智能变电站的主要特点

2023-06-28 理论教育版权反馈

【摘要】：1．全站信息数字化智能变电站的一个突出特点是变电站的数字化采集、网络化交互和一体化信息平台。5．结构设计紧凑化智能变电站设备采用一体化组件，将传感单元、执行单元等部件进行了一体化集成设计，以完成特定的采集、监测或控制任务。一次设备是电网的基本单元，一次设备智能化是智能变电站的重要组成部分，也是区别传统变电站的主要标志之一。

1．全站信息数字化

智能变电站的一个突出特点是变电站的数字化采集、网络化交互和一体化信息平台。智能一次设备集成自动完成采集、测量、控制、保护、计量和监测等功能的智能组件，大幅提升设备的智能化水平，为实现由传统变电站装置冗余向信息冗余转变，以及信息集成化应用提供了基础。充油式互感器等测量单元被电子式互感器等数字化测量单元取代，这样能将微弱的模拟信号就地数字化，大大节省了全站信号和控制电缆，实现了一、二次系统在电气上的有效隔离，减少了环境、电磁干扰对设备的影响，简化了电缆布线。互感器、断路器、电力变压器、避雷器等各类电子设备中集成了低功耗、高集成度的数字化状态检测传感器，实时在线监测设备的运行状态，实现了变电站内全景化监测。以全站信息数字化为基础，构建一体化数字信息平台，实现变电站自动化监测控制、深化信息综合分析、智能告警等高级应用功能，可以解决目前存在的系统功能分散、集成度低、维护工作量大等问题，提升变电站监控系统的集成化和智能水平。

2．通信平台网络化

对智能变电站内设备进行全站信息数字化，变电站内设备之间以 IEC61850 标准为基础，通过高速信息传输网络进行信息交互，二次设备不再出现功能重复的 I/O 接口，常规的功能装置变成了逻辑的功能模块，通过以太网真正实现数据及资源共享。网络化通信主要包括：过程层与间隔层之间的信息交换，即过程层的各种智能传感器和执行器可以自由地与间隔层的装置交换信息；间隔层内部的信息交换；间隔层之间的通信；间隔层与站控层的通信；站控层不同设备之间的通信；站控层与远方控制之间的通信。通信平台网络化使变电站能根据实际需要灵活选择网络拓扑结构，易于利用冗余技术提高系统可靠性，网络拓扑结构的改变不会影响变电站功能的实现；传感器的采样数据可以利用多播技术同时发送至测控、保护、故障录波等单元，进而实现数据共享；利用网线代替导线大大减少了变电站内二次回路的连接数量，从而提高系统的可靠性。

3．数据共享标准化

我国制定了一系列标准规范，对智能变电站智能化建设改造、高压设备智能化、电子式互感器、智能变电站智能控制柜、智能变电站网络交换机、智能变电站智能终端、智能变电站测控单元、智能变电站合并单元、智能变电站自动化系统等进行了规范，以 IEC61850 标准为通信基础，不同厂家不同型号的智能电子设备（IED）采用统一的通信规约和信息交互模型，避免了规约转换器等额外硬件，变电站系统层次更加清晰。变电站系统及其智能化设备依据统一的标准实现不同厂家、不同型号、不同类型的设备之间互联、互通和互换，实现设备间数据高度共享和互操作，消除变电站内的信息孤岛，向各信息子系统平台提供数据来源，实现了变电站内及变电站与系统平台之间无缝连接，为变电站的智能化打下了良好的信息基础，为智能电网的分析、决策系统提供了信息保障。

4．系统功能集成化

传统变电站的监视、控制、保护、故障录波、量测与计量等装置几乎都是功能单一，相互独立的系统，这些系统往往存在硬件配置重复、信息不共享及投资大等缺点。而智能变电站对原来分散的二次系统装置进行了信息集成和功能优化，利用统一接入、存储、处理的数字化数据处理平台，建立变电站内系统功能集成化的数据采集与监视控制（SCADA）子系统、故障录波子系统、电能量子系统、在线监测子系统、视频安防子系统等，实现了保护、测控、通信、计量、故障录波、在线监测、直流电源、环境监测、视频、安防及其他辅助系统的统一管理，为各种高级应用以及实现变电站与主站的交互提供统一的基础支撑。

5．结构设计紧凑化

智能变电站设备采用一体化组件，将传感单元、执行单元等部件进行了一体化集成设计，以完成特定的采集、监测或控制任务。结构设计紧凑化主要体现在：在智能组件中，将相关测量、控制、计量、监测、保护进行一体化融合设计，实现一、二次设备的融合；在变压器、断路器、避雷器等设备中嵌入状态监测传感器实时监视设备状态，使状态监测传感器和设备融为一体；将互感器与变压器、断路器等高压设备进行一体化设计，减少变电站占地面积；利用数字化数据共享，减少采集传感单元的重复建设，构建一体化信心平台，提高系统集成度和减少占地面积。

6．高压设备智能化

智能一次设备由一次设备和智能组件组成。智能组件是灵活配置的物理设备，可包含测量单元、控制单元、保护单元、计量单元、状态监测单元中的一个或几个。一次设备是电网的基本单元，一次设备智能化是智能变电站的重要组成部分，也是区别传统变电站的主要标志之一。智能一次设备将测量单元、控制单元等单元集成在一次设备内部，使其可以自动完成测量、控制等任务；同时在一次设备中安装状态监测传感器，利用传感器对关键设备的运行状态进行实时监控，专家系统通过对状态数据的监测和分析，为检修策略提供依据，提前预警设备故障，对设备故障进行定位诊断，实现智能变电站设备的可观测、可控制和自动化。高压设备智能化的技术特征如图1-3所示。

图1-3　高压设备智能化技术特征

7．运行状态可视化

智能变电站通过全站信息数字化、数据共享标准化和通信平台网络等，使变电站内各个设备的测控数据及监测数据统一接入一体化信息平台，从而使信息平台对变电站内各个设备采集的测控数据和运行工况一目了然，提高了信息平台交互性。其特点主要体现在：

（1）各个设备采集的数据通过信息平台各个子系统的处理和展示，使值班人员可以随时了解变电站运行情况。

（2）在变电站内装有监测设备和监测传感器，对设备进行全景化监测，如在变压器、断路器、避雷器等设备中嵌入监测传感器，对变压器的油色谱、油温、铁芯接地、局部放电、套管介质损耗，断路器的 SF6 气体、绝缘、触头动作速度和行程，避雷器的泄漏电流等工况进行在线监测，使值班人员可以实时全面监测各个设备的运行状态，对各个设备状态进行综合分析，提前预警设备异常状态，指导安排设备检修，减少设备故障的发生。

（3）事故信息可视化。基于全站设备状态监测，专家分析诊断系统通过对故障告警信息和设备状态进行分类过滤和综合分析诊断，给出事故发生原因和初步的事故处理建议，展示可视化事故信息，使运行人员对整个事故信息一目了然，快速定位故障，及时进行故障隔离和恢复。

（4）其他辅助系统的可视化。通过安装门禁、电子围栏、温湿度传感器、烟雾传感器、视频摄像头等设备实现安全防护、环境监控、火警监控、现场图像的可视化。

智能变电站的主要特点

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