浅谈智能电网和智能变电站的技术
发表时间：2017-12-25T10:28:59.450Z 来源：《电力设备》2017年第24期作者：贾乐
[导读] 摘要：随着中国经济社会高速发展，电力需求日益增长，中国电力工业建设进入快速发展时期，在中国能源资源分布、经济发展不均衡，大跨距、大容量输电的背景下，国家电网公司提出了建设坚强智能电网，其承载着降低能耗、科学发展和有效利用能源、推动新兴产业技术进步的使命。
（国网河南省电力公司长葛市供电公司河南长葛 461500）
摘要：随着中国经济社会高速发展，电力需求日益增长，中国电力工业建设进入快速发展时期，在中国能源资源分布、经济发展不均衡，大跨距、大容量输电的背景下，国家电网公司提出了建设坚强智能电网，其承载着降低能耗、科学发展和有效利用能源、推动新兴产业技术进步的使命。本文对智能电网和智能变电站的技术展开探讨分析，以供参考。
关键词：智能电网；智能变电站；技术；
前言
智能变电站技术以“一高一低”，即高效率、低能耗为原则，已融入了先进的数字化通信技术、计算机技术和光电传输技术，数控技术也被引用到变电站的日常管理工作中。智能变电站有效地减少了传统变电站日常维护成本，而光缆的广泛应用更加提高了变电站的工作效率。智能变电站是变电站整体技术的跨越和未来变电站发展的方向，其重要特征体现为“智能性”，即设备智能化与高级智能应用的综合。
一、智能电网的定义与特点
根据中国电力科学研究院胡学浩副总工程师在2009年举办的清洁能源国际峰会中的发言所提到智能电网概念，可以定义成：首先要有测量传感系统，通过通讯、信息系统，把这个信息传递到调度控制部门，然后再有一些先进的计算机技术和控制技术，对智能电网进行控制，所以它是有先进技术和物流电网最好的集成，说得通俗一点，智能电网就是智能加电网，智能比较偏重于二次系统，电网偏重于物理系统。
智能电网，就是电网的智能化，也被称为“电网2.0”，它是建立在集成、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈，激励和包括用户，抵御攻击，提供满足21世纪用户需求的电能质量，容许各种不同发电形式的接入，启动电力市场以及资产的优化高效运行。
二、智能变电站的技术特点
计算机监控技术和计算机信息监控、处理技术被应用于智能变电站。它的主要特征在于高度信息共享、智能化控制以及集成化设备装置。
2.1.实现局部或全局智能控制
智能化变电站的特点是控制设备的智能化。在一次设备中采用光电技术，就地控制柜相当于一个微型的GIS。在二次设备中使用高压电流封闭装置和具有自动控制功能和漏电闭锁功能的智能交流互感器，实现了设备的智能化操作，很大程度上为难排查的小故障提供了技术实现方法。智能化的设备实现了对电能传输和电力设备的智能化控制。
2.2.引入控制终端
计算机终端对于变电站而言，相当于人类的大脑。变电站中电能的实际运行情况能够通过计算机终端系统在最短的时间内加以判断和处理，这项技术对于降低变电站故障和输变电事故的发生有很重大的意义。
2.3光纤技术的应用和集成化电力装置
光纤技术的采用帮助实现了整个变电站各个控制层之间的局域网管理功能。信息可以在一次设备层和二次设备层及控制中心之间自由地播散，因此，相关数据的传输更可靠和稳定。电能检测设备和管理设备的集成化特点源于先进的计算机数字技术，这项技术的优点在于节省设备占地空间、缩短工期、节约安装成本等。
2.4分级控制技术的应用
分布式控制技术的应用有效地降低了中央处理设备的负荷，降低了潜在风险性，提高了设备工作效率。这项技术实现的原理是在三层中分别安装具有智能控制和处理能力的设备，实现了各自具备分级调控功能。
三、数字化变电站与传统变电站的区别
3.1传统变电站与数字化变电站的物理结构几乎没有差别，两者的功能和接口结构以及系统运行则具有完全不同的特性。传统变电站功能完成和信息传递同连接和设备物理结构限定，而数字化变电站则完全通过网络来分配和交换信息，两者存在巨大差异。因此在建设、运行、维护和管理等方面，数字化变电站有其独特的优势，传统变电站与数字化变电站两者存在主要差别在于：
①智能终端就地化，减少二次电缆使用量，取而代之为光缆。
②跳闸方式发生了变化，保护装置出口采用软压板方式进行投退。
③程序化操作，IEC61850的应用使保护等二次设备具备远方操作的技术条件。
④二次系统网络化，安全措施发生变化。
⑤自动化、保护专业逐渐向二次系统专业融合，运行、检修规范发生变化。
⑥调试方法发生变化，需要网络联调，使用的试验仪器设备发生变化。
3.2数字化变电站的主要技术特征
3.2.1 数据采集数字化
数字化变电站采集和传输数字化电压、电流等电气量，不仅实现了一、二次有效的电气隔离，而且扩展了测量的动态范围与精度，使变电站的信息共享和集成应用成为可能。
3.2.2 系统分层分布化
数字化变电站采用了IEC61850提出的变电站过程屋、间隔层、站控层的三层功能分层结构。
3.2.3 系统结构紧凑化
紧凑型组合电器、智能化断路器等智能化一次设备集成了的更多的部件和功能，体积更小，这使得变电站的占地面积大幅减小，设备布置更加紧凑。
3.2.4 系统建模标准化
数字化变电站采用了IEC61850对一、二次设备统一建模，定义了统一的建模语言、设备模型、信息模型和信息交换模型，采用全局统一规则命名资源，使变电站内及变电站与控制中心之间实现了无缝通信与信息共享。
3.2.5 信息交互网络化
数字化变电站各层、各设备间信息交换都依赖高速网络通信完成，网络成为系统内各种智能电子装置以及其它系统之间实时信息交换的载体。
3.2.6 信息应集成化
数字化变电站对常规变电站监视、控制、保护、故障录波等分散的二次系统装置进行了信息集成及功能优化。
3.2.7 设备检修状态化
在数字化变电站中，电压和电流的采集、二次系统设备状况、操作命令的下达和执行完全可以通过网络实现信息的有效监测，可有效地获得电网运行状态数据以各种IED的故障和动作信息，监测操作及信号回路状态，设备状态特征量的采集没有盲区，设备检修策略可以从常规变电站设备的定期检修变成状态检修，从而大大提高了系统的可用性。
3.2.8 设备操作智能化
智能一次设备不仅可以获取整个系统及关联设备状态，而且可监测设备内部电、磁、温度、机械动作状态，随着电子技术和控制技术的不断发展，采用新型传感器、电子控制、新控制方法构建参数，动作可靠迅速，状态可控可测可调的智能操作回路成为可能。
3.3 数字化变电站的组成
在传统变电站中，测量、控制、检测、计量、保护等功能的二次设备是分散布致且是孤立运行的，一次设备和二次设备之间通过电缆实现连接。智能变电站的发展需要将间隔层的二次设备高度集成，形成一体化的智能组件，并通过光纤和一次设备以及站控层设备实现通信。
随着技术进步，未来智能变电站将不存在一次设备和二次设备的区别，具备测量、控制、检测、计量、保护等功能的二次设备将全部集成到一次设备内部，组成智能设备，以满足智能变电站对自动化和智能化的要求。
结束语
综上所述，智能电网建设力度目前正在不断加强，不断提升供电可靠性和电压合格率，为能源的可靠供应以及地方的经济发展提供助力，所以，智能电网将会是实现全社会低碳发展的关键。
参考文献
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