智能变电站一次设备新技术
李红军 刘亚磊
（国网四川省电力公司技能培训中心，成都 611133）
摘要智能电网已成为全球电网发展的大趋势，是新一轮能源革命的基础和重要组成部分。智能变电站是建设智能电网的关键环节和重要内容，一次设备的智能化是智能变电站与传统变电站的重要区别，研究智能变电站一次设备智能化技术具有重要的意义和价值。本文介绍了智能变电站的概念，分析了一次设备新技术取得的重要进展及其存在的问题，提出了智能变电站一次设备智能化的相关建议。
关键词：智能电网；智能变电站；一次设备智能化
The New Technology of Smart Substation Primary Equipment
Li Hongjun Liu Yalei
(State Grid Sichuan Technical Training Center, Chengdu 611133)
Abstract Smart grid has become a trend in the development of global power grid, and it is the foundation and an important part of the new round energy revolution. Smart substation is a key link in the process of the smart grid construction. Intelligent primary equipment is an important distinction between smart substation and traditional substation, the research on the intelligent primary equipment of smart substation is very significant. This paper introduces the concept of smart substation, and analyzes the important progress and existing problems in the new technology of primary equipment, then puts forward suggestions about the intelligent primary equipment.
Keywords：smart grid; smart substationl; intelligent primary equipment
智能电网是构建全球互联、高度智能、清洁环保、高效利用、友好互动的全球能源互联网的重要支撑，是承载和推动新一轮能源革命的基础平台。发展智能电网有利于清洁可再生能源的开发利用、资源的最优配置、雾霾的治理以及电动汽车等新型高科技产业的快速发展，发展智能电网已成为我国能源发展的战略目标。未来的智能电网将采用先进的材料技术、可再生能源发电技术、传感技术、通信技术、超导技术、储能技术、先进控制理论，使得能源开发更清洁，利用更高效，配置更优化，碳排放量更低。未来的智能电网将实现微电网与特高压骨干电网协同发展，电网与用户友好互动，从而更好的服务于国民经济的发展。“绿色供电、智慧用电”是智能电网内涵的深刻体现。智能变电站是坚强智能电网的基石和重要支撑，而一次设备的智能化是智能变电站建设的关键环节。1智能变电站概念及其建设目标
智能变电站采用先进、环保、集成、可靠、低碳的智能设备，能够自动完成信息采集、测量、计量、保护、在线监测、自诊断等基本功能，支持电网实时智能调节、自动控制、协同互动、在线分析决策等功能[1-4]。新一代智能变电站技术是在传统变电站技术基础上的不断创新和变革，其不断融合先进、前瞻的新技术，运行经济环保，设备先进适用可靠，使电网运行更安全稳定[1]。
新一代智能变电站为集自我保护、控制和管理功能于一体的高度智能体，具备智能化、协同互动、即插即用和集成化等技术特征。新一代智能变电站建设的目标：采用先进的技术手段将站内的高压一次设备高度集成、二次设备高度集成、设备与建筑物高度集成，高度集成设备的设计、制造、调试均在工厂内一体化完成，设备技术先进可靠；新一代
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智能变电站功能齐全、智能化程度高、调试及维护灵活方便、运行稳定可靠；装配式建设、标准化设计、工厂化加工是新一代智能变电站设备模块化的主要体现；新一代智能变电站内部之间及其与站外的通信准确可靠，结构布局合理，尽可能地节约土地、能源、水、材料等资源，有效减少环境污染和生态破坏；新一代智能变电站具有效率最大化、维护量最小化、资源节约化、环境友好化、信息资源最优化的优势；新一代智能变电站支持与多级调控中心的信息传输。总之，新一代智能变电站一次与二次设备高度集成，业务一体化，布局合理紧凑，低能耗且高环保，支撑调控一体化。
2一次设备新技术突破
2.1 集成式智能隔离断路器
截止到目前，隔离开关的检修周期已低于断路器的检修周期，且隔离开关的故障率已高于断路器的故障率，随着断路器技术的快速发展及可靠性的不断提高，通过隔离开关来隔离高压电的传统停电检修模式已不适应电网快速发展的需要，加快发展隔离开关新技术已成为迫切需要[2]。集成式隔离断路器的成功研制是新一代智能变电站技术的重大突破，其触头部位集成于隔离断路器的SF6灭弧室内，运行可靠性高。隔离开关的隔离功能是通过隔离断路器动、静触头的高绝缘水平来实现的，同时要求隔离断路器能够承受雷电冲击电压、系统失步工频电压和操作冲击电压。集成式隔离断路器具备断路器和隔离开关的功能，随着光电互感器等新的电子互感器技术的出现，实现了隔离断路器与电流互感器高度集成，且布局简单紧凑，节省了大量的占地面积。隔离断路器将成功应用于110kV武汉未来城变电站，ABB已研制出72.5～550kV隔离断路器；国内西开集团、高平集团已研制出SF6集成式隔离断路器[2]。
集成式智能隔离断路器是在隔离断路器的基础上，再集成智能组件、接地刀闸、电子式电流互感器、电子式电压互感器等部件形成的，能够实现在线检测、就地控制与智能操作等功能，系统维护量少[1]。集成式智能隔离断路器将测量、检测、保护、控制等功能统一集成到间隔智能组件柜中，其智能化与一体化水平较高。
2.2集成式电容器设备
智能变电站将串联电抗与电容器集成于一体，形成了集成式电容器设备，布局紧凑，可节省45%左右的占地面积，系统运行的稳定性与可靠性得到了提高，维护量少，使用寿命长，整体型式美观。
将电容器组装在充有变压器油的油箱内，变压器油起散热和绝缘作用，便形成了集合式电容器，可节约大量土地，且安装维护方便、抗外界干扰能力强。
2.3自动调谐消弧线圈
智能变电站自动调谐消弧线圈的一次设备主要有接地变压器、消弧线圈、有载分接开关、阻尼电阻箱、电子式电压互感器和电子式电流互感器，其二次设备承担控制任务[3]。二次设备实时对消弧线圈的电压和电流进行测量，并能自动计算系统的电容电流，通过控制消弧线圈的电感值来实现对系统无功的补偿。一次设备和二次设备布局紧凑，集成化程度高，即集中布置就地控制，且控制简单、灵活、可靠。目前自动消弧线圈的一次设备和二次设备基本都由同一个厂家生产，未来基于全站数字化技术和IEC 61850标准，可以实现不同厂家的一次设备与二次设备的互联。
2.4整合型变压器综合监测控制智能组件
智能化的一次设备基本都是由独立的智能电子设备构成，设备投资及互联成本较高，故障率也偏高。新一代整合型变压器综合监测控制智能组件提高了变电站一次设备的智能化程度，其整合了有载分接开关控制智能电子设备、测量智能电子设备、风冷控制智能电子设备、非电量保护智能电子设备。整合型变压器综合监测控制智能组件具有智能控制、有载分接开关控制、风冷控制、智能非电量保护、运行状态监视和综合判断等功能，提高了系统运行的稳定性和可靠性。该技术已在北京某智能变电站成功应用。
2.5 电力电子变压器与超导变压器
