王睿萱

【摘 ?要】隨著全球經(jīng)濟(jì)及計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，電力系統(tǒng)也以突飛猛進(jìn)的發(fā)展速度為人類生產(chǎn)生活提供著巨大的便利。然而，隨著用電需求的提升和電網(wǎng)規(guī)模的一再擴(kuò)大，電力系統(tǒng)的安全隱患也開始出現(xiàn)。在這種情況下，智能電力系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)劃在世界范圍內(nèi)成為一種趨勢。我國也將智能變壓站的開發(fā)試驗(yàn)列為國家電網(wǎng)規(guī)劃的重要部分，提出了適宜我國自己的高壓設(shè)備智能化的概念，并對高壓設(shè)備及其智能組件的配置提出了相應(yīng)的技術(shù)要求。

【關(guān)鍵詞】智能變電站;高壓設(shè)備;智能化

文中對高壓設(shè)備智能化進(jìn)行了概述，提出了智能變電站高壓設(shè)備的智能化需求，并主要從兩個方面對其進(jìn)一步探討與說明。

一、智能變電站的概念及基本特征

隨著人類社會的不斷進(jìn)步，全球經(jīng)濟(jì)及計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的都得到了飛速的發(fā)展，電力系統(tǒng)與人們的切身生活和生產(chǎn)息息相關(guān)。智能電網(wǎng)首先在歐美國家試運(yùn)行并取得了很好的收效，這就為全世界的智能電網(wǎng)的發(fā)展開辟了安全、高效和環(huán)保的全新的發(fā)展空間。智能變電站是指以全站信息數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化為基礎(chǔ)，體現(xiàn)信息平臺的共享，通過自動對信息進(jìn)行采集、控制、分析、測量等實(shí)現(xiàn)自動調(diào)節(jié)控制與在線協(xié)同互動的一種先進(jìn)可靠又低碳環(huán)保的高性能的變電站。智能變電站極大程度地提高了變電站的運(yùn)行性能;智能變電站不僅有效地支持了電網(wǎng)的安全運(yùn)行，而且實(shí)現(xiàn)了靈活接入和退出可再生能源。智能變電站的通信平臺和全站信息采用數(shù)字化處理并實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化及網(wǎng)絡(luò)化管理，智能變電站的信息應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了很好地互動。智能變電站更好地體現(xiàn)了安全可靠、高效互動的特點(diǎn)。

二、智能變電站的發(fā)展背景和基本狀況

隨著國家電網(wǎng)公司智能電網(wǎng)規(guī)劃的推行實(shí)施，綜合自動化變電站被逐漸淘汰，取而代之的是伴隨計算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展而興起的數(shù)字化變電站。數(shù)字化變電站實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息的標(biāo)準(zhǔn)化和平臺共享，使變電站的經(jīng)濟(jì)性能得到大幅提高，同時變電站更易于統(tǒng)一化管理和維護(hù)，變電站本身的各項(xiàng)功能也都得到了良好地提升，如變電站內(nèi)部數(shù)據(jù)監(jiān)測更加規(guī)范，其與外界建立的開放網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)也更加科學(xué)。數(shù)字化變電站結(jié)合光電互感器的應(yīng)用，在IEC61850（DL/T860）標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范指導(dǎo)下，已經(jīng)漸漸在工程實(shí)踐領(lǐng)域得以應(yīng)用。然而數(shù)字化并不等同于智能化。隨著在工程實(shí)際中人們對變電站功能要求的不斷提升，高級智能變電站已經(jīng)成為一種迫切的發(fā)展趨勢。經(jīng)過多年的積累應(yīng)用，數(shù)字化變電站的很多效果還是值得推廣的。智能變電站的提出正是建立在在數(shù)字化換變電站的基礎(chǔ)之上。只不過，智能變電站的數(shù)字化程度更深，其所有設(shè)備（如二次設(shè)備及其輔助設(shè)備等）都經(jīng)過了統(tǒng)一建模，此外，智能變電站加強(qiáng)了其高級應(yīng)用，更突出了其自我檢測的智能性能。

三、智能變電站高壓設(shè)備智能化成為一種需求

我國在國內(nèi)一些相關(guān)智能設(shè)備供應(yīng)商、高等院校及相關(guān)科研人員的參與下，提出了適宜于我國的高壓設(shè)備智能化的概念。

（一）高壓設(shè)備智能化（智能設(shè)備）概述。智能設(shè)備是指一次設(shè)備和智能組件的有機(jī)結(jié)合體，具有測量數(shù)字化、控制網(wǎng)絡(luò)化、狀態(tài)可視化、功能一體化和信息互動化特征的高壓設(shè)備，是高壓設(shè)備智能化的簡稱。它是智能變電站不同于其他變電站的最主要的區(qū)別，是智能變電站最重要的構(gòu)成部分之一。智能組件的由若干智能電子裝置集合組成，承擔(dān)宿主設(shè)備的測量、控制和監(jiān)測等基本功能;在滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求時，智能組件還可承擔(dān)相關(guān)計量、保護(hù)等功能。總體來說，智能設(shè)備是一次設(shè)備與智能組件的有機(jī)結(jié)合。

