1智能變電站的概念

根據《智能變電站技術導則》的定義，智能變電站是采用先進、可靠、集成、低碳、環保的智能設備，以全站信息數字化、通信平臺網絡化、信息共享標準化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監測等基本功能，并可根據需要支持電網實時自動控制、智能調節、在線分析決策、協同互動等高級功能的變電站。它基于IEC61850標準，體現了集成～ 體化、信息標準化、協同互動化的特征。

1.1數字化變電站涵義

數字化變電站是由智能化一次設備和網絡化二次設備按過程層、間隔層、站控層三層結構體系分層構建，建立在符合國際標準的IEC61850通信規范基礎之上，能夠實現變電站內智能電氣設備問信息共享和互操作的現代化變電站。數字化變電站使傳統變電站的所有信息采集、傳輸、處理、輸出過程由過去的模擬信息全部轉換為數字信息，并建立與之相適應的通信網絡和系統。數字化變電站強調實現手段的數字化，而智能電網的建設，對變電站自動化系統的一次設備智能化、高級應用、對智能電網的支撐等功能提出了新的要求，數字化變電站技術是智能變電站的技術基礎，智能變電站是變電站整體技術的跨越和未來變電站發展的方向。

1.2 智能變電站內涵

智能變電站的設計及建設應遵循“統一規劃、統一標準、統一建設”的原則，應按照DL/T1092三道防線要求，滿足DIJl755三級安全穩定標準;滿足GB廠I、14285繼電保護選擇性、速動性、靈敏性、可靠性的要求;遵守《電力二次系統安全防護總體方案》。實現高壓設備運行狀態信息采集功能的接收、執行指令，反饋執行信息，實現保護宿主高壓設備功能的邏輯元件(即測量、控制、保護等單元)應滿足相應行業標準;建立包含電網實時同步運行信息、保護信息、設備狀態、電能質量等各類數據的標準化信息模型，滿足基礎數據的完整性及一致性的要求。其采集的變電站數據不僅包含實時穩態、暫態、動態數據，還要有信息模型、設備在線監測、視頻等數據。

智能變電站是比數字化變電站更先進的應用，智能變電站的重要特征體現為“智能性”，即設備智能化與高級智能應用的綜合。

2 智能變電站技術特點

2.1 智能變電站體系結構

智能變電站系統分為3層：過程層、間隔層、站控層，如圖1所示。過程層包含由一次設備和智能組件構成的智能設備、合并單元和智能終端，完成變電站電能分配、變換、傳輸及其測量、控制、保護、計量、狀態監測等相關功能。根據國網相關導則、規范的要求，保護應直接采樣，對于單間隔的保護應直接跳閘，涉及多間隔的保護(母線保護)宜直接跳閘。

智能組件是靈活配置的物理設備，可包含測量單元、控制單元、保護單元、計量單元、狀態監測單元中的一個或幾個。

間隔層設備一般指繼電保護裝置、測控裝置、故障錄波等二次設備，實現使用一個間隔的數據并且作用于該問隔一次設備的功能，即與各種遠方輸入/輸出、智能傳感器和控制器通信。

站控層包含自動化系統、站域控制系統、通信系統、對時系統等子系統，實現面向全站或一個以上～次設備的測量和控制功能，完成數據采集和監視控制(SCA—DA)、操作閉鎖以及同步相量采集、電能量采集、保護信息管理等相關功能。

站控層功能應高度集成，可在一臺計算機或嵌入式裝置實現，也可分布在多臺計算機或嵌入式裝置中。

2.2 智能一次設備

高壓設備是電網的基本單元，高壓設備智能化(或稱智能設備)是智能電網的重要組成部分，也是區別傳統電網的主要標志之一。利用傳感器對關鍵設備的運行狀況進行實時監控、進而實現電網設備可觀測、可控制和自動化是智能設備的核心任務和目標。《高壓開關設備智能化技術條件》、《油浸式電力變壓器智能化技術條件》對～次設備智能化做了相關規定。在滿足相關標準要求的情況下，可進行功能一體化設計，包括以下三個方面：① 將傳感器或/,u執行器與高壓設備或其部件進行一體化設計，以達到特定的監測或/,u控制目的;② 將互感器與變壓器、斷路器等高壓設備進行一體化設計，以減少變電站占地面積;③ 在智能組件中，將相關測量、控制、計量、監測、保護進行一體化融合設計，實現一、二次設備的融合。

2-3 智能設備與順序控制

實現智能化的高壓設備操作宜采用順序控制，滿足無人值班及區域監控中心站管理模式的要求;可接收執行監控中心、調度中心和當地后臺系統發出的控制指令，經安全校核正確后自動完成符合相關運行方式變化要求的設備控制，即應能自動生成不同的主接線和不同的運行方式下的典型操作票; 自動投退保護軟壓板;當設備出現緊急缺陷時，具備急停功能。

2.4智能變電站應實現的高級功能

智能變電站戍實現的高級應用功能包括：設備狀態監測、基于多信息融合技術的綜合故障診斷、防誤功能擴展應用、智能告警及事故信息綜合分析決策、智能操作票系統等。

2.4.1 設備狀態監測

智能變電站設備實現廣泛的在線監測，使設備狀態檢修更加科學可行。在智能變電站中，可以有效地獲取電網運行狀態數據、各種智能電子裝置的故障和動作信息及信號同路狀態;智能變電站中二次設備狀態特征量__的采集上減少了盲區。但就目前的在線監測發展水平來看，尚不具備實現囊括所有設備在內的全面在線監測的可能性，對變電站內主要一次設備采取有針對性的在線監測技術可取得較好的投資效益。對主變、HGIS/GIS、避雷器等設備實現在線監測，監測的參量為主變油色譜、HGIS/GISSF6氣體微水和局部放電、避雷器泄漏電流、次數等。