随着大功率控制技术及电力电子技术的快速发展，电力电子变压器作为新型电力变压器正日益受到关注并快速发展。电力电子变压器不仅能够进行能量的转换与电压的变换，且无需任何辅助设备和附加控制就可实现改善电能质量、控制系统潮流、自我检测与诊断、自保护、无功补偿等功能[4]。分布式可再生能源具有随机性、间隙性、波动性、分散性、交直流兼有的特点，而电力电子变压器能够灵活稳定地将分布式可再生能源并入电网。电力电子变压器技术的不断发展和完善是智能变压器发展
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的一个新的方向。
高温超导变压器的线圈由高温超导材料绕制而成，变压器运行损耗低，过负荷能力强。高温超导变压器采用液氮作为冷却介质，环保，体积小，重量轻。应加大推进高温超导变压器技术的攻关工作。
2.6智能可控电抗器
智能可控电抗器结合了电力电子新技术及现代控制技术，能够实时根据电网运行状态对电抗器参数进行连续调节与控制，从而使系统运行在最优的状态。智能可控电抗器具有提高电网输送能力、改善电能质量、实时连续的补偿系统的无功缺额、确保系统稳定运行的功能。新材料及自动控制技术的快速发展为智能可控电抗器的发展提供了条件，超导型可控电抗器及自饱和磁阀式可控电抗器是智能可控电抗器发展的两个方向。
2.7 模块化建设等新技术
新一代智能变电站的设计理念实现顶层指导底层、分专业设计向整体集成设计的转变。模块化建设技术是新一代智能变电站全新的建设技术，且标准化设计、工厂化加工、装配式建设三个层级的模块化建设技术在新一代智能变电站中得到了应用。新一代智能变电站进行模块化建设，采用最大化工厂加工的预制结构的建、构筑物及舱式二次组合设备，安装快速便捷。采用预制的光缆和电缆，一次设备与二次设备进行标准化连接和标准化通信，实现二次接线“即插即用”。模块化建设技术也正向着智能化方向发展，一次设备向着兼有采集、测控、保护、检测等功能方向发展。
新一代智能变电站的一次设备、传感器、智能组件在工厂内进行一体化生产，集成联调，安装调试方便且提高了施工工艺水平。
智能变电站在线检测智能电子设备的性能关系到全站一体化监控系统的稳定运行，因此对其功能测试至关重要，文献[5]提出的基于功能测试用例和测试脚本的自动化测试系统，代替人工测试，测试效率高。
基于移动机器人的设备巡检系统对智能变电站一次设备进行巡检将是未来智能变电站巡检的一种重要的方式[6]。
智能变电站IED在线评估与动态重构功能缺失将对电网稳定运行及运行维护构成极大的威胁，文献[7]提出了一种在线评估与动态重构冗余备用的技术方案，有效提高了系统运行的稳定性与可靠性。3一次设备智能化技术
智能一次设备技术的快速发展对实现一次设备的信息化、自动化、互动化，提高电气设备的制造水平和智能化程度，实现整个智能变电站结构的最优设计都具有十分重要的作用。一次设备的智能化主要体现在智能组件上，集测量、计量、保护、控制等多功能于一体的智能组件是一次设备智能化的发展方向[8]。智能组件应具有较强的抗电磁干扰能力，较高的监测灵敏度、自诊断报警等功能，技术先进且运行可靠。智能一次设备采用先进的分析检测方法对运行设备的状态进行实时监测，能够快速发现故障并对故障部位进行精确定位，评估故障的严重程度，并根据分析诊断结果来合理安排检修和调整系统运行方式。一次设备智能化能够实时掌握设备的状态，基于这些状态信息可预测设备的剩余寿命。
智能化一次设备提高了电网运行的稳定性，有利于大规模分布式新能源并网，布局紧凑合理，节省了大量的占地面积。一次设备智能化使信息检测更准确，评价体系更合理，能够根据采集到的数据评估设备及电网运行状态，提前发现问题，尽可能的降低运行的风险系数。智能化建设减小了安全维修工作，调试灵活方便。智能化一次设备能够将设备及电网确切的运行状态和数据及时反映给工作人员，为工作人员开展科学合理的检修工作提供了依据。
3.1主变压器智能化
智能变压器智能组件技术体现了智能变压器的智能化程度，由采集、测量、计量、监测、控制等各类智能电子设备构成。目前，智能变电站主要通过两种形式实现，一种是改造的智能变电站，在线监测配置于一次设备附近，即就地化布置，大多将保护放置于继电室；另一种是新建的智能变电站，将变压器在线监测单元和变压器本体保护就地化布置于变压器智能汇控柜中。
智能变压器向着节能环保、智能化和一体化方向发展。测量就地数字化、控制功能网络化、状态评估可视化、信息交互自动化是智能变压器智能化的主要体现，其具体的体现如下：油位、油温、分接开关位置等与运行控制相关的参量实现了就地数字化测量；有载调压开关实现了基于变电站网络的智能化控制；根据传感器检测的信息对智能变压器的运行与控制状态进行评估，评估信息转化为可视信息；调控中心和管理系统根据上传的评估信息实现了变压器状态检修和调控的协调优化控制。
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智能变压器具有强大的自适应控制能力，能够实时根据运行工况和环境进行自适应调节，进行最优化过程控制，各项性能指标均达到最优。如进行有载调压自适应控制、负荷自适应控制、温度自适应控制、运行自适应控制、系统经济运行自适应控制、自动补偿自适应控制和优化运行自适应控制[9]。
智能变压器在线监测具有自我检测和诊断的功能，涵盖辅助设备监测和本体监测两大部分。智能变电站监测的项目主要有局部放电监测、油中溶解气体监测、油中含水量监测、绕组光纤测温监测、气体聚集量监测、主油箱底部油温监测、铁心接地电流监测、侵入波监测、电容式套管电容量监测、套管介质损耗因数监测、变压器振动波谱检测、变压器声学指纹监测。保护功能器件监测、冷却器监测、有载分接开关监测为辅助设备监测。
智能变压器具有可靠的告警、保护、通信和信息交互等功能。变压器供电区域内出现故障时，能够将故障数据传输到上级管理系统并能够显示故障点、故障类型，为检修人员快速定位故障和安排检修提供依据。
将变压器器身、熔断器、开关设备、智能化组件、新型电子式有载分接开关及相应辅助设备集成为智能组合式变压器，不仅具有传统的变电功能且集成了强迫风冷、功率计量、计算机接口等多个功能，智能组合式变压器实时运行于最佳状态。
3.2 断路器智能化
智能断路器具有运行周期长、运行及维护费用低、运行安全可靠、能提供精确的状态信息等特征，可以实现对分/合闸线圈电流在线监测、动触头行程在线监测、储能电机电流在线监测、SF6气体压力和密度在线监测等功能。
随着真空技术、灭弧技术、新材料及新操动技术的快速发展，真空断路器的应用越来越广泛。ABB 公司最新研制出了两种智能型断路器，一种为集保护、测量、开断功能于一体的真空型智能断路器；另一种为基于模块化设计的具有人工智能技术的断路器，其能够在最佳投切时刻进行各项独立操作，使断路器投切瞬时产生的过电流及过电压对设备的冲击较小。国外一些公司研制出了具有信息传递和自我保护功能的中压智能化真空断路器。
传统断路器的跳闸方式为电缆传输跳合闸电流操作方式，而智能变电站的跳闸方式为基于IEC 61850标准的GOOSE等快速报文传递跳合闸命令的操作方式，提高了操作的可靠性。
3.3 智能气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）
GIS智能变电站具有供电可靠性高、电磁污染少、检修周期长、运行噪声低等优点。智能GIS采用先进的电力电子技术、微电子技术、传感技术、数字处理技术、计算机技术、控制技术，集监测、测量、控制、保护和录波等功能于一体，对GIS的运行状态进行实时监测。
GIS在一次设备上安装了各种传感器和数字化装置，通过智能电子设备来完成信息的采集、计量、控制、保护、监测及自诊断等功能。目前已经实现了对局部放电、触头温度、SF6气体密度及压力、触头行程、储能电机电流、分/合闸线圈电流的在线监测。GIS能够根据电网运行状态进行智能控制和保护，并具有预警及自诊断功能。GIS设备结构紧凑合理，绝缘可靠。
ABB公司研制的VMI型真空开关具有在线监测、诊断和站内计算机控制等功能，且二次控制与永磁操作机构无触点化融合，运行可靠性高。平顶山天鹰集团的ZFll-252kV GIS，能够对传感器采集到的各种运行参数进行分析处理，实现自诊断及控制操作，并将分析处理的结果进行显示，该设备已在我国南方某一变电站得到了应用。西开电气研制了SF6气体绝缘金属封闭智能开关设备，该开关设备基于IEC 61850通信协议，具有视频在线、程序化操作、远程诊断等功能。
3.4 智能容性设备
