1***110kV及以上採用數字輸出的電子式互感器，需要合併單元;
***2***10kV、35kV採用模擬輸出電子式互感器直接接入就地四合一智慧單元。與電子式互感器配合使用的裝置被稱為“合併單元”，它是實現電子式互感器與二次裝置介面的關鍵裝置。它的作用主要有以下幾個方面：
1***資料合併：合併單元同時接收並處理三相電流和電壓訊號，並按照IEC 60044—8或IEC 61850—9—2格式輸出;單間隔內IEC 61850—9傳輸，跨間隔60044—8/FT3傳輸;2***資料同步：合併單元實現獨立取樣的三相電路和電壓的訊號同步;3***訊號分配：智慧二次裝置從合併單元獲取一次電流電壓資訊;4***鐳射供能***戶外支柱式電流互感器***;5***完善的自檢功能，如CT斷線等。目前，真正意義上的智慧開關還未得到廣泛的生產及應用，在實際中應用較多的是在傳統開關上，安裝智慧裝置，提供開關量輸出DO、輸入DI，接收保護裝置發出的命令，由一次裝置的執行器來執行操作。實現此功能的裝置被稱為“智慧終端”，通過它實現輸出DO、輸入DI訊號的光電轉化。
它的作用主要有以下幾個方面：
a***給傳統斷路器或變壓器提供數字化變電站介面，接入GOOSE網路和MMS網路;b***在開關端子箱安裝智慧終端：對刀閘等進行狀態採集和控制，就地操作箱功能;c***在變壓器端子箱安裝智慧終端，實現變壓器測控功能：採集溫度、檔位、非電量、中性點地刀等狀態，控制風扇和檔位。
可見，目前被廣泛使用的“智慧開關”是由一個“傳統開關”，一個“合併單元”以及一個“智慧終端”組成的集合體。它所實現的功能已經基本具備了真正意義上的“智慧開關”的一些常用的功能了。
在電子式互感器進行取樣時，涉及到同步的問題，即需要使相關的幾種裝置之間傳輸、交換的資料達到相對的同步。這有點類似於傳統變電站保護測控裝置中的所使用的GPS對時功能。
在這裡我們採用的是在過程層構建獨立的取樣同步網，這裡我們採用了IEEE 1588 精密對時協議，它的優點主要體現在以下幾個方面：
***1***硬體對時精度在ns級別，滿足計量需要;***2***與資料網路合一，減少了故障點，增加了系統的可靠性;***3***支援絕對時間;***4***光纖縱差保護可以藉助硬體1588實現與合併單元的同步;***5***軟體1588可以實現事件“打時標”的要求。
說到資訊通訊，我們不得不提到GOOSE網路，它與傳統變電站中的通訊網路系統相比有以下幾個特點：
***1***GOOSE***面向通用物件的變電站事件***以快速的乙太網組播報文傳輸為基礎，代替了傳統的智慧電子裝置***IED***硬接線的通訊方式，為邏輯節點間的通訊提供了快速且高效可靠的方法;***2***GOOSE服務支援由資料集組成的公共資料的交換，主要用於保護跳閘、斷路器位置、聯鎖資訊等實時性要求高的資料傳輸;***3***GOOSE服務的資訊交換基於釋出/訂閱機制基礎上，同一GOOSE網中的任一智慧電子裝置，既可以作為訂閱端接收資料，也可以作為釋出端為其他裝置提供資料。這樣可以使得裝置之間通訊資料的增加和更改變得更加容易實現。
可以說，引入了GOOSE通訊技術後，變電站內的資訊通訊系統變得更加強大了。
目前，對一次裝置進行智慧化改進，主要包括：斷路器智慧化、變壓器智慧化。 其中，斷路器智慧化方案包括：
***1***研製功能合一化的智慧元件裝置;***2***合併單元+開關控制器合一的智慧元件;***3***保護+測控+開關控制器+合併單元，四方面功能合一的智慧元件;***4***監測功能組主IED;***5***優化檢測裝置感測器的配置;***6***一體化設計智慧元件與機構，簡化迴路;***7***使用軟體聯鎖替代硬體聯鎖;***8***研製機構控制器;***9***簡化斷路器和刀閘機構;***10***從機構到智慧元件櫃實現光纖替代電纜;***11***用自動控制替代手動控制。
同時，當以GIS裝置為代表的等裝置的智慧化方案中，GIS智慧組建櫃內包括：主IED、斷路器機械特性線上控制IED、區域性放電IED、SF6密度及微水監測IED、避雷器線上監測IED、智慧終端、合併單元。
現在普遍使用的變壓器智慧化方案，主要是採用“傳統的變壓器 + 智慧終端”的方法，實現以下幾個方面：
