華濤，孫衛(wèi)華

（1.新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第四師電力有限責(zé)任公司，新疆 可克達(dá)拉 835219；2.山東麗能電力技術(shù)股份有限公司，山東 淄博 256300）

1 智能變電站的定義及主要技術(shù)特征

智能變電站是基于大數(shù)據(jù)人工智能技術(shù)的發(fā)展，采用的是先進(jìn)的測(cè)量、控制技術(shù)，可靠的信息技術(shù)和手段，通過對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)信息的采集、控制和集成，對(duì)變電站自動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)并能進(jìn)行在線分析判斷、決策等。總的來說，就是集數(shù)據(jù)采集、分析判斷進(jìn)行決策并對(duì)設(shè)備調(diào)節(jié)，通過完善的信息平臺(tái)和科學(xué)化的理論建模完成電壓等級(jí)變換、電壓的調(diào)整，并滿足工作及生產(chǎn)活動(dòng)所需電能的輸送、分配控制及電能的流向。智能型變電站具有通訊信息數(shù)字化、通訊接口標(biāo)準(zhǔn)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化的特征，符合智能電網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)。

（1）通訊信息數(shù)字化。指智能變電站采用的隔離開關(guān)、斷路器等設(shè)備都裝設(shè)智能終端能夠進(jìn)行靈敏操作；采用電子式電壓/電流互感、繼電保護(hù)裝置等設(shè)備能夠精確測(cè)量，設(shè)備具備雙向通信功能，能夠通過5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息傳輸和管理，并滿足變電站運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集、傳輸、數(shù)據(jù)分析、處理過程的數(shù)字化。通過隔離開關(guān)、斷路器等設(shè)備的智能終端，實(shí)現(xiàn)一次側(cè)變電設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)信息的就地采集，并能夠進(jìn)行操作命令準(zhǔn)確執(zhí)行，信息系統(tǒng)數(shù)字化的最直接地體現(xiàn)在新疆伊力特110KV變電站采用了SDH光傳輸設(shè)備。

（2）通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化。要完成變壓器等設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的傳輸就需要采用技術(shù)先進(jìn)的通信網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，采用標(biāo)準(zhǔn)的通信系統(tǒng)。 選用自動(dòng)化程度高、智能型的高壓設(shè)備，利用冗余技術(shù)提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性；電子電壓/電流互感器、斷路器、隔離開關(guān)等一次側(cè)設(shè)備采集的數(shù)據(jù)由通信網(wǎng)絡(luò)同時(shí)發(fā)送到測(cè)量、保護(hù)、故障錄波等二次裝置，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。利用5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析實(shí)現(xiàn)對(duì)自身全面的檢查、診斷，對(duì)故障問題及時(shí)進(jìn)行修復(fù)。

（3）信息共享標(biāo)準(zhǔn)化。伊力特110kV變電站的I區(qū)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)裝置、主變保護(hù)測(cè)控屏、時(shí)鐘同步屏、10kV線路保護(hù)測(cè)控裝置、故障錄波器屏及遠(yuǎn)方電能測(cè)量采集終端等都具體統(tǒng)一的信息共享標(biāo)準(zhǔn)。在保證測(cè)量數(shù)據(jù)的完整性、一致性的基礎(chǔ)上，采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，為各種智能應(yīng)用提供標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化統(tǒng)一的信息訪問接口。

2 智能變電站的優(yōu)勢(shì)及關(guān)鍵技術(shù)

新疆伊力特110kV變電站監(jiān)控系統(tǒng)采用單以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，由站控層、間隔層及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備構(gòu)成，間隔層主要按電氣單元配置I/O測(cè)控裝置，主變高低壓側(cè)以及公用單元均單獨(dú)配置測(cè)控裝置；站控層主要由工程師工作站、數(shù)據(jù)服務(wù)器、通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備采用帶多模光口的工業(yè)級(jí)以太網(wǎng)交換機(jī)，數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)在同一預(yù)制倉內(nèi)采用超5類屏蔽雙絞線，出預(yù)制倉需要經(jīng)戶外電纜溝或電纜豎井時(shí)采用多模非金屬光纜。從實(shí)際需求出發(fā)，對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)一采集和處理，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)行自動(dòng)化、調(diào)整互動(dòng)化的目標(biāo)，新疆伊力特110kV智能變電站的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）一次設(shè)備智能化。新疆伊力特110kV智能變電站110kV部分采用H-GIS組合電器，進(jìn)線側(cè)線路PT及避雷器采用外置，采用電子式互感器一次設(shè)備智能化是該變電站的主要特征，也是區(qū)別于常規(guī)變電站的主要標(biāo)志之一。通過現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的智能終端進(jìn)行信息采集、控制，實(shí)現(xiàn)了變壓器、斷路器等設(shè)備的測(cè)量數(shù)字化、信息通訊網(wǎng)絡(luò)化，通過傳輸數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了110kV主變運(yùn)行狀態(tài)可可視化，并對(duì)各種狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、存儲(chǔ)、后臺(tái)集成，建立主設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)，為運(yùn)行和狀態(tài)檢修提供條件。