电容型高压设备主要涵盖高压套管、电压互感器、耦合电容器、电容型电流互感器等，设备数量众多，其性能的好坏直接影响到全站的稳定运行。智能容性设备将智能组件集成到高压容性设备上，从而实现介损监测、电压保护、电流保护。智能容性设备集监测、通信、控制等功能于一体，具有强大的数据处理能力，能够实时采集设备的运行数据，具有实时监控的功能。目前已经实现的监测功能有电容量监测、末屏泄露电流监测、介质损耗因数监测、环境温度及湿度监测等。智能组件对运行设备进行监测，当数据超过临界值时，智能设备将故障数据发送到信息一体化平台或监测主机，故障点、故障类型、故障数据能够在信息一体化平台上显示，为工作人员定位故障和安排合理的检修计划提供了依据。
3.5 智能氧化锌避雷器（MOA）
智能氧化锌避雷器能够实时对自身的绝缘状态
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进行监测，并将监测结果发送至信息一体化平台或监测主机，供数据中心与调控中心调用和分析，有利于提高智能MOA的运行的稳定性和可靠性。智能MOA实现了对泄露电流的监测以及阻性电流的计算，其信息一体化平台对采集到的数据进行分析与处理，进而管理系统数据接口、数据转发、信息保护[9]。
4 一次设备智能化存在的问题及解决方法
智能化一次设备依托于传感技术、监测技术、诊断技术、控制技术和微机技术的快速发展，但如何将这些新技术应用于一次设备中仍需要进一步研究。应用于一次设备的新技术需要承受外界环境干扰，其可靠性仍需要时间来验证。
智能组件承担测量、计量、保护、控制、通信等任务，这些智能组件安装在高压一次设备及其附近，面临各种强电磁干扰，严重威胁到智能变电站运行的稳定性，应加强对智能组件抗电磁干扰技术的研究[10-12]。智能电子设备的使用寿命低于高压一次设备的使用寿命，且价格昂贵，从采用电力电子新技术及改善运行环境等方面考虑来提高智能电子设备的使用寿命，进而解决不等寿命问题。新一代智能断路器的跳闸方式为基于IEC 61850标准的GOOSE等快速报文传递跳合闸命令的操作方式，其可靠性仍需时间验证，且降低电弧对触头材料的侵蚀及运行能耗可提高运行寿命及工作性能。有源电子式互感器的可靠性依赖于高压侧电源，发展自励模式的互感器可以提高运行的稳定性。光学电子式互感器易受温度的变化、电磁辐射等外界因素影响而削弱光学传感器工作的稳定性，发展全光纤型电子式电流互感器和磁旋光电子式电流互感器可提高互感器工作的可靠性。针对电力电子变压器损耗大、可靠性低及电路结构复杂的问题，通过改进控制策略来改善电能质量，提高电力电子变压器运行的可靠性与稳定性。可控电抗器向着具有自我诊断能力方向发展[4]。
5结论
新一代智能变电站在设计理念、工程建设技术、设备制造及检测技术方面取得了重大突破，一次设备智能化实现了信息流、电力流的合二为一，并为各种智能新技术在变电站的应用提供了开放的平台。智能化一次设备的投入运行不仅提高了工作效率，且提高了电力生产的可靠性与稳定性。智能组件是智能化一次设备的核心器件，通过智能组件实现实时在线分析决策、先进的智能控制及调节、友好互动等功能[10]。一次设备智能化提高了信息检测的准确性及评价体系的科学性，通过分析评估采集到的数据可提前对可能出现的问题或安全隐患进行处理，具备自诊断功能，提高了设备及系统运行的可靠性，同时智能化建设也为安全维修带来了便利。一次设备智能化技术的不断开拓，将极大地推动智能电网的快速发展。一次设备高度集成二次功能，具有统一的通信平台和标准的接口，结构紧凑，运行稳定，这也正是智能变电站发展的方向。
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作者简介
李红军，男，汉，四川眉山人，高级工程师，从事电网运行类人才培养与开发、电网新技术应用与推广工作，研究方向为电力系统及其自动化。
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过程层网络流量分析 1. 采样值网络流量分析 1.1采样值网络概述 采样值传输采用IEC61850-9-2标准，合并单元和二次设备均连在交换机网络上。220kv线路间隔配置成一个独立的网段，考虑采用独立的交换机。主变三侧作为一个大间隔，配置成一个独立的网段，采用独立的交换机。每一个电压等级配一台公共交换机，连接该电压等级对应的母线保护、PT合并单元，各 间隔对应的交换机也通过级联端口连到该公共交换机。 采用组播过滤技术来解决网络阻塞的问题，接收端口只收到预订的MAC地 址对应的9-2报文，降低了网络的流量。 PT并列考虑在PT合并器实现，PT切换在间隔合并器实现。因此，对于主变保护和线路保护而言，不需要在网路上预订PT合并器的9-2报文，但母线保 护需要预订PT合并器的报文。 1.2IEC61850-9-2帧格式说明 1.2.11SO/IEC 8802-3以太网帧结构 IEC 61850-9-2LE采样值报文在链路层传输都是基于ISO/IEC 8802-3的以太网帧结构。帧结构定义如下图所示：
方法。 (2) 帧起始分隔符字段(Start-of-Frame Delimiter ) 知道导入帧，并且该字段提供了同步化接收物理层帧接收部分和导入比特流的 格式说
帧起始分隔符字段，1字节。字段中1和0交互使用。 (3)以太网mac地址报头 以太网mac地址报头包括目的地址(6个字节)和源地址(6个字节)。目的地址可以是广播或者多播以太网地址。源地址应使用唯一的以太网地址。 IEC 61850-9-2 多点传送采样值，建议目的地址为 01-0C-CD-04-00-00 到 01-0C-CD-04-01-FF。 (4)优先级标记(Priority tagged) 为了区分与保护应用相关的强实时高优先级的总线负载和低优先级的总线 负载，采用了符合IEEE 802.1Q的优先级标记。 优先级标记头的结构： TPID 值：0x8100 User priority :用户优先级，用来区分采样值，实时的保护相关的GOOSE 报文和低优先级的总线负载。高优先级帧应设置其优先级为4?7,低优先 级帧则为1?3，优先级1为未标记的帧，应避免采用优先级 0，因为这会引起正常通信下不可预见的传输时延。 采样值传输优先级设置建议为最高级7。 CFI:若值为1,则表明在ISO/IEC 8802-3标记帧中，Length/Type域后接 着内嵌的路由信息域(RIF)，否则应置0。 VID :虚拟局域网标识，VLAN ID。 (5)以太网类型Ethertype 由IEEE著作权注册机构进行注册，可以区分不同应用
新一代智能变电站一次设备智能化的探讨和展望 发表时间：2018-06-06T15:41:45.967Z 来源：《科技新时代》2018年3期作者：田军韩志惠[导读] 摘要：本文分析了新一代智能变电站一次设备的智能化，阐述了智能变电站与智能化一次设备的主要概念，针对一次设备智能化进行了深入研究，结合笔者本次研究，最终提出了要对智能化的一次设备进行深化检修智能和全生命周期管理策略。 摘要：本文分析了新一代智能变电站一次设备的智能化，阐述了智能变电站与智能化一次设备的主要概念，针对一次设备智能化进行了深入研究，结合笔者本次研究，最终提出了要对智能化的一次设备进行深化检修智能和全生命周期管理策略。希望通过本文的分析研究，实现新一代智能变电站一次设备功能的最大化，从而确保变电站安全、稳定运行的目标。 关键词：智能变电站；一次设备；智能化随着科学技术的飞速发展，产生了新一代的智能变电站，然而变电站的智能化只是一种保证变电站安全、稳定的手段。由于智能电网具有系统性、复杂性，并且受到规划与设计变电站、设置智能系统网架、智能电网的运行方式等多方面的因素影响制约，所以仅仅依靠智能化是不能够有效的保障变电站运行的安全、稳定。除此之外，在运用智能化技术的时候，要重视电网的安全性、可靠性、经济性，做到有效的利用一次设备智能化技术，提高变电站的智能化水平，从而保障了电网运行的安全性、稳定性。 1 新一代智能变电站一次设备智能化的探讨 1.1智能变电站 智能变电站的基本要求是实现全站信息的数字化、通信平台的网络化、信息共享的标准化，通过采用可靠、集成、先进、环保的智能化设备来实现其功能，如对信息的收集、测量、控制、保护、计量和检测等的基本功能，和一些自动控制、智能调整、在线分析、互动协同等高级功能。