新一代智能变电站技术方案探讨
摘 要
随着经济和电力技术的发展，各种新技术、新设备在变电站的建设过程中得到了广泛的应用。我国变电站的发展经历了传统变电站、综合自动化变电站、数字化变电站、智能变电站和目前的新一代智能变电站，本文针对新一代智能变电站进行分析，介绍了新一代智能变电站的产生背景及技术现状和方案设备构成。
【关键词】新一代 智能变电站
新一代智能变电站是电网技术发展的必然趋势，智能变电站做为智能电网建设的重要环节之一，是电网最重要的基础运行参量采集点、管控执行点和未来智能电网的支撑点，其发展建设的水平将直接影响到我国智能电网建设的总体高度。建设具体信息化、自动化、互动化的坚强智能电网对变电站的发展提出了更高了要求。
1 新一代智能变电站产生背景
常规变电站安全、可靠性不高，大多数电站采用传统设备，尤其是二次设备中的继电保护和自动装置等，采用的是电磁式货晶体管式，结构比较复杂并且本身没有故障自检功能，靠不定期维护去发现解决问题，或者等到保护装置发生误动或拒动后才发现问题。并且占地规模大，维护工作量也大，电压质量的可控性不高，变电站的实时控制性能较差。智能变电站存在三个矛盾：“集成”与“就地分散”；“网络化”与“可靠性”；“不透明”与“便捷化运维管理”。智能变电站投资大；建设周期长。而新一代智能变电站性能提升；集成整合；支持调控。
2 新一代智能变电站技术现状
截至2014年底，国家电网公司累计建成1500余座智能变电站，实现了智能开关设备、电子式互感器等关键设备的规模应用；建设投运了6 座“系统高度集成、结构布局合理、装备先进适用、经济节能环保、支撑调控一体”的新一代智能变电站。建设范围覆盖66kV-750kV电压等级，在标准制定（发布智能变电站系列标准100余项，并逐步完善）、方案设计（涵盖750kV及以下变电站工程典设方案）、设备研制、工程建设（统一规划、统一标准、统一建设）和运行维护（积累经验适应“三集五大”建设）等领域实现了重大突破。
3 新一代智能变电站总体方案
近期技术方案以“占地少、造价省、可靠性高”为目标，构建以“集成化智能设备+一体化业务系统”应用为特征的新一代智能变电站。远期技术方案围绕“新型设备、新式材料、新兴技术”提出基于电力电子技术和超导技术应用的两种远期技术路线。新一代智能变电站目标：系统高度集成、结构布局合理、装备先进适用、经济节能环保、支撑调控一体。
对功能要求必须安全可靠、电能质量、信息交互、控制灵活、节地节材、节能环保；对于技术支撑：状态检修、在线监测、智能控制、智能分析决策、实时通信、海量信息处理、共享标准、接口统一、设备集成、功能集成、小型化、新材料、长寿面设备、降低损耗。
4 新一代智能变电站设备构成
4.1 监控主机
承担实时运行监视、操作控制、防误闭锁等功能，支持智能告警和故障综合分析决策、顺控等高级应用功能。
4.2 数据服务器
实现全景数据的集中存储，为各类应用提供统一的数据查询和访问服务。
4.3 I区网数据关机
与调度主站通信，实现I区数据的直采直送。接收主站控制命令（遥控、定值区切换、定值查询），支持无功控制策略功能（扩展），支持主站顺序控制，支持远程浏览和告警直传功能，集成PMU数据集中器功能。根据国调中心关于印发继电保护设备在线监视与分析应用提升方案的通知（调继〔2014〕80号）要求，保信子站功能由I区网关机和II区网关机分别实现，I区网关机实现保护信息（包含事故信息、告警信息、软压板、定值、定值区）的上送。
4.4 II区网关机实现故障录波信息的上送
III/IV区网数据关机：接收综合应用服务器发布的在线监测信息，上送给电科院的在线监测主站。
4.5 站用时间同步系统
采用GPS和北斗系统标准授时信号。站控层采用SNTP对时，间隔层和过程层采用B码对时，支持IEC61850通信和时间同步状态信息上送功能。支持统一配置管理。继电保护：按保护对象独立配置；是层次化保护的基础；完善状态监测信息；支持中间节点信息输出；支持SV/GOOSE点对点共口。
4.6 站域保护控制系统
利用站内多个对象的信息和就地级保护设备状态信息，集中决策主要实现以下几部分功能：110kV冗余保护功能；优化后备保护功能；安全自动控制功能；兼有广域保护控制子站功能。故障录波功能继电保护装置智能诊断功能过程层网络在线监测信息上送功能。
4.7 隔离式断路器
取消线路侧隔离开关，集成线路侧接地刀闸，采用同步控制实现智能灭弧；主要用于220kV及以下等级AIS变电站。优点：简化接线型式，减少占地面积，降低维护工作量，实现一次设备的高度集成。
4.8 低压多合一装置
按间隔配置（提升），集成保护、测量、计量、操作、合并单元、智能终端功能；输出二次设备在线监测信息；与站域保护装置配合；集合式电容器组模块化安装，安装方便，维护工作量小。
5 新一代智能变电站关键技术
5.1 一次部分
变电站全面应用电子互感器、隔离断路器、智能变压器、集合式电容器组、充气式开关柜和封闭式母线等一次设备，优化了系统接线方式和总平面布局，提高一次设备的智能化水平。
5.2 二次部分
（1）构建一体化监控系统，深化信息综合分析、智能告警等高级应用；
（2）采用层次化保护系统，重点实现就地化保护和站域保护。
（3）采用故障录波器及综合应用服务器实现二次设备在线监测功能。
5.3 调试运维
采用基于自动识别技术的智能运维技术，简化调试工作量，提高智能变电站运维的便利性。
6 结束语
新一代智能变电站在现有智能变电站的基础上，更加突出实用性和先进性，更加注重创新理念，强化一二次设备的深度融合、在实施环节中实现工厂化制造，现场组装，缩短变电站建设工期，全面提高变电站建设效率和效益。
参考文献
[1]李瑞生，李燕斌，周蓬权.智能变电站功能架构及设计原则[J].电力系统保护与控制，2010，34（7）：1-4.
[2]国网北京经济技术研究院，变电站二次系统整合方案研究报告[R].北京：国网北京经济技术研究院，2011.
[3]李士林，高志强，王艳.变电站的智能化发展方向分析[J].河北电力技术，2010，29（1）：1-3.
作者简介
王晓东（1975-），男，黑龙江省五常市人。现为许继电气股份有限公司营销服务中心工程师，从事营销管理工作。
刘世立（1974-），男，山东省菏泽市人。现为许继电气股份有限公司营销服务中心工程师，从事营销管理工作。
作者单位
许继电气股份有限公司营销服务中心 河南省许昌市 461000
