与传统变电站不同, 智能变电站是广泛采用现代通信技术的新型变电站。智能变电站具有以下三个技术特点, 一是应用先进的传感技术以及网络通信和IEC61850标准等, 实现采集、传输、执行三个环节过程的数字化, 实现设备间的相互操作性, 解决常规变电站中信息不统一、管理随意性大等问题。二是通过采用新技术、新设备及信息融合等方法, 来实现顺序控制、智能告警、状态检修和远程控制等一系列高级应用功能。三是变电站自动化系统可以分为站控层、间隔层和过程层等三个层次, 如图1所示。
随着电子通信技术和计算机技术的飞快发展, 变电站智能化水平得到了进一步提高, 变电站的电力系统也逐步把一些应用在其他领域的先进技术延伸出来。目前, 智能变电站的新技术应用主要有以下几个方面。
一次设备的智能化是智能变电站数据和信息采集的前提条件, 从现有技术条件来看, 一般可以采用一次设备本体与智能组件两者结合的方式实现一次设备的智能化功能。从技术目标上来看, 一次设备智能化要达到智能控制电力系统运行情况, 同时可状态检修在线监测和故障诊断的结果。以监测为例, 在线监测对象主要包括气体、变压器或高抗油色谱/微水/油温/气体压力/局放/铁芯接地、低压开关柜温度/断路器工作特性、断路器工作特性、避雷器泄露电流/放电次数等等。智能化变电站通过配置统一状态监测后台, 采用离线与在线相结合, 最大限度地采集设备运行的状态信息, 对站内各类设备的状态监测数据进行汇总、诊断与分析。
一体化信息平台与高级功能应用成为智能变电站数字化的典型应用, 这一平台的目标是实现全站信息能够有效融合, 避免对同一数据进行重复采集, 建立统一的数据平台, 以保证站内稳态、暂态、动态和状态信息的统一建模、统一接入、统一存储、统一处理和统一展示。同时, 通过这一平台, 可以也保证在系统内部的高级应用子系统进行统一、规范化、标准化的数据存取和访问。尽管一体化信息平台在各种不同类型的智能化电站中的应用有所差异但其高级功能应用体现了智能化的本质特点。在目前的变电站的工程建设中可以根据现实要求实现其部分功能, 那么对于现阶段不需要开发的高级功能应用, 则可以预留其功能接口。
智能变电站可以实现一、二次设备功能的优化配置, 其技术原理在于, 智能变电站是采用数字信号传输传统变电站模拟量和开关量信号, 解决了传统继电保护和测控装置接入的问题, 使设备功能的集成优化成为可能。这种优化配置有两个典型的表现:一是智能变电站建设采取全站保护和测控一体化设计, 这样便使得某些辅助控制功能 (如备自投) 可以取消专用装置, 转而采用网络分布式实现, 这极大地提高了配置效率。二是对于过程层智能终端、合并单元, 目前主要是进行独立设置, 可以通过两者的一体化设计将其安装于汇控柜或户外端子箱中, 这样既能减少设备组网的接口, 同时又能简化屏柜的布置, 便于节省空间。
除了一次、二次设备的智能化配置外智能化变电站还普遍采用智能辅助设施, 这是对变电站智能化的有效补充。智能辅助控制系统包括变电站安防、视频监控、人工照明、火灾预警、智能巡检、运行温度监测与调节等多种功能。从作用上来看, 智能辅助控制系统主要有三个角色:第一, 可以提高变电站运行时的安全性, 满足变电站集中控制及无人值班的要求。第二, 提高变电站维护效率, 能够较为迅速地判断问题所在, 提高检修的针对性。第三, 通过实时接收站端视频、环境数据、安全警卫、人员出入、火灾报警等各终端装置上传的信息, 智能辅助系统可以分类存储各类信息并进行分析、判断, 实现辅助系统管理和监视控制功能。
采用智能一体化电源系统是智能变电站的一大特色。这种电源系统通过其强大的集成功能, 可以将电力专用UPS电源、电力专用逆变电源 (INV) 、直流控制电源和通信专用DC-DC变换器设计成一体化子系统, 并通过统一的智能网络平台, 实现变电站交流控制电源的集中供电和统一的监控管理, 进而实现在线的状态检测。这种站用电源系统实现了两个共享:其一是共享直流操作电源的蓄电池组, 取消传统UPS和通信电源的蓄电池组和充电单元;其二是共享监控单元, 采用IEC61850统一与站控层交换信息, 实现对交直流控制电源全参数透明化管理, 建立专家智能管理系统。
摘要：随着智能技术的兴起, 传统的变电站也逐步向智能化方向发展, 本文从智能变电站的系统构成和技术层次出发, 介绍了与智能变电站相关的几种新兴技术, 并对未来智能变电站的技术发展进行了展望。
关键词：智能技术,变电站,系统构成,技术发展趋势
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