智能变电站的组成部分为智能化的一次设备和信息管理系统。智能化的一次设备的智能化表现在变压器智能化、开关设备智能化、电子互感器等[1]。 1.2 一次设备智能化 变电站的一次设备主要有变压器、避雷器、母线、互感器、断路器等等。智能变电站一次设备智能化，主要是在以往一次设备功能的基础上，采用通讯协议与信息管理系统进行数据的交互，其基本功能是测控、通讯、保护。一次设备的智能化还具有强大的信息交互、强大的自己监测与诊断能力，既能够对设备的运行状态进行科学的检查与测试，又可以尽早的预测与识别故障，并且及时的将预测分析的结果反馈给相应的设备管理部门，从而为状态的检修提供了可靠的信息依据。另外，在设备出现故障之后，它可以进行自动化的分析、识别、与评估。下面对变电站的一次设备中的变压器智能化、避雷器智能化进行了简要介绍： 1.2.1变压器智能化 新一代智能变电站一次设备中，变压器的智能化是指变压器在运行和监测时候的自动化。其自动化的主要内容是：实时监测变压器油色谱、绝缘、电流、电力负荷、油温，并且控制管理变压器油品对气与水的溶解等问题，及时断开和处理变压器的局部放电、介质损耗、绕组短路等，有效的调整负荷温度、铁芯电流、冷却器状态，从而确保变压器的功能能够正常发挥。 1.2.2避雷器智能化 变电站安全运行的设备与结构基础是避雷器，并且避雷器的智能化是智能变电站的重要前提。在变电站中使用智能化的避雷器，能够全面的检测电流、电压、动作和能够有效的控制全电流、阻性电流，从而有效的保障避雷器功能。与此同时，可以通过将智能化避雷器与智能变电站的网络或者是管理系统有效的结合，来实现通信与调控功能，并且把智能化避雷器向整个智能变电站体系转化，有利于加强变电站的智能化和变电站运行的安全化。 1.3一次设备智能化的评判准则 新一代智能变电站一次设备智能化，不仅仅是对设备进行信息化的处理与网络化的运用，它还是智能化的体系和结构，具有设计科学、布局合理、建设严格等特点，要对智能变电站一次设备的智能化评判可以依据其智能性、及时性、功能性准则来进行，以保障设备在运行时的安全、稳定、准确[2]。 1.4一次设备智能化正常运行的要求 智能化一次设备要正常运行，就必须确保智能一次设备的相关智能元件不受损，那么就要使智能元件满足以下要求： 1.4.1在使用智能元件后，智能化一次设备能够正常运行。 1.4.2智能元件要及时的监测分析主要的设备，并且要自动的将数据记录储存下来。 1.4.3智能元件要有自我检测和报警的功能，并且其检测的灵敏性要符合设备功能的要求。 1.4.4智能元件要有对电磁抗干扰的能力。 1.4.5智能元件最终得出的监测数据要确实可靠。 2 新一代智能变电站一次设备智能化的展望 2.1新一代智能变电站一次设备智能化 一方面变电站一次设备可以通过优化智能组件、组网来建立变电站一次设备的通信系统，从而达到实时监测的目的，以确保一次设备监控能力的提升。另一方面，变电站可以采用一次设备的集成体系中的集成设备，将一次设备的使用寿命延长和提高其运行的精确度，从而不仅可以保证一次设备的安全稳定，还有利于提高一次设备的智能化水平。另外，变电站一次设备要对将来现代化升级和智能化拓展一定的空间和结构，以确保其能够顺应时代的潮流稳定发展。 2.2检修智能深化 变电站一次设备中的检修智能化，既是实现智能化的重要保证，又是智能变电站对一次设备功能与稳定维护的重要前提。智能变电站一次设备的运行时，可以采用新型的处理技术对产生的运行状态与数据信息进行处理，从而有效的检测维修智能变电站一次设备，智能变电站建设中智能化检修是其基本需求。在进行智能化维修时，可以通过设立智能化检修系统与信息处理系统，从而对一次设备运行信息的数据库进行完善，从而达到对一次设备运行状况进行实时自我诊断的目的。与此同时，要做好及时报警和判断智能变电站一次设备运行过程中的问题和故障。最后，通过对变电站一次设备检修智能的深化，来有效的控制一次设备运行中存在的风险，进而提升智能变电站一次设备的稳定性、可靠性、安全性。
智能化变电站技术
内容提要
? 智能化变电站概述 ? 如何实现智能化变电站 ? 关键问题分析 ? 智能化变电站技术规范 ? 国内典型工程案例分析
智能化变电站概述-定义
? 《智能变电站技术导则》给出的定义 采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设
备，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，并可根据需 要支持电网实时自动化控制、智能调节、在线分析 决策、协同互动等高级功能的变电站。
? 智能变电站派生于智能电网
智能化变电站概述-变电站 内部分层
IEC61850将变电站分为三层
远方控制中心 技术服务
7
变电站层
功能A
16
功能B
9 16
8
3
继电保护
控制
间隔层
控制
3
继电保护
45
45
过程层接口
过程层
传感器
操作机构
高压设备
智能化变电站概述-需要区分的概念
? 变电站层 监控系统、远动、故障信息子站等
? 间隔层 保护、测控等
? 过程层 智能操作箱子（或称智能单元） 合并单元 一次设备智能组件等。
智能化变电站概述-需要区分的概念
? IEC61850变电站
特征： 1）两层结构（变电站层、间隔层，没有过程层）； 2）一次设备非智能化，间隔层通过电缆与传统互感器和开关连
接； 3）不同厂家的装置都遵循IEC61850标准，通信上实现了互连
互通，取消了保护管理机； 4）间隔层保护、测控等装置支持IEC61850，直接通过网络与
变电站层监控等相连。
市场特征： 该模式在国网和南网都处于大批量推广阶段，所占比例会越来 越大，以后会成为变电站标配。 例如：华东500kV海宁变、湖北500kV武东变等。
新一代智能变电站概念设计 发表时间：2018-04-28T16:31:41.250Z 来源：《电力设备》2017年第33期作者：代春凤 [导读] 摘要：随着科学技术的进一步发展，电网技术的得到了飞速发展，随即智能电网的概念被提出，智能变电站为满足日益增长的信息化、自动化、互动化需求应运而生。 （国网新疆奎屯供电公司新疆奎屯市 833200） 摘要：随着科学技术的进一步发展，电网技术的得到了飞速发展，随即智能电网的概念被提出，智能变电站为满足日益增长的信息化、自动化、互动化需求应运而生。智能变电站是加强智能电网的重要基础和支撑，是电网运行数据的采集源头和命令执行单元，是智能电网建设的重要组成部分。为了实现智能电网进一步加强，对智能变电站的要求就进一步加强，因此，在新一代智能变电站的设计上就要做到科学合理，为此，本文针对当前只能变电站的设计问题进行深入的分析探讨，在实际的理念方面做出深入的分析，以期为以后智能变电站的建设提供设计的理论基础。 关键词：智能变电站；顶层设计；技术路线 引言：就目前而言，智能变电站相关的试点工程虽然在设备、建设以及日常的运行维护管理反面取得了较大的进展，但是在其他方面仍然存在着问题，比如系统相对较多并且功能也比较分散，不管是在设计理念上，还是相关技术和管理上都需要进一步加强。 一、当前智能变电站设计存在的问题 （一）设计模式存在问题 目前，大多数的变电站设计采取的都是分专业进行涉及的模式，并且是由供应商为主导进行的，在变电站的整体优化上非常难实现。不管是在设计的理念上，还是设计的方法上都收到了设备技术的限制，在设备的配置、整体布局以及控制上的设计都还有进步提升的空间。因此新一代智能变电站应该将供应商主导进行的分专业设计向整体集成化的设计方向发展，研制设备，优化主接线和总体的平面布局，进一步提高智能变电站的整体设计的水平，确保先进的设计理念实施到位。 （二）一次设备的一体化设计理念实施不到位 就目前而言，现在大部分的变电站在一次设备的一体化上的设计理念实施不到位，不仅在绝缘设计上不到位，并且在机械设计上也配合不当。同时缺少厂内一体化调试，设备现场联调时，出现通信接口、模型配置不统一等问题，影响工程进度。新一代智能变电站将实现一次设备智能化向智能一次设备转变。通过智能组件、传感器与一次设备的一体化设计，实现设备有效集成，功能高度整合，达到安装快捷、运行智能、检修方便。 （三）二次系统的配置独立分散，信息共享度低 智能变电站中各个二次系统的配置独立分散，信息共享度低，采样处理重复，维护工作量大对调控一体化的支撑力度不够，尚不满足电网运维管理体制的转变要求。因此，新一代智能变电站应实现分散独立系统向一体化业务系统的转变。要整合原来各分系统功能，构建一体化业务系统深化高级功能应用，全面支撑“大运行”、“大检修”采用层次化保护控制，实现安全稳定的“三道防线”。 二、新一代智能变电站设计理念 （一）系统高度集成 新一代智能变电站应遵循高度集成的设计理念，要进一步整合系统的功能，通过优化系统的结?布局、并采用一体化机器设备和一体化的通信网络以及一体化的系统，作为最基本的技术?架，能够有效地促进变电站的优化集成设计水平的进一?提升，在高度集成方面，不仅要保证一次与二次设备的高度集成，并且在其他如网络、站域平台、设备空间以及IED装置这几个方面都要保证高度集成。 （二）结构布局要合理 针对新一代智能变电站的设计，要保证电网设备在足够安全的条件下，在对变电站的主接线进行优化，并且针对互感器的数量要适当降低；在位置的选择上要做到科学化合理化，选择适合的位置，可以有效地节约变电站的设备费用以及基础建设的费用；另外，要将一次设备和传感器在整体上进行优化，在电子互感器成熟稳定之后，可以将电子互感器集成于一次设备当中，在设备的高度集成上进一步优化加强。这样不仅可以减少设备的占地面积，还能够利用节约出来的空地将二次设备放到一次设备的附近地区，利用空地进行就地摆放以及安装。同时，在设备的检修方面，可以引进或是采用最新型的检修设备以及安装机械设备，做到在恶劣天气或是较恶劣的自然环境下，能够进行及时且精确地检修以及维修保护等等。 （三）装备先进?用 变电站使用的机械设备要先进适用。现在新一代智能变电站，在设备的选用上，采用的是智能化的一次设备以及集成化的二次系统，但是在这个基础上，应积极地改进现有的设备，积极地研制更加新型化的设备，不管是在技术指标上，还是使用寿命的周期上，还是其他别的方面，都要做到指标现金，性能稳定，安全实用的寿命周期要长。同时，要采用在设计、配置、调试工具方面具有方便高效的变电站设计和调试技术，比如，采用基于图形用户界面的设计、配置成套工具，或是二次虚端子接线设计与变电站配置文件的无缝结合等。才能在提高变电站在设计、安装、调试方面的效率。 （四）支?调控一体 要优化设备告警信息直传和变电站全景远程浏览等功能，在一体化的监控系统的配置方面要做好优化简化，在一键式顺序控制应用发个面要更加的深化，进一?提升在高级功能方面的应用水平，节约人力，做到即使没有人值守，也可以正常?行的管理模式的需求，实现变电站的自动化。 （五）经济节能环保 新一代的智能变电站使用的设备在整体上已经相对都比较节能和环保了，比如在IED、网络交换机、占地面积、建筑面积的使用上以及进行现场安装的工作量上，都相应的?少了30%以上，甚至都?到了40%-50%左右，?大的节约了人力和无力，既经济又环保。但这不能是追求的经济环保的?限，应继续积?的优化变电站设备，集成系统的强度要更加优化，进一?实现智能变电站的集成化、一体化、和标准化。 三、结语 总之，在新一代智能变电站的设计上，要做到高度集成化的系统，做到经济节能环保，减少人力和物理的浪费，实现自动化管理，不
智能变电站过程层报文 1. GOOSE 报文 1.1. GOOSE 传输机制 SendGOOSEMessage 通信服务映射使用一种特殊的重传方案来获得合适级别的可靠性。重传序列中的每个报文都带有允许生存时间参数，用于通知接收方等待下一次重传的最长时间。如在该时间间隔内没有收到新报文，接收方将认为关联丢失。事件传输时间如图1-1所示。从事件发生时刻第一帧报文发出起，经过两次最短传输时间间隔T1重传两帧报文后，重传间隔时间逐渐加长直至最大重传间隔时间T0。标准没有规定逐渐重传时间间隔计算方法。事实上，重传报文机制是网络传输兼顾实时性、可靠性及网络通信流量的最佳方案，而逐渐重传报文已越来越不能满足实时性要求，对重传间隔时间已没有必要规定。 图1-1 GOOSE 事件传输时间 SendGOOSEMessage 服务以主动无须确认的发布者/订阅者组播方式发送变化信息，其发布者和订阅者状态机见图1-2和图1-3。 图1-2 GOOSE 服务发布者状态机 1) GoEna=True （GOOSE 使能），发布者发送数据集当前数据，事件计数器置1（StNum=1）， 报文计数器置1（SqNum=1）。 2) 发送数据，SqNum=0，发布者启动根据允许生存时间确定的重发计时器，重发计时器 计时时间比允许生存时间短（通常为一半）。 3) 重发计时器到时触发GOOSE 报文重发，SqNum 加1。 4) 重发后，开始下一个重发间隔，启动重发计时器。重发间隔计算方法和重发之间的 最大允许时间都由发布者确定。最大允许时间应小于60秒。 5) 当数据集成员数据发生变化时，发布者发送数据，StNum 加1，SqNum=0。 5）
次设备智能化技术 时间：20 1 2-9 4 — 2 4巧：1 o:i9來源：作者?: O引言 智能变电站是智能电网的重要建设环节。保证电网安全稳定是一个系统工程，取决于诸多因素，不是单靠提高变电站的智能化就可以实现的。变电站的安全稳左运行是与变电站接入方案是否可靠、系统网架是否合理、运行方式是否合适分不开的。必须明确“智能化”是确保电网安全、可靠、经济运行的手段，而不是目的?智能化不能牺牲电网原有的安全性、可靠性和经济性. 智能变电站与数字变电站的区别如下：（1）一次设备状态监测与一次设备智能化：（2）一体化信息平台与智能高级应用：（3）辅助系统智能化。 1智能变电站的定义 智能变电站的如下定义:由先进、可靠、节能、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，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能.并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级应用功能的变电站。 2智能变电站的特征 智能变电站的特征:一次设备智能化、信息交换标准化、系统高度集成化、运行控制自动化、保护控制协同化、分析决策在线化。智能变电站是智能电网的重要组成部分。高可靠性的设备是变电站坚强的基础，综合分析、自动协同控制是变电站智能的关键，设备信息数字化、功能集成化、结构紧凑化是发展方向。 3智能变电站的结构 智能变电站设备分为过程层、间隔层、站控层. （1）过程层:指智能化电气设备的智能化部分。过程层的主要功能分3类:电力运行实时的电气量检测;运行设备的状态参数检测：操作控制执行与驱动。 （2）间隔层：其设备的主要功能是汇总本间隔过程层实时数据信息;实施对一次设备保护控制功能：实施本间隔操作闭锁功能;实施操作同期及其他控制功能;对数据采集、统计运算及控制命令的发出具有优先级别的控制：承上启下的通信功能，即同时高速完成与过程层及站控层的网络通信功能。必要时，上下网络接口具备双口全双工方式，以提高信息通道的冗余度，保证网络通信的可靠性. （3）站控层：苴主要任务是通过2级高速网络汇总全站的实时数据信息，不断刷新实时数据库，按时登录历史数摇库;按既立规约将有关数据信息送向调度或控制中心;接收调度域控制中心有关控制命令并转间隔层、过程层执行;具有在线可编程的全站操作闭锁控制功能;具有（或备有）站内当地监控，人机联系功能;具有对问隔层、过程层诸设备的在线维护、在线组态、在线修改参数的功能;具有（或备有）变电站故障自动分析和操作培训功能[1] O 过程层设备是联系一次设备和二次系统的桥梁，为间隔层设备提供一次设备的数据，执行间隔层和站控层对一次设备的控制、调节等功能。间隔层设备完成对一次设备的测量、控制、保护、汁量、检测等功能.智能组件以测量数字化、控制网络化、状态可视化、功能一体化、信息互动化为特征，集成了过程层和间隔层的部分功能，具备测量、控制、保护、计量、检测中的全部或部分功能.高压一次设备与相关智能组件的有机结合构成了智能化一次设备,这种有机结合可以是独立运行的高压设备加外置的智能组建，也可以是高压设备内嵌部分智能组建再加外置智能组件，还可以是高压设备内嵌相关智能组件。智能组件是一次设备实现智能化的主要途径.
