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1、智能变电站运行技术的创新机制分析1. 引言智能变电站的建设作为智能电网的基础和重要环节，在当前建设智能电网的大背景下，积极探索和发展智能变电站关键技术和应用已经成为电力系统新时期发展的必然趋势。智能变电站是指运用先进的计算机技术、通信技术、控制技术，采用低碳、环保的智能设备及材料，融入绿色环保的理念，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，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、协同互助等高级功能的变电站【1】。智能变电站是从数字化变电站演变而来的，主要体现在智能的一次设备、网络的二次设备，以及标准
2、的通信规约。经过近几年的发展，智能变电站技术日益完善，已经达到了大规模推广的条件，与此同时也给运行管理人员提出了更高的要求，带来了更大的挑战。根据2013-2017年中国智能变电站行业市场前瞻与投资战略规划分析报告分析，2011年以后所有新建变电站全面按照智能变电站技术标准建设，并且重点对枢纽及中心变电站进行智能化改造。根据国网的规划未来我国智能变电站将迎来爆发式增长。本文从变电值班员的角度出发，简述了智能变电站的组成结构，通过将智能变电站与常规变电站相比较，指出了智能变电站的技术特点和其在运行维护上不同之处，并对智能变电站今后的研究发展提出了建议。2. 智能变电站结构智能变电站在结构上可以分
3、为过程层、间隔层、站控层。过程层包含由一次设备、合并单元和智能终端等，主要完成变电站电能分配、变换、传输及其测量、控制、保护、计量、状态监测等相关功能。间隔层设备一般指继电保护装置、测控装置等二次设备，主要执行数据的分析、故障处理以及信息的传输功能。站控层包含监控、远动和故障信息等子系统，实现面向全站设备的控制、监视、报警及信息交互功能，完成数据采集和监视控制、操作闭锁以及保护信息管理、电量采集等相关功能。智能变电站内过程层、间隔层和站控层内部及各层之间采用以太网通信，建立在统一的通信规范61850基础上，能够实现变电站内电气设备间信息。其中间隔层设备之间信息共享。间隔层与过程层之间采用通用面
4、向变电站事件对象（Generic Object Oriented Substation Events， GOOSE）进行通信，间隔层与站控层之间采用制造报文规范（Manufacturing Message Specification， MMS）进行信息交互【1】。智能变电站的网络架构如图1所示。与常规变电站相比，智能变电站无论在构成元件还是系统结构上都有很大差异。其中，智能终端和合并单元是智能变电站特有的设备，是连接一次设备和二次设备的桥梁和纽带。智能终端负责采集与断路器、隔离开关、接地刀闸的开入信号，并负责开出控制断路器、隔离开关、接地刀闸的信号。智能终端采用模块化的微处理机设计制造，除具备
5、传统操作箱的功能还具有对于I/O信息的处理、发送能力。合并单元主要用于连接互感器与保护、测控装置，主要功能是将采集到的电压、电流信号装换成数字信号后，并按照规定的格式发送给保护、测控等设备。3. 智能变电站技术特点通过分析智能变电站的网络结构，可以大致看出智能变电站与常规智能站相比，具有下列技术特点：（1） 信息采集就地化通过智能控制装置完成了对一个间隔内相关一次设备的就地数字化。智能控制装置通过光纤与保护、控制装置通信，将开入信息上传，并接收间隔层设备的控制命令，完全取消了间隔层与过程层之间的电缆【2】。（2） 信息传输数字化数字信号在传输过程中不会产生附加误差，从而提高了保护、测量、计量系
6、统的精度，减少了电磁干扰。通信系统在传输信号的同时传输信息校验码和通道自检信息，提高信号传输的可靠性。采用光纤传输可以减少二次接线，一条信道可传输多个通道的信息，提高信号传输的效率。（3） 信息共享网络化智能变电站采用标准的IEC61850通信规约，解决设备间的互操作性问题，所有智能设备均按统一的标准建立信息模型和通信接口，设备间可实现无缝连接。（4） 设备操作简单化智能变电站操作设备可以实现程序化操作，减少了运行值班员的操作时间，同时提高了设备操作的可靠性。4. 智能变电站在运行维护上的应用智能变电站与数字化变电站不同，除技术层面更全面以外，更注重运行管理上的应用，增加了顺序控制、协同互助、
