智能变电站一次设备智能化技术探讨
摘要：随着科技的进步，工业领域日益实现智能化，电力系统也不例外，就目
前发展状况而言，在不久的将来，电力系统也会完全实现智能化。对电力系统来说，实现智能化电网的基础是确保每个环节的智能化。变电站作为电力系统的重
要组成部分，实现智能化控制具有重要意义。
关键词：智能变电站；一次设备；智能化技术
引言
智能化电站是智能电网组建的重要环节。为了更好地实现变电站的智能化，
往往需要保证电网的安全稳定，其中，所面临的因素很多，需要考虑方案的可行性、系统网架的合理性和运行方式等之间的关系。在智能电网建立的初期，研究
的对象主要是电气一次设备智能化，它作为电网智能化的物理基础，也是二次设
备的连接设备，是电力行业关注的重要问题。
一、智能变电站的定义
保证电网安全稳定运行不是单靠提高变电站的智能化就可以实现的，它是一
个系统工程，取决于诸多因素，变电站的安全稳定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。在智能电网建设过程中，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。
智能变电站是由先进、可靠、节能、环保、集成的设备组合而成。以光纤通
道为媒介，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。
二、智能变电站主要特点
智能变电站基于IEC61850标准，具有“一次设备智能化、全站信息数字化、
通信平台网络化、信息共享标准化、辅助系统智能化、高级应用互动化”等重要特征，其传输信息为数字光信号，而常规变电站综合自动化系统传输信息为模拟量
信号，这是智能变电站与常规变电站综合自动化系统之间的显著区别，所以智能
变电站要解决的关键技术问题之一是实现变电站过程层一次设备的智能化，即实
现互感器采样值的数字化及断路器、隔离开关等设备开入开出命令和信号的数字
化以及一次设备状态的在线监测。智能化一次设备包括电子式互感器和智能断路
器等。
三、智能变电站一次设备智能化技术
1、主变压器智能化
主要包括油中溶解气体在线监测、油中微水在线监测、套管绝缘在线监测
（含环境温湿度监测）、局部放电在线监测、温度负荷在线监测等单元，实现对
变压器油溶解气体，油中微水，局部放电，变压器铁芯和夹件电流，套管绝缘介损、电容值、泄漏电流值、温度负荷趋势、油温、油位、风扇状态、油泵状态等
的在线监测功能。
油色谱可以区分放电类型与过热类型、油过热与油-绝缘纸过热等。微水检测可以反映油的受潮程度。局部放电监测可以反映电晕、油中气体放电等多种缺陷。
总体而言，变压器状态监测功能方面已经有了一定突破，实现了将各自独立
的监控系统集成为一个系统，可以实现对变压器所有主要部件进行监控；但变压
器智能化的核心——专家诊断系统，还需要积累大量运行数据，挖掘设备运行特性，研究诊断方法开发分析系统，从而实现设备状态诊断智能化。另外，考虑到
传感器的使用寿命，尤其是内置传感器对于主设备本体运行的影响，监测量的选
择以及传感器布点方面仍有待研究。
2、开关设备智能化
例如封闭式组合电器：GIS充气设备在线监测系统已基本实现了SF6气体的
密度、微水监测功能；GIS局放在线监测系统实现了GIS局放的在线监测功能；GIS设备光纤测温在线监测，利用温度传感器采集GIS内部温度数据，可以直观
地反映GIS内部温度变化。目前GIS绝缘在线监测最有效的方法是局部放电监测，可以发现GIS设备制造和安装及维修时引入的导电微粒及其他杂物，电极表面产
生的毛刺、刮伤等损伤，导电或接地接触不良，支持绝缘内部的气隙等缺陷，同
时多点监测可以实现故障定位。常规断路器在线监测系统实现了断路器的SF6气
体密度、微水；分合闸线圈电流的波形状态、断路器的特征分合闸速度、储能电
机电流波形、储能状态、储能时间、频率等参量的在线监测功能。
3、电子式互感器
要想实现变电站的良好运行，电子式互感器是主要设备之一。电子式互感器
在继电保护上、电网观测上都有着举足轻重的作用，同时，它也为更好地提高整
体水平而奠定了不错的基础。其电子式互感器主要的原理是电磁感应，通过线圈、运用电阻及电感分压的方式较好地制作电子式互感器。电子式互感器在技术上采
用了电源供电，一定意义上节约了能源，还通过电子的模块来实现其可靠性。其
优点也使人眼前一亮，减少了工作中危险，同时也可避免不必要的火灾和危险的
爆炸，起到了保护的作用。绝缘性能强，可完完全全分离高压与低压。还具备节能、环保等功效，经济效益好。
4、断路器及智能终端
断路器、隔离开关等一次设备的智能化实现方式有两种，一种是将智能控制
模块形成一个独立装置--智能终端，安装在一次设备附近，实现一次设备的智能化；另一种方式是直接将智能控制模块内嵌在断路器中，形成一个不可分割的整体，可直接提供网络通信接口，称之为智能断路器。
在传统断路器等一次设备旁边安装智能终端，该装置负责采集与断路器、主
变压器、隔离开关、接地刀等设备相关的开入信号，并负责控制断路器、隔离开关、接地刀的操作。通过智能终端实现一个间隔内相关一次设备的就地数字化。
智能终端作为过程层的一部分，为非智能的一次设备提供了外挂的智能接口。智
能终端通过电缆与一次设备连接，通过光纤与间隔层的保护、控制装置通信，将
开人信息上传，并接收间隔层设备的控制命令。通过智能终端，完全取消了间隔
层与过程层之间的电缆。目前，这种方式比较容易实现，国内智能化变电站建设
基本采用常规断路器+智能终端的方案。
5、智能化开关设备
随着我国的飞速发展，传统的开关设备已经满足不了人类的追求了。通过对
开关设备的研究使得开关设备越来越智能化。安装智能组件装置后，就可以实现“无人”的运行操作，一次设备自主监控、报警信号、闭锁功能和多种指示等相关
功能的运用，还能更好地显示开关的断开、闭合的状态，具有更人性化的特点。
并且，它也可以温度湿度高低的指示自主调节，还有语音提示功能用来防止出错
和因过热而报警的智能化装置。