智能变电站与常规变电站的区别 一、了解智能变电站 1、背景 伴随着工业控制信息交换标准化需求和技术的发展，国外提出了以“一个世界，一种技术，一种标准”为理念的新的信息交换标准:IEC61850标准。在国内，现有信息交换技术在变电站自动化领域体现出来的种种弊端严重制约了生产管理新技术的提高，因此，采用IEC61850实现信息交换标准化已经成为国内电力自动化业界的一致共识，同时，国家电网公司又提出了“建设数字化电网，打造信息化企业”的战略方针，如何提高变电站及其他电网节点的数字化程度成为打造信息化企业的重要工作之一。数字化变电站就是在这样的背景下提出来的。因此，数字化变电站是变电站自动化发展及电网发展的结果。 如今，我国微机保护在原理和技术上已相当成熟，常规变电站发
生事故的主要原因在于电缆老化接地造成误动、CT特性恶化和特性不一致引起故障、季节性切换压板易出错等。这些问题在智能（数字）化变电站中都能得到根本性的解决。另外，微机技术和信息、通讯技术、网络技术的迅速发展和现有的成熟技术也促成了数字化技术在电力行业内的应用进程。这几年国内智能化一次设备产品质量提升非常快，从一些试运行站的近期反馈情况可以看出，智能化一次设备已经从初期的不稳定达到了基本满足现场应用的水平。工业以太网是随着微机保护开始应用于电力系统的，更是成为近几年的变电站自动化系统的主流通信方式。在大量的工程实践证明站控层与间隔层之间的以太网通信的可靠性不存在任何问题。而间隔层与过程层的通信对实时性、可靠性提出了更高的要求，但通过近两年的研究与实践，这一难点问题也已经解决。可以说原来制约数字化变电站发展的因素目前已经得到逐一排除。 智能（数字）化变电站按照变电站自动化系统所要完成的控制、监视和保护三大功能提出了变电站内功能分层的概念:无论从逻辑概念上还是从物理概念上都可将变电站的功能分为三层，即站级层、间隔层和过程层。智能（数字）化变电站作为变电站的发展方向，主要解决现有变电站可能存在的以下问题：传统互感器的绝缘、饱和、谐振等；长距离电缆、屏间电缆；通信标准等。 智能（数字）化变电站与传统变电站相比，主要需对过程层和间隔层设备进行升级，将一次系统的模拟量和开关量就地数字化，用光纤代替现有的电缆连接，实现过程层设备与间隔层设备之间的通
智能变电站基础知识 一、单项选择题 1. 合并单元是（）的关键设备。 （A）站控层；（B）网络层；（C）间隔层；（D）过程层 答案：D 2. 智能终端是（）的关键设备。 （A）站控层；（B）网络层；（C）间隔层；（D）过程层 答案：D 3. 从结构上讲，智能变电站可分为站控层设备、间隔层设备、过程层设备、站控层网络和过程层网络，即“三层两网”。（）跨两个网络。 （A）站控层设备；（B）间隔层设备；（C）过程层设备；（D）过程层交换机 答案：B 4. 智能变电站中交流电流、交流电压数字量经过（）传送至保护和测控装置。 （A）合并单元；（B）智能终端；（C）故障录波装置；（D）电能量采集装置 答案：A 5. 避雷器在线监测内容包括（）。 （A）避雷器残压；（B）泄漏电流；（C）动作电流；（D）动作电压
答案：B 6. 智能变电站中（）及以上电压等级继电保护系统应遵循双重化配置原则，每套保护系统装置功能独立完备、安全可靠。 （A）35 kV；（B）110kV；（C）220kV；（D）500 kV 答案：C 7. 继电保护设备与本间隔智能终端之间通信应采用（）通信方式。 （A）SV点对点；（B）GOOSE点对点；（C）SV网络；（D）GOOSE网络 答案：B 8. 继电保护之间的联闭锁信息、失灵启动等信息宜采用（）传输方式。 （A）SV点对点；（B）GOOSE点对点；（C）SV网络；（D）GOOSE网络 答案：D 9. 智能变电站中双重化配置的两套保护的跳闸回路应与两个（）分别一一对应。（A）合并单元；（B）智能终端；（C）电子式互感器；（D）过程层交换机 答案：B 10. 智能终端放置在（）中。 （A）断路器本体；（B）保护屏；（C）端子箱；（D）智能控制柜 答案：D
智能变电站发展前景及其关键技术分析 摘要：在时代迅速发展的带领下，我国对于电力的数量需求以及质量要求越来 越严苛，电力行业也是不负众望，为我国的电力用户提供安全、稳定的电力。但 由于数字技术的提高以及能源政策的调整，传统的电力自动化系统已经落后，智 能变电站的建设和发展成为必然的发展趋势。本文将简单介绍智能变电站的定义 和优点，分析其关键技术，并探究其在当今社会条件下的展望。 关键词：智能变电站；发展；关键技术 一、智能变电站概述 智能变电站是由智能设备和变电站全景数据平台两个核心部分组成。智能设 备能够通过通信光纤之间的连接来获取实时的智能变压器的工作参数和信息，所以，当其工作状态产生变动时，智能设备能够依照控制系统的电压和功率来判断 分接头的调度；当其工作状态遇到障碍时，智能设备能够产生警报且提供相应的 工作参数和数据信息等，另外，智能设备中的高压开关这一设备拥有稳定高效的 开关和控制功能，能够实时监测设备运行状态并及时诊断出设备的问题所在，帮 助工作人员快速高效地排除和修复所遇到的障碍，有效地减少了设备的管理费用，降低运行风险，使其稳定性得到合理的保障。变电站全景数据平台能够采集变电 站电力系统各状态下的工作参数和设备运行数据，能够将变电站的信息源头进行 简单化和一致化处理，实现横纵方向的信息透明化、共享化，进而规范相关信息 的处理方式和接口访问，以满足智能变电站信息库的性能要求，为变电站中一系 列的高级应用功能打下坚实的基石。 二、智能变电站的发展前景展望 当今社会条件下，人们对生活的水平和质量有着更高的要求和期望，生活更 加智能，智能的同时是带来不断增长的电力需求量，随之而来的必然是用电量的 持续上涨，那么只有我国的电力行业不断强化自身的发展，全面保障安全稳定的 持续电力供应，才能满足人们的相应需求。而传统的电力自动化系统已然跟不上 智能化的现代生活，这就要求传统电力网络向智能化发展，只有建立起智能电网，才能够实现智能供电，而智能变电站在智能电网的建立过程中具有举足轻重的地位。 我国的一二五计划中也提到了关于智能电网的发展规划，在2015年，我国已成功建成规格110-750千伏的智能变电站上万座。另外，我国政府在智能变电站 的投资在一二五期间达到160000亿元，所以不论从社会需求还是国家的重视度 都可以看出智能变电站的发展前景是非常可观的。那么为什么智能变电站能得到 国家的认可，原因就在于智能变电站的能够涉及到发电、点的传输与调配、通信 等等方面，能更好的实现电力资源的分配，另外，智能的变电站在设备的检修方 面也有很大的优势，通过网络大数据的使用，可以更好的对各电站的输电环境以 及设备进行监测。 当然，虽然智能变电站的发展前景是非常可观的，但是在发展的过程也避免 不了问题和挑战。首先，智能变电站的发展前提是网络技术的支持，我们必须要 有成熟的网络技术支持。第二，对与智能变电站，我们也需要特殊的材料，那么 这方面的研究也是智能变电站发展的基础。总的来说，智能变电站的是机遇与挑 战并存的，但是在社会发展迅猛的今天，我认为智能变电站的发展已成为必然趋势，所以发展的大方向还是好的。 三、智能变电站的关键技术分析