***1***現階段智慧終端已實現的功能;***2***檔位上傳與控制;***3***中性點地刀控制;***4***非電量及其他訊號測量;***5***主變溫度等測量;***6***冷卻控制。
變壓器智慧元件櫃內包括：主IED、控制測量IED、冷卻控制IED、局放監測IED、油中氣體線上監測IED、分接開關監測IED、套管線上監測IED、非電量保護、合併單元、本體保護。
保護與控制系統和傳統保護控制裝置的主要區別：
***1***介面。傳統保護只需支援傳統的5A/100V的模擬量介面，數字化保護需支援GOOSE和SV點對點模式、組網模式等多種介面，介面方式多樣。***2***通訊規約。傳統保護為103規約，數字化保護需支援IEC 61850規約。
4 智慧變電站的智慧高階應用
智慧變電站系統除具備以上最基本的應用功能外，還包括以下方面的高階應用功能。
4.1 一體化資訊平臺
在實現傳統綜自變電站當地監控功能的基礎上，利用一體化資訊平臺，對變電站的全景資料進行綜合分析和應用，以實現支援電網的安全優化執行。一體化資訊平臺的主要功能包括：
***1***實時自動控制;***2***智慧調節;***3***線上分析決策;***4***協同互動;***5***其他高階功能。
從而提高執行管理的自動化程度，減少系統的維護工作量，減輕變電站和調控執行人員的勞動強度。
4.2 圖形化的配置工具與源端維護
其中，“源端維護”是指利用SCD檔案直接生成一體化資訊平臺的資料庫，圖形可匯出為SVG格式供遠端系統使用，從SCD檔案匯出變電站一次裝置連線的拓撲關係，並且從SCD檔案匯出符合IEC61970標準的CIM模型。
4.3 智慧告警及分析決策
在目前的變電站監控系統中，告警的方式比較單一，功能也比較有限，基本上資訊按照時間順序全部顯示，未作篩選和推理判斷處理。一旦發生事故後，資訊多，值班人員很難從大量的資訊中獲取到重要告警資訊，影響對事故的正確判斷。因此，智慧告警與分析決策能夠實現：分類告警、資訊過濾、線上實時分析和推理變電站執行狀態、自動報告變電站異常並提出處理指導等功能。
4.4 智慧視訊
可以實現視訊系統與監控系統聯動。
***1***正常遙控時。操作人員點選主接線圖面上的裝置進行遙控時，視訊系統能夠通過排程編號等資訊定位顯示裝置現場畫面，並且在監控機上顯示現場的視訊。
***2***事故異常時。當發生事故導致站內裝置動作時，視訊系統能夠通過事故總和SOE告警資訊主動推出動作裝置的現場視訊。
此功能需遙視裝置廠商與監控系統廠商合作進行。
4.5 裝置線上監測
採集主要一次裝置***變壓器、斷路器等***的狀態資訊，進行狀態視覺化展示併發送到上級系統，為實現優化電網執行和裝置執行管理提供基礎資料支撐。
採集的資料主要包括：
4.6 一體化線上五防
***1***五防規則在監控系統統一制定，在監控系統實現防誤閉鎖功能;***2***五防規則由監控系統傳遞到間隔層測控裝置，取消傳統電腦鑰匙，遙控迴路採用硬接點閉鎖;對於手動操作裝置採用線上式鎖具閉鎖。
此功能需五防裝置廠商與監控系統廠商合作進行。
4.7 程式化順控
***1***可接收和執行排程/集控中心和本地後臺系統發出的控制命令，經安全校核正確後，自動完成相關執行方式變化要求的裝置控制，具備投退保護軟壓板功能，具備急停功能，可在站內和遠端實現視覺化操作。***2***在順控控制過程中，變電站可以及時向排程/集控中心反饋執行過程的資訊，如當前執行步驟、遙控超時、邏輯閉鎖等，以便遠端系統能更全面的掌控。
5 結語
智慧化變電站是數字化變電站的升級和發展，在數字化變電站的基礎上，結合智慧電網的需求，對變電站自動化技術進行充實以實現變電站智慧化功能。智慧化變電站的相關技術及應用正在不斷的成熟與積累經驗的過程中，相信在不久的將來，智慧化變電站的相關技術將越來越成熟、完善，能夠為我國電網的建設、執行提供越來越多的幫助。
參考文獻：
[1] 馮軍.智慧變電站原理及測試技術[M].北京：中國電力出版社，2011.
[2] 鍾連巨集，樑異先.智慧變電站技術與應用[M].中國電力出版社，2010.
[3] 周裕厚.智慧化變電所—專業技能入門與精通[M].北京：機械工業出版社，2010.
[4] 國家電網公司.智慧變電站繼電保護技術規範[S].
[5] 包紅旗.HGIS與數字化變電站[M].北京：中國電力出版社出版，2009.