（二）高壓設(shè)備智能化需求有關(guān)探討。智能組件的發(fā)展經(jīng)歷了目前階段、過渡階段以及成熟階段。在智能組件的目前階段（又稱試點(diǎn)階段），起保護(hù)、控制等作用的智能組件都是采用外置的安裝方式。傳統(tǒng)的一次設(shè)備（高壓設(shè)備）與傳統(tǒng)的二次設(shè)備（智能組件）構(gòu)成一個松散的、不嚴(yán)格的“智能設(shè)備”，高壓設(shè)備與智能組件十分契合地形成了間隔層和過程層。隨后，智能組件逐漸開始嘗試進(jìn)行嵌入式的安裝，這樣就使得當(dāng)初高壓設(shè)備與智能組件較松散的組合出現(xiàn)了緊湊的趨勢，這一時期正是智能組件發(fā)展的過渡時期。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，嵌入式的智能組件越來越廣泛地運(yùn)用在智能電網(wǎng)系統(tǒng)中，可以集成的智能組件也在不斷增加，使得高壓設(shè)備和智能組件越來越融合為一個整體，漸漸形成了真正的一體化智能設(shè)備。

（三）高壓設(shè)備智能化的有關(guān)技術(shù)原則。我國十分重視智能電網(wǎng)系統(tǒng)的試驗(yàn)和推行。現(xiàn)階段根據(jù)各個試點(diǎn)的不同特征和性質(zhì)，我國制定了不同的智能設(shè)備技術(shù)原則。

1 基本技術(shù)要求。對高壓設(shè)備或其部件的相關(guān)參量進(jìn)行就地數(shù)字化測量，測量結(jié)果可根據(jù)需要發(fā)送至站控層網(wǎng)絡(luò)或/和過程層網(wǎng)絡(luò)，用于高壓設(shè)備或其部件的運(yùn)行與控制。所屬參量包括變壓器油溫、有載分接開關(guān)分接位置，開關(guān)設(shè)備分、合閘位置等。

2 高壓設(shè)備的智能化原則和要求。需要智能化的高壓設(shè)備應(yīng)該是或故障率相對較高，或故障影響較大，具有自監(jiān)測、自診斷的需求和價值，除變壓器、斷路器/高壓組合電器設(shè)備之外，電力電纜、電抗器、避雷器等高壓設(shè)備也可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行智能化。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)遵從可靠、高效、經(jīng)濟(jì)的綠色電網(wǎng)理念，兼顧以下幾個方面的因素，統(tǒng)籌確定：（a）高壓設(shè)備在電網(wǎng)中的重要性。決定高壓設(shè)備重要性的因素包括電壓等級、容量、冗余情況、用戶類別、故障影響及其發(fā)生幾率等;（b）自監(jiān)測技術(shù)本身的可靠性及其對宿主設(shè)備可靠性的影響等;（c）自監(jiān)測技術(shù)的成本，有無更加經(jīng)濟(jì)的替代方案（如帶電監(jiān)測）等。綜合權(quán)衡考慮安全、經(jīng)濟(jì)、維護(hù)等方面的要求，最終確定適合的方式。

四、電子式互感器的特點(diǎn)

電子式互感器主要利用的是光電技術(shù)的數(shù)字化設(shè)備，它可以直接接口數(shù)字化的保護(hù)盒監(jiān)控設(shè)備。它比起傳統(tǒng)的電磁感應(yīng)式電流互感器有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）高低壓完全分離，較高的安全性和良好的絕緣性：傳統(tǒng)的電磁式互感器的被測高壓信號和二次線圈利用鐵芯進(jìn)行耦合，較為復(fù)雜的絕緣結(jié)構(gòu)，成本也隨著輸出電壓的等級呈現(xiàn)出明顯的指數(shù)關(guān)系上升。電子式互感器則是把高壓信號使用具有良好絕緣性的光纖傳輸給二次設(shè)備，這樣就簡化了絕緣結(jié)構(gòu)，電壓越高，則越顯示了其在性價比方面的優(yōu)勢。

2）電子式互感器使用光纜傳輸信號，而不是使用電纜傳輸信號，高低壓完全分離，不會發(fā)生電壓互感器的二次回路短路或者電流互感器二次開路對設(shè)備和人身的危害，在最大程度上提高了其安全性和可靠性。它沒有鐵芯，因此就不存在磁飽和和鐵磁諧振等問題;傳統(tǒng)的電磁式電流互感器包含鐵芯，因此就會存在磁飽和，鐵磁諧振等問題。在原理上二者也有本質(zhì)的區(qū)別，電子式互感器因其不使用鐵芯所以徹底杜絕了磁飽和，鐵磁諧振等問題，其運(yùn)行狀態(tài)響應(yīng)良好，保證了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

結(jié)語

高壓設(shè)備智能化的一個很重要的實(shí)現(xiàn)手段就是將在線監(jiān)測技術(shù)與常規(guī)高壓設(shè)備結(jié)合起來。監(jiān)測技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用，使得智能高壓設(shè)備能夠更好地完成自我檢測和自我評估，實(shí)時對變電設(shè)備的各項(xiàng)功能狀態(tài)進(jìn)行分析和預(yù)警，從而達(dá)到真正的高壓設(shè)備智能化。高壓設(shè)備智能化勢必成為電力系統(tǒng)的主流發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)：

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[2]宋友文.智能變電站一次設(shè)備智能化技術(shù)探討[J].中國電力教育，2012（06）：154-155.

（作者單位：國網(wǎng)山西省電力公司檢修公司）