信息融合又稱數據融合，是對多種信息的獲取、表示及其內在聯系進行綜合處理和優化的技術。多信息融合技術從多信息的視角進行處理及綜合，得到各種信息的內在聯系和規律，從而剔除無用的和錯誤的信息，保留正確的和有用的成分，最終實現信息的優化。它也為智能信息處理技術的研究提供了新的觀念。

狀態監測與診斷系統是一套變電站設備綜合故障診斷系統依據獲得的被監測設備狀態信息，采用基于多信息融合技術的綜合故障診斷模型，結合被監測設備的結構特性和參數、運行歷史狀態記錄以及環境因素，對被監測設備工作狀態和剩余壽命做出評估。

2.4.2 防誤功能擴展應用

智能變電站主要采用了以下防誤閉鎖的關鍵技術：

(1)相對于常規變電站的防誤閉鎖，智能變電站增加了監控中心層面的防誤閉鎖邏輯。

(2)順序控制操作方式，所謂順序控制是指通過監控中心的計算機監控系統下達操作任務，由計算機系統獨立地按順序分步驟地實現操作任務。全站所有隔離開關、接地開關防誤操作方式為：遠、近控均采用邏輯防誤加本間隔電氣節點防誤。其中邏輯防誤通過GOOSE傳輸機制實現，取消常規HGIS和GIS跨間隔電氣節點閉鎖回路，通過GOOSE信息實現跨間隔操作的閉鎖。

2.4.3智能告警及事故信息綜合分析決策

智能變電站監控系統上安裝有智能告警及事故信息綜合分析決策系統51，對信號進行分類顯示處理，提取故障報警信息，輔助故障判斷及處理(見圖3)。根據變電站邏輯和推理模型，實現對告警信息的分類和信號過濾，對變電站的運行狀態進行在線實時分析和推理，自動報告變電站異常并提出故障處理指導意見，為主站提供智能告警，也為主站分析決策提供事件信息。

系統應可以根據告警信號重要性，將每個告警信號進行定義，標注重要等級，以實現告警信息可按分類分頁顯告警實時顯示窗口可由多個頁面組成：時序信息、提示信息、告警信息、事故及變位信息、檢修信息、未復歸告警信息。另外，告警信息可按廠站或間隔進行過濾，即只顯示某個廠站或間隔的信息。

2.4.4 智能操作票系統

智能操作票系統應當包含順序控制軟件和五防聯閉鎖軟件的功能。智能操作票系統可以充分利用平臺提供的各項功能以及服務，共享實時SCADA模型及圖形，保護模型，并實現實時態和模擬態數據可靠隔離，保證了整個過程的安全、實時、可靠。系統基于網絡拓撲的接線模型識別，開票規則的用戶自定制，操作票的智能推理，業務表單的自由定制，多種開票方式的靈活切換，操作票生命周期的全過程管理;采用徹底的圖票一體化技術，即圖中開票、票中執行，提高了操作票整個運轉生命周期的可視性以及直觀性;嚴格地基于系統拓撲五防的校驗機制以及完善的權限管理機制。保證整個過程的安全、實時、可靠。

2.4.5 電壓無功自動分析控制

電壓無功控制系統將區域子系統電壓控制作為第二級控制，以子系統的電壓合格、經濟和最少操作次數為目標，實現子系統內上下級變電站之間的智能協調控制，實現子系統內各變電站之間的智能協調控制。無功電壓自動控制系統首先從調度自動化系統采集數據，送入電壓分析模塊和無功分析模塊進行綜合分析，形成變電所主變分接頭調節指令、變電所電容器投切指令、多主變經濟運行指令，交由調度中心或集控中心控制系統執行。

3 智能變電站運行管理中的幾點思考

當前電力系統中相當一部分的變電站還是實行有人值班、設備定期檢修的模式。智能變電站的建設與發展無疑給廣大從事電力設計、安裝、調試、檢修、運行人員帶來挑戰。變電站安全運行將直接影響電網的穩定性，為確保其安全運行，應從以下幾個方面考慮：

(1)智能變電站設備檢修，應能依托順序控制及工作票自動管理系統， 自動生成設備和網絡的安全措施卡，指導檢修設備進行可靠、有效的安全隔離。

(2)工作票自動管理系統應能根據系統方式的安排和調度員的指令，自動生成相關內容和步驟，并能與順序控制步驟進行自校核和自監控。

(3)通過在線監測和實時分析診斷等技術，能對站內主要設備健康狀況進行監測。建立站內全景數據的統一信息平臺，供系統層各高級應用子系統進行統一、標準化、規范化的數據存取訪問及向調度系統進行上送。其中，信息一體化平臺作為未來變電站的信息出口，可用于變電站的監視與控制，安裝于安全一區;為了確保變電站的安全性要求，信息一體化平臺獨立于目前的監控系統，其實施不影響站內設備正常的運行和控制。

(4)明確智能輔助控制系統的功能，研究相關實現技術。

4 結語

《智能變電站技術導則》及相關規范的出臺，將為智能變電站建設與在運變電站智能化改造提供指導和規范。智能變電站是堅強智能電網的重要基礎和支撐，是變電站建設的發展方向。本文闡述了智能變電站與數字化變電站的區別，揭示了智能變電站的技術特點，重點研究了智能變電站對應的高級應用功能。針對智能變電站的運行維護及應急事故處理特點，提出了幾點建議。