論文:智能化變電站關鍵技術的應用與發展

智能化變電站與其關鍵技術的應用與發展

學 院 水 能 學 院

專 業 電氣工程及其自動化

班 級 電氣1404

姓 名 李克鋮

學 號 141502408

2014年12月

摘要:

隨著電力系統的迅猛發展，變電站控制與保護系統在經歷了電磁式、半導體和集成

電路保護階段、微機保護時代。雖然變電站綜合自動化技術迅猛發展，但就傳統變電站和數

字變電站而言仍有許多不足的地方，比如在微機保護和綜自系統方面已經越發的達不到當今

的工業需要。因此為了解決數據傳輸低速、在惡劣環境下不穩定、終端設備成本高等一系列

問題。近些年，智能變電站的概念被提出。

關鍵詞：

智能變電站、智能化設備、IEC61850、非常規互感器

一、智能變電站的定義及其特點優勢及作用

（1）定義

采用先進、可靠、集成、低碳、環保的智能設備，以全站信息數字化、通信平臺網絡化、

信息共享標準化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監測等基本功

能，并可根據需要支持電網實時自動控制、智能調節、在線分析決策、協同互動等高級功能

的變電站。這個定義實際上是出自于《智能變電站技術導則》，從中我們可以了解到智能變

電站建立在變電站數字化的基礎之上，以變電站的數字化為硬件基礎。但是較之傳統變電站，

先進的非常規傳感器和高速安全的通信網絡，是智能變電站改進過程中最重要的兩環而其

。

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目標是構成以全站信息數字化、通信平臺網絡化、信息共享標準化為基本要求，實現自動完

成信息采集、測量、控制、保護、計量和監測等基本功能，并可根據需要支持電網實時自動

控制、智能調節、在線分析決策、協同互動等高級功能。從而最終實現

即使是在無人值班或無人集中監控時仍保證整個系統的穩定、正常運行，即實現“自動化”