第35卷第0期中国电机工程学报V ol.35 No.0 000.00, 2015 DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.2015.00.000 文章编号：0258-8013 (2015) 00-0000-00 中图分类号：TM 新一代智能变电站信息流架构设计 肖燕 (中国电力科学研究院，北京市海淀区100192) Design of Information Flow Scheme for New Smart Substation XIAO Yan (China Electric Power Research Institute, Haidian District, Beijing 100192, China) ABSTRACT:For realizing the unity of data source and the unity of communication network at new smart substation, sharing the resource of hardware and network and promoting the integration degree of new smart substation, the information flow including measurement information flow, control information flow, protection information flow and monitoring information flow were investigated respectively and a scheme of information flow integrating control, protection, monitoring and measurement was proposed for new smart substation. Base on this scheme and the technical needs of 220 kV new smart substation, an implementable information flow design was putted forward which was composed by the information flow of bus space, the information flow of transmission line space, the information flow of transformer space and the information flow of intelligent high voltage equipment. The information flow design was applied in new smart substation demonstration project of SGCC. KEY WORDS: smart substation; information flow; data flow 摘要：为了在新一代智能变电站内实现数据源的统一和通信网络的统一，共享站内硬件资源和网络资源，提升新一代变电站的集成度，该文对站内信息流进行了系统研究，包括测量信息流、控制信息流、提出一种融合测量、控制、保护、监测和计量等需求的全站信息流架构。以此为基础，结合220 kV新一代智能站的工程需求，给出了一种可执行的信息流设计方案，该设计方案包括母线间隔信息流设计、线路间隔信息流设计、主变间隔信息流设计及高压设备信息流设计共4个部分。文中提出的信息流设计方案在国家电网公司的新一代智能站示范工程中得到应用。 关键词：智能变电站；信息流；数据流 0 引言 智能变电站(简称智能站)是智能电网的重要组成部分[1-3]，在智能站中，大量应用了智能电子装置(以下简称二次设备)，信息流涉及站内通信网络架构、二次设备功能配置及智能化功能实现方案等关键问题，信息流设计已成为智能站顶层设计的重要部分。智能站信息流包括电压、电流及各类设备状态信息、控制信息的采集、共享、处理、执行、传输、应用、存储等多个环节，经济、可靠地支持智能化目标的实现是信息流设计的基本要求。2009年之前，已有数字变电站，但数字化主要限于保护与测控，二次设备数量有限，信息流相对简单[4-5]。2009—2012年，开始研究建设智能站，二次设备从保护、测控扩展到了智能高压设备的二次部分及计量、监测及辅控设备等，信息流在深度及广度上均有较大扩展，但对信息流的系统研究甚少，实际工程中，通常由二次设备供应商结合工程要求自行设计，随意性很大，为后期的运智能站的维带来了极大的风险。由于电网已发展成熟，欧美对智能站的研究并不活跃，有少数几个智能站的例子，技术状态与国内已建工程基本相同，即数字化的测控、保护，辅以部分在线监测，且彼此网络独立，数据源独立。 2012年，国家电网开始研究、建设新一代智能变电站(以下简称新一代智能站)，新一代智能站汲取了已有建设经验，进行了多方面的技术提升，其中一项十分重要的内容就是统一全站信息流[6]。本文阐述了这项工作的主要内容。与国内外已有信息流方案相比，本文实现了全站各业务的信息融合，将以往独立布局的保护测控、智能高压设备、计量、电能质量监测等不同业务的信息流进行统一规划，分析共同的数据源需求，按照设备、各业务子系统全站各层级智能化目标，构建全站信息流架构，首次实现了全站各业务共网共源，从根本上解决前期 网络出版时间：2016-01-06 16:47:08 网络出版地址：https://www.doczj.com/doc/dd7436769.html,/kcms/detail/11.2107.TM.20160106.1647.004.html
智能变电站过程层报文 1.GOOSE报文 1.1.G OOSE传输机制 SendGOOSEMessage通信服务映射使用一种特殊的重传方案来获得合适级别的可靠性。重传序列中的每个报文都带有允许生存时间参数，用于通知接收方等待下一次重传的最长时间。如在该时间间隔没有收到新报文，接收方将认为关联丢失。事件传输时间如图1-1所示。从事件发生时刻第一帧报文发出起，经过两次最短传输时间间隔T1重传两帧报文后，重传间隔时间逐渐加长直至最大重传间隔时间T0。标准没有规定逐渐重传时间间隔计算方法。事实上，重传报文机制是网络传输兼顾实时性、可靠性及网络通信流量的最佳方案，而逐渐重传报文已越来越不能满足实时性要求，对重传间隔时间已没有必要规定。 图1-1 GOOSE事件传输时间 SendGOOSEMessage服务以主动无须确认的发布者/订阅者组播方式发送变化信息，其发布者和订阅者状态机见图1-2和图1-3。
图1-2 GOOSE 服务发布者状态机 1) GoEna=True （GOOSE 使能），发布者发送数据集当前数据，事件计数器置1 （StNum=1），报文计数器置1（SqNum=1）。 2) 发送数据，SqNum=0，发布者启动根据允许生存时间确定的重发计时器，重发计 时器计时时间比允许生存时间短（通常为一半）。 3) 重发计时器到时触发GOOSE 报文重发，SqNum 加1。 4) 重发后，开始下一个重发间隔，启动重发计时器。重发间隔计算方法和重发之 间的最大允许时间都由发布者确定。最大允许时间应小于60秒。 5) 当数据集成员数据发生变化时，发布者发送数据，StNum 加1，SqNum=0。 6) GoEna=False ，所有的GOOSE 变位和重发报文均停止发送。 图1-3 GOOSE 服务订阅者状态机 1) 订阅者收到GOOSE 报文，启动允许生存时间定时器。 2) 允许生存时间定时器到时溢出。 3) 收到有效GOOSE 变位报文或重发报文，重启允许生存时间定时器。 图1-4~8以某距离保护A 相跳闸为例演示了保护跳闸信号从动作到返回过程中SendGOOSEMessage 服务的报文时序。 ） 5）
智能变电站一次设备智能化技术探究 摘要:在信息技术高速发展的今天，变电站紧跟时代要求，实现智能化发展。一 次设备是变电站中的重要组成部分，在实现智能变电站建设时，重视一次设备智 能化技术的快速发展，提升变电站的服务水平。新时代，人们的用电需求量不断 增强，一次设备智能化技术能够保障智能变电站的正常运行，进而为人们提供高 质量的用电服务。因此本文探究一次设备智能化技术的发展，以此推动我国电力 事业的发展。 关键词：智能变电站；一次设备；智能化技术 变电站在我国电网系统中占据重要位置，在智能电网建设中，应重视智能变 电站的建设。智能变电站与传统变电站之间存在着较大的区别，主要体现在电气 一次设备智能化发展。新时代中，变电站智能化发展主要是为人们提供优质的用 电服务，一次设备智能技术在维护智能变电站稳定运行方面发挥着重要作用，其 可以提高智能变电站的智能化水平，并且加快智能电网的建设速度[1]。 一、智能变电站概述 在信息时代中，智能变电站主要借助于科学技术实现信息的有效采集与传递，同时具有测量、控制、计量以及监测等功能，可以依据电网运行的实际需求完成 智能调节任务，为在线分析决策、协同互动等模块提供技术支持。在智能变电站 建设中，智能变电站地设施多具有环保、集成、先进的特点，使得智能变电站具 有较高的自动化程度。相比较于传统变电站，智能变电站具有较高的安全性，适 用于时代发展需求。在智能变电站运行过程中，应注重一次设备智能化技术的应用，不仅仅实现智能电网系统的安全运行，同时也能提升智能变电站的工作效率，满足人们日益增长的用电需求[2]。 