7、在线监测等高级应用功能。对于运行值班人员来说，智能变电站与常规变电站最直观的不同之处有两个方面：顺序控制和数字化保护。这些变化的存在，提高了变电值班员的工作效率、缩短了工作时间、减少了运行维护的工作量，但同时也对变电运行人员提出了更高的要求。4.1 顺序控制顺序控制也称为程序化操作，在变电站原有标准化操作的前提下，运行值班人员根据操作要求选择符合的顺序控制操作票，变电站自动化系统按照操作票规定的顺序执行相关的倒闸操作，每执行一步操作前系统自动检查防误闭锁逻辑，并具有预演、中断和急停的功能。整个过程由站内智能设备代替操作人员，自动完成操作票的执行。（1） 顺序控制的对象智能变电站顺序控制的对象主
8、要包括：断路器、隔离开关、接地刀闸等一次设备以及保护软压板的投退等二次设备。（2） 顺序控制操作票顺序控制操作票采用智能的操作票系统。智能操作票与监控系统合二为一，统一平台，只要当前设备状态与操作票状态一致，就可以快速、直接的生成符合现场要求的顺控操作票。顺序控制操作票具有一体化图形、基于变电站实时信息的操作等特点，能够实现自动根据运行方式安排和变电站实际运行情况正确编写各种类型的操作票，运行人员只需进行简单的鼠标操作就可以开出操作票，将运行人员从繁重的手工开票工作中解脱出来，缩短倒闸操作所需时间，提高电网运行效率【3】。（3） 顺序控制的特点智能变电站的顺序控制建立统一化、标准化的符合IEC
9、61850标准的顺序控制模型。顺序控制的实施能够真正实现无人值班，达到变电站减员增效;的目的；同时通过顺控操作，减少或无需人工操作，最大限度地减少操作失误，缩短操作时间，提高变电站的智能化程度和安全运行水平【4】。4.2 数字化保护（1）数字化保护的二次设计智能变电站保护装置与智能终端之间通过光纤连接，采用GOOSE网络通信，大大减少了传统的二次电缆，简化了设计，提高了可靠性。同时保护装置内部及装置之间的接线大量减少，减轻了现场施工、调试和维护的工作量【5】。（2）数字化保护的程序化操作常规变电站保护装置硬压板的投退操作需要两位运行人员，监护人对着操作票读操作内容;，操作人核对压板名称并复述核
10、对正确后进行操作，操作完毕监护人检查压板投退是否正确，操作一块压板需要1-2分钟。多块压板的投退操作需要重复多次，效率低并且容易发生误操作。智能化变电站使得数字化保护屏上只保留一块投检修状态;硬压板，取消其余全部硬压板，功能由软压板实现，实现了二次设备程序化操作。同时保护装置还可远方投退软压板、远方切换定值区等。缩短操作时间、提高工作效率，防止误操作发生，提高变电站的安全水平。5. 结论智能变电站作为建设智能电网的重要基础和支撑，其技术研究和建设已经取得了长足的进步。但是在实际的运行过程中，还有一些值得注意的问题。智能的一次设备是智能变电站的主要特征之一，但目前国内关于一次设备的智能性研究还不
11、是特别成熟。智能变电站采用高速以太网通信，光纤取代电缆，因此网络和交换机的重要性将大大提高，在运行中应当特别注意网络的通断。智能变电站与常规变电站在运行维护上有着较大的不同，应当加强对变电值班人员的培训，提高工作能力以便及时应对日益成熟的智能变电站。参考文献【1】 孟琦， 张炜， 孟繁华. 简述智能变电站通信框架模型及原理. 北京电力高等专科学校学报， 2012， 02： 214-215.【2】 陆居周. 智能变电站技术特点的研究. 广东科技， 2011， 1（2）： 109-111.【3】 段泽辰. 河滨220kV智能变电站数字化技术的应用. 宁夏电力， 2012， 02： 1-5.【4】 孙海文， 丁明辉， 丰田. 监控系统在智能变电站的应用. 宁夏电力， 2012， 02： 10-14.【5】 陈文升， 钱唯克， 楼晓东.智能变电站实现方式研究及展望. 华东电力， 2010， 38（10）： 1570-1573.