的目標。

（2）特點及優勢

與常規變電站比較，智能變電站采用的是全數字接口的二次設備，利用的是光纜解決了

傳統變電站因多使用的是傳統電纜所以存在CT開路、PT短路、電磁干擾、一點接地等一

系列干擾繼電保護安全穩定運行的問題，同時節約了大量二次電纜和造價，體現了節能環保

理念；采用智能組件技術實現一次設備智能化，可對一次設備進行在線故障診斷，為運維自

動化及設備全壽命周期管理提供技術支撐；建立了信息一體化平臺，融合保護信息、視頻安

防系統、電源系統、一次設備狀態監測等多套系統的信息及功能。簡化了二次系統的配置，

實現全景數據集成、標準化后統一上送，實現了源端維護，提高了工程調試效率和系統的安

全性。基于信息一體化平臺構建了多個智能高級應用功能，使原先人工運維的工作全部實現

自動化，為大運行管理提供了可靠的技術保證。

（3）作用

智能化變電站是智能電網運行與控制的關鍵。作為銜接智能電網發電、輸電、變電、配

電、用電和調度六大環節的關鍵，智能化變電站是智能電網中變換電壓、接受和分配電能、

控制電力流向和調整電壓的重要電力設施，是智能電網“電力流、信息流、業務流”三流匯集

的焦點，對建設堅強智能電網具有極為重要的作用。

二、智能化電氣設備在智能變電站中的應用

采用智能化的電氣設備是智能變電站較傳統變電站最大的不同之一，而電氣設備的智能

化主要體現在各電氣設備之間的交互性增強，設備之間能夠組成有機的自動化系統，這些由

微電子技術、計算機技術、網絡技術的發展而帶來的優勢特點為電力系統高級功能和新技術

指標的實現提供基礎技術支撐。

（1）智能斷路器

傳統的斷路器有很多不足之處，無法實現綜合重合閘或交流電流過零點最優時刻切斷

電流等技術要求。而且提供的信息量小，狀態不夠直觀。智能斷路器主要由有傳感器、電子

控制決策裝置，執行器組合而成，能夠完成更高的控制要求。一方面，能夠實現是分、合閘

相角控制，實現斷路器選相合閘和同步分斷。另一方面，根據檢測系統的信息判斷故障是永

久性的還是瞬時性的，進而確定斷路器是否重合，以提高重合閘的成功率，減少對斷路器的

短路合閘沖擊以及對電網的沖擊。以及可視化的操作界面，人性化的人機交互接口等都是針

對傳統斷路器的缺點改進而來的。

（2）智能變壓器

智能變壓器是利用先進的檢測技術和手段，將多種檢測裝置綜合在一起，實現變壓器

運行狀態的綜合數據分析和數據處理從而為變壓器的狀態維護提供可靠依據的一種改進型

變壓器。一方面，智能變壓器內部植入的各類傳感器和執行器在智能化單元的管理下，保證

變壓器在安全、可靠、經濟條件下運行。通過將各種特性參數和結構信息植入智能化單元中，

實現在運行過程中自行利用傳感器收集到實時信息，自動分析目前的工作狀態。在通訊和數

據處理能力方面，智能變壓器能將其的各種工況數據、位置信號經處理后發送至數據網絡，

并能夠接受各種對變壓器操作的數字指令

。

（3）非常規互感器

傳統的互感器具有不便于安裝、飽和會造成輸出失真、二次側存在短路或開路問題、需

要采用ADC模塊才能與微機系統連接等一系列問題，這些問題對電力系統中各種測量、保護、

計量等功能的實現具有諸多不利的影響。非常規互感器的應用能實現變電站運行信息的全數

字化實時采集，能夠實現電氣量的精準測量，提高了電力系統內部信號采集系統的抗干擾能

力，對提高電網狀態估計的水平、改進繼電保護性能等具有重要作用。同時，非常規互感器

所運用的交換式以太網和光纖通信技術結合為變電站實現一些高級功能和電力系統設備的

狀態檢修提供了硬件感知方面的基礎。

（4）IEC61850通信規約的應用

傳統變電站存在系統自我封閉，各個系統之間信息交互能力差等問題，由各子系統構成

的“信息孤島”。上述問題主要由不同廠家之間設備采用的通信規約復雜繁冗，各系統之間

信息交互接口沒有統一標準等因素造成。為此，智能變電站在信息交換和傳輸方面采用IEC

61850通信網絡規約，對變電站內的IED和測控裝置進行統一的信號傳輸建模，實現變電站

內信息量的全景采集和交換，形成基于一致性基礎信息的信息平臺系統。這一應用最大的意

義在于能夠滿足測控、保護等各種智能裝置的無縫通信，支持功能自由分配和重構、裝置互

換、信息智能分析、綜合處理等功能，從而滿足變電站安全操作和與用戶互動需求。

三、智能變電站發展現狀

在智能變電站的建設過程中，呈現出一些尚需解決的技術問題，需繼續深化研究。在幾

個站的應用中，比如非常規互感器的穩定性和可靠性的研究還有待深化，對相關標準也需要

進一步研究完善，再比如在IEC61850標準應用過程中，出現各設備供應廠家在聯調及測試

階段，存在模型不統一、配置工具不統一等問題，影響了現場調試進程。因此需要繼續補充

完善IEC61850標準的工程應用規范，并實現配置工具的標準化設計。我國的智能化變電站

可以說是一個從無到有的過程，變電站設備智能化水平的發展仍處于不同的階段和深度。總

的來說前景很光明，路途也很艱辛。

四、總結與反思

在這次論文撰寫的過程中，我在網上查找了不少的資料，雖然對于很多涉及的專業名詞

和概念還是一知半解，但是在對智能電網的發展建設過程的學習和翻閱過程中，我也有所收

獲，對現代自動化技術有了一個淺層次上的了解與認識。我發現，現代自動化技術的不斷發

展過程中，各個部件裝置間信息、數據的時時交流互換十分關鍵。如果是說微電子技術的發

展大大提高了個體裝置的工作性能，那么計算機技術、網絡技術的發展則是將這些功能強大

的部分、個體有機結合成了一個具有更系統化性能的整體，而后者甚至比前者更為重要。把

更多擁有各自功能的部件設備集成化統一控制是一個趨勢。通過計算機技術對數據進行統一

處理，做出“智能化“的判斷，從而達到解放人力實現自動化則是最終的目標。而在實現自

動化過程中出現的種種問題，可能也正是我們作為這個專業系統中一份子將來應該去努力解

決的事情。

參考文獻

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