二、智能变电站设备网络结构及一次设备 （一）智能变电站设备网络结构分析 在智能变电站建设中，其结构主要分为三个层次，即过程层、间隔层以及站 控层。其中过程层主要起到桥梁作用，连接一次设备和二次系统。过程层设备能 够实时监测电力运行中电气量变化；也能实现对电气设备运行参数的检测，为间 隔层设备提供真实、可靠的一次设备数据；同时，更是实现站控层、间隔层对一 次设备的控制调节空能。间隔层设备主要实现信息的汇总，对过程层、站控层中 产生的信息予以汇总。间隔层通过对数据信息的收集与计算，进而实现对一次设 备保护。间隔层能够实现过程层设备、站控层设备的网络通信，具有承上启下的 良好网络通信功能。为了保障智能变电站的网络通信稳定性，可以在间隔层上下 网络接口处，采用双口全双工结构予以连接，进而增强信息通道的冗余度，保障 智能变电站的安全运行。站控层设备可以实现智能变电站的实时数据的收集与整理，同时，也能实现对智能变电站实时数据库的更新，确保数据库中的数据信息 真实有效，将智能变电站各个阶段的运行情况予以掌握。站控层设备收集数据的 同时，其需要将相关数据传送至变电站调度中心，促使调度中心依据数据信息发 布指令，过程层设备、间隔层设备接受指令后予以执行。站控层设备不仅仅具有 监控、收集、操作的功能，同时还具有参数修改以及对变电站故障分析、维护的 作用，保证智能变电站安全可靠的运行[3]。 图1 智能变电站设备网络结构图 （二）智能变电站一次设备概述
智能变电站一次设备智能化技术初探 摘要：变电站运行情况对电力系统运行安全性及稳定性会产生一定的影响，为了保证电力系统安全运行需要做好变电站的各种管控工作。随着科学技术的不断发展，在智能变电站目标得以实现的同时，对提升电力系统运行安全性也有较大的促进作用。为此各电力企业纷纷开始建设智能变电站，由于一次设备是智能变电站中的重要组成部分，所以提升一次设备智能化水平，可以使智能变电站的作用得到充分发挥。通过对智能变电站一次设备智能化进行分析，以期为同行业提供参考及建议。 关键词：智能变电站；一次设备；智能化；技术 1智能变电站的定义与内涵 一些先进、集成、可靠、环保的设施组成了智能变电站。智能变电站通过网络平台来传递信息，它有信息采集、控制、检测等方面的功能，可以通过实际的需要做出智能调节、在线分析、相互协同等相关指令。随着科技的发展，电网发展的趋势就是实现变电站的自动化，可以让电网稳定运行，实现变电站的安全性与经济性。智能变电站的出现让人们的生活发生了许多的变化，如不再考虑用电量的问题，因为智能变电站完全可以满足人们对电力的需求。 2智能变电站的特征 智能变电站的特点就是：一次设备智能化、信息交换标准化、系统高度集成化、运行控制自动化、护控制协同化、分析决策在线化。这是智能变电站的优势所在，比传统变电站更加能够满足人们的用电要求。智能变电站中电气设备的高可靠性非常重要，它是智能变电站发展的基础所在。智能变电站正朝着功能集成化、信息数字化等方向发展。 3一次设备智能化概述 一次设备智能化对设备原有功能进行了调整，可以自动完成相关检测工作，通过检测能对设备有无故障问题及安全隐患进行判断及分析，并会形成故障分析报告，可为后期一次设备检修及维护等工作提供更多的便利条件。智能变电站中常见的一次设备包括：变压器、开关设备、避雷器、电子式互感器，以及电容型设备等，下面就对一次设备的智能化问题进行逐一分析。 3.1对变压器智能化分析 3.1.1对变压器油色谱、接地电流、套管绝缘性及电力负荷等进行实时监测，油色谱在线监测设备，见图 1 所示。油色谱在线监测可以对变压器油中的溶解气体进行相应检测，对其有无问题进行判断；微水在线监测可以对油中水分的含量进行检测，通过以上监测可以真实地反映出变压器的油路情况，同时可以对本体是否出现渗油等情况进行准确判断。 图1 油色谱在线监测设备 3.1.2对变压器是否存在局部放电、介质损耗及绕组短路等问题进行判断。 3.1.3可根据实际运行情况及需求对冷却器状态、负荷、温度及铁芯电流等进行合理调整，进而保证变压器的安全运行。 3.2对开关设备智能化分析 开关设备包括断路器和 GIS。断路器智能化可使密度、压力、微水及泄漏的监测，通过在线的目标得以实现，通过以上监测可以对断路器 SF6 绝缘气体状态进行掌握，并且可以对断路器的分合闸线圈电流值、分合闸速度、储能电机的储能
新一代智能变电站一体化监控系统应用 发表时间：2016-04-27T15:29:25.857Z 来源：《电力设备》2015年第12期供稿作者：杨敏[导读] 南瑞继保电气有限公司智能变电站是坚强智能电网建设中实现能源转换和控制的核心平台之一，是智能电网的重要组成部分，也是实现风能、太阳能等新能源接入电网的重要支撑。（南瑞继保电气有限公司江苏南京 211106）摘要：智能变电站是坚强智能电网建设中实现能源转换和控制的核心平台之一，是智能电网的重要组成部分，也是实现风能、太阳能等新能源接入电网的重要支撑。本文对一体化监控系统的基本配置方案做出了分析讨论，对具体的功能实施提出了模块化的设计思路。 无论从理论还是实际上，本文对目前监控系统的开发、设计、建设都具有一定的借鉴指导意义。关键词：IEC61850；智能变电站；一体化监控；新一代 引言 智能电网是国际电力行业应对全球变暖、能源危机和环境恶化的共同选择。智能变电站是智能电网的重要环节，一体化监控系统是智能电网调度控制和生产管理的基础，是大运行体系建设的基础，是备用调度体系建设的基础。 基于IEC61850标准变电站在国内已经大规模推广，变电站智能化已经进入全面建设阶段，给智能变电站一体化监控的应用实施提供了基础。 一体化监控系统配置 新一代智能变电站一体化监控系统直接采集站内电网运行信息和二次设备运行状态信息，通过标准化接口与输变电设备状态监测、辅助应用、计量等进行信息交互，实现变电站全景数据采集、处理、监视、控制、运行管理等。一体化监控系统纵向贯通调度、生产等主站系统，横向联通变电站内各自动化设备，是智能变电站自动化的核心部分。 1.1 一体化监控系统的配置（配置结构如图1） 图1 一体化系统结构 （1）安全Ⅰ区的设备包括一体化监控系统监控主机、Ⅰ区数据通信网关机、数据服务器、操作员站、保护装置、测控装置、PMU 等； （2）安全Ⅱ区的设备包括综合应用服务器、Ⅱ区数据通信网关机、变电设备状态监测装置、视频监控、环境监测、安防等。 1.2 一体化监控系统的安全防护要求 （1）安全Ⅰ区设备与安全Ⅱ区设备之间通信应采用防火墙隔离； （2）综合应用服务器通过正反向隔离装置向Ⅲ/Ⅳ区数据通信网关机传送数据，实现与其他主站的信息传输； （3）智能变电站一体化监控系统与远方调度（调控）中心进行数据通信应设置纵向加密认证装置。 1.3 一体化监控系统关键设备 数据服务器：由传统的服务器担当，满足变电站全景数据的分类处理和集中存储需求。综合应用服务器：一体化系统新增，接收在线监测等信息采集装置（系统）的数据，进行综合分析和统一展示。 Ⅰ区数据网关机：由传统的远动机改造而成，覆盖了原有远动工作站功能，满足各主站对变电站内电网和设备实时状态的监视和控制。 Ⅰ区图形网关机：实现主站与站内监控系统图形和数据的实时交换。 Ⅱ区数据网关机：实现Ⅱ区数据向主站的数据传输，主要传输在线监测、辅助应用等数据和模型文件。 2、五大功能模块应用 2.1 一体化监控系统主要功能 一体化监控系统主要包括运行监视、操作与控制、信息综合分析与智能告警、运行管理、辅助应用五大功能模块。 运行监视是监控系统最基本的功能模块，实现对电网运行数据、一二次设备运行工况等信息的运行监视和综合展示。操作与控制实现变电站和调度（调控）中心对站内设备的控制与操作，包括遥控、遥调、标识牌操作等，确保操作与控制的准确可靠。在传统遥控的基础上进一步智能化，实现顺序控制、无功优化自动控制、操作与控制可视化和智能操作票。 信息的集成后必然会导致数据量的大量增加，如何从纷繁复杂的信息中准确的提取出重要的信息，第一时间展示给运行人员就是信息分析功能的主要内容，包括数据辨识和智能告警等。 设备管理主要通过人工录入或系统交互等手段，建立完备的智能变电站设备台帐信息和缺陷信息等，实现一、二次设备运行、操作、和检修工作的规范化。 通过标准化接口和信息交互，实现对站内电源、安防、消防、视频、环境监测等辅助设备的监视与控制。 2.2 新一代智能站监控系统特点