doi：10.3969/j.issn.1008-0198.2015.05.001
新一代智能变电站技术综述
唐卫华1，杨俊武2，欧阳帆3
(1．中国能源建设集团湖南省电力设计院有限公司，湖南长沙410007;
2．华北电力大学，河北保定071003;
3．国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南长沙410007)
摘要：本文围绕新一代智能变电站技术展开综述。首先描述智能变电站的现状;介绍新一代智能变电站的定义，逐项分析新一代智能变电站的重要技术特征，包括一次电气方面主接线优化和新型隔离断路器应用、二次设备的层次化保护控制系统、模块化二次设备、一二次设备集成等;最后对上述技术特征和其实际应用情况进行小结，认为新一代智能变电站技术是在原有智能变电站技术基础上的提升，但其应用技术的成熟还需要一段时间的磨练，对技术人员在吸收新技术方面提出了相应要求。
关键词：新一代智能变电站;智能化隔离断路器;层次化保护控制系统;模块化二次设备;一二次设备集成
中图分类号：TM773文献标志码：A文章编号：1008-0198（2015）05-0001-06
收稿日期：2015-07-01Ｒeview of new generation smart substation technology TANG Weihua1，YANG Junwu2，OUYANG Fan3
（1．China Energy Engineering Group Co．Ltd，Hunan Electric Power Design Institute，Changsha410007，China；
2．North China Electric Power University，Baoding071003，China；
3．State Grid Hunan Electric Power CorporationＲesearch Institute，Changsha410007，China）
Abstract：This paper focuses on the new generation smart substation technology．The present situation of the smart substation are summarized firstly．Then the definition of new generation smart substation is introduced and the important technical features are analyzed in details afterwards，including the optimization of main electrical wiring and the application of new disconnecting circuit-breakers，the hierarchical protection system for secondary equipment，the modular secondary equipment，the integration of primary and secondary equipment．At last，the paper makes a summary of the technical features and its practical application．It is believed that the new generation of smart substation technology is based on the original smart substation technology，but the mature application of the technology also need times，and it puts forward new requirements for the operator in technical level and operation ability．
Key words：new generation smart substation；intelligent disconnecting circuit-breakers；hierarchical protection system；modular secondary equipment；integration of primary and secondary equipment
1技术背景
1.1智能变电站建设现状
2009年，国家电网公司提出建设智能电网，之后实施力度不断加大。从2009年起，国家电网公司先后实施了2批智能变电站试点项目建设，并在总结成果经验基础上，从2011年起开始全面推广建设智能变电站，截止至2013年底，国家电网范围内已投运新建智能变电站823座〔1〕。国网湖南省电力公司稳步推进智能变电站建设，至2014年底共建成智能变电站49座，见表1。
表1湖南电网智能变电站统计表座电压等级
建设年度
20102011201220132014 220kV00279
110kV1001713
第35卷第5期
湖南电力
HUNAN ELECTＲIC POWEＲ2015年10月
1.2取得的成果
经过近几年的研究和实践，目前推广建设的智能变电站采用了“常规互感器+合并单元”的方式，实现了就地电流电压模拟量的数字化上传，便于采样数据的全站共享；一次设备的在线监测和智能组件配置实现了统一标准接口，智能化程度得到提升；IEC61850标准得到全面应用，为应用功能提供统一标准的基础数据信息和访问接口；二次设备和系统功能逐步实现一体化，通过一体化监控系统实现全站全景数据监测。智能变电站初步实现了全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化、高级功能应用互动化，提升了变电站运行维护水平〔2－3〕。
1.3存在的不足
智能变电站在技术创新、设备研制、标准制定、工程建设等领域取得了一系列阶段性成果，但受现有专业分工、技术壁垒、运维习惯等影响，目前的智能变电站整体水平还存在欠缺，主要体现在以下几个方面〔4〕：
1.3.1设备集成度、技术实用化水平有待提升
目前智能变电站的集成主要集中在二次设备和系统上，一次与二次设备之间没有实现真正意义上的集成。一体化集成设计理念实施难到位，出厂联调难到位，现场调试实施困难，工程施工效率低下。
尽管智能变电站实现了站端信息采集数字化，但二次网络结构复杂，信息共享度低，加以目前采样重复，交换机及光缆数量众多，现场施工以及运行维护的工作量并未减轻，反而增大。因此变电站的信息流及网络组构仍有改进优化需求。
设备在线监测功能不够成熟，一次内置传感器寿命短、更换难是困扰现场的难题；二次设备的状态监测和评估功能尚属起步，应怎样优化和监测还需研究；监控高级应用功能实现尚不完善，对数据的处理和分析尚未达到实用化程度。
1.3.2产品质量
目前电子式互感器的测量精度、稳定性都不足，导致了在全面建设阶段暂停使用电子式互感器，而采用相对稳妥的“常规互感器+合并单元”方式。
户外安装的合并单元、智能终端等设备对运行环境要求较高，其长期运行情况有待考察。这与湖南整体气候温差大、湿度高特点有关，户外智能汇控柜选型显得十分重要，目前户外柜选型多种多样，并不是所有型式都适应湖南特点。其他省份同样有各自特点导致的运行稳定性问题。
厂家产品良莠不齐。湖南的智能变电站问题统计中，产品质量问题占比较大。原因也较多，既有厂家对智能变电站技术理解程度不同的原因，也有设备元件质量不齐带来的问题。国家电网公司相关技术要求也经历从模糊到明确的发展过程。
1.3.3整体设计有待进一步提升和优化
各厂家二次设备间仍存在兼容性问题，通用性不足。虽然基于IEC61850体系的设备间模型、通信规约等互操作、一致性的工作已大部分实现（约完成85%左右），但仍有小部分厂家设备信息未实现交互规范，尤其是合并单元、智能终端等过程层设备的ICD模型并未规范。各厂家对设备间信息交互的规范性考量不足，数字化、共享化带来的海量信息如何取舍的问题上，仍存在矛盾〔5〕。
设计院设计手段不足。目前，大多数设计院仅实现了对虚端子的设计，没有接收和处理二次装置厂家ICD文件和整合设计输出SCD文件的能力，对后期的文件修改和更新也很难做到及时跟进和把控。
1.3.4检修运维能力仍需加强
由于检修人员、运维人员对智能变电站中网络等技术了解程度不一，也缺乏必要的检测工具，目前的二次维护比以往更依赖厂家。
变电站大多实现了无人值守，当设备故障告警时，远方监控中心还不能做到清楚辨别问题原因，现场运维人员赶到现场后对问题的处置也还需规范化。
2新一代智能变电站概念
2.1新一代智能变电站的提出
由于目前智能变电站在建设和运行中遇到的各方面困难，使得智能变电站技术的推进和深化遭遇了“瓶颈”。2012年，为了适应电网发展方式和企业发展方式的转变，国家电网公司提出了研究与建设新一代智能变电站，以解决电网发展现实的紧迫要求，破解当前智能变电站发展的“瓶颈”，支撑运行、检修核心业务集约化管理要求。
2013年，重庆大石等6座第一批试点工程建成并投运。2014年，国家电网公司又启动了第二批扩大示范工程共48座新一代智能变电站建设，其中湖南有2座，为株洲220kV攸东变和株洲110 kV七区变。
2.2新一代智能变电站的定义
按照国网公司的顶层设计理念，新一代智能变
第35卷第5期湖南电力2015年10月