（2）采樣就地?cái)?shù)字化。新疆伊力特110kV智能變電站通過采用10～110kV電子式互感器，具有體積小、測(cè)量精度高對(duì)電磁的干擾比較弱的優(yōu)點(diǎn)。

（3）用光纜取代電纜。新疆伊力特110kV智能變電站新增1套SDH光傳輸設(shè)備、1套PCM、1套綜合配線架。采用電子式電流/電壓互感器從根本上解決了通信干擾問題，提高了數(shù)據(jù)傳送的可靠性。

（4）通訊接口標(biāo)準(zhǔn)化。新疆伊力特110kV智能變電站采用保護(hù)系統(tǒng)與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一組網(wǎng)，直接采集、直接傳輸?shù)姆绞健Ｔ撜镜谋O(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)與測(cè)量保護(hù)系統(tǒng)都統(tǒng)一進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)、統(tǒng)籌考慮，站用信息統(tǒng)一共享。實(shí)際上監(jiān)控后臺(tái)采集主要的保護(hù)動(dòng)作及重要的告警信號(hào)即可滿足變電站運(yùn)行人員監(jiān)視的需要，其他繼電保護(hù)人員關(guān)心的更詳細(xì)的保護(hù)信息，可以通過保護(hù)故障錄波裝置以數(shù)據(jù)網(wǎng)方式上傳至相關(guān)調(diào)度端。在本變電站設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)運(yùn)行參數(shù)和調(diào)度員的要求，對(duì)計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)信息量進(jìn)行優(yōu)化、分析、篩選。

（5）功能集成、設(shè)備簡(jiǎn)化。新疆伊力特110kV智能變電站采用開放式、分層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。優(yōu)化、簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，站內(nèi)監(jiān)控保護(hù)統(tǒng)一建立模型，統(tǒng)一組建網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)信息共享，通信系統(tǒng)統(tǒng)一采用DL/T860 通信標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)站控層、間隔層設(shè)備執(zhí)行機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)化，促進(jìn)了裝置集成。

3 新疆伊力特110kV智能變電站一次設(shè)備的配置方案

該變電站變壓器、斷路器等高壓設(shè)備配備智能組件元件，這些智能組件主要包括保護(hù)單元、測(cè)量單元、控制單元、計(jì)量單元、檢測(cè)單元和通信單元。主要一次設(shè)備配置有：

（1）主變壓器：采用有載調(diào)壓、自冷式三相兩卷有載調(diào)壓變壓器，其主要技術(shù)參數(shù)為（如表1）。

表1

（2）110kV電氣設(shè)備選擇。110kV設(shè)備采用H-GIS內(nèi)置組合式設(shè)備。按照短路電流選擇，110kV設(shè)備額定開斷電流為40kA，動(dòng)穩(wěn)定電流峰值100kA。主要設(shè)備選擇結(jié)果表如表2。

表2 110kv主要設(shè)備選擇結(jié)果表

4 新疆伊力特110kV智能變電站在線監(jiān)測(cè)和狀態(tài)檢修的選擇和配置

(1)在線監(jiān)測(cè)范圍。該變電站要求調(diào)度側(cè)能全面掌握變電站的實(shí)際運(yùn)行情況，所以增加了站用變、直流系統(tǒng)的重要饋線開關(guān)狀態(tài)、圖像監(jiān)視及安全報(bào)警系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。

（2）系統(tǒng)軟件。該智能變電站系統(tǒng)軟件工作平臺(tái)本工程中推薦采用UNIX操作系統(tǒng)；UNIX操作系統(tǒng)的特點(diǎn)是可靠性高、擴(kuò)充能力強(qiáng)、開放性好、網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)，具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫支持功能，該系統(tǒng)具有良好的用戶界面，系統(tǒng)的可操作性很強(qiáng)，并且具有良好的開發(fā)環(huán)境和完善的系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)功能。具有增強(qiáng)的系統(tǒng)安全機(jī)制，備份功能完善，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰，具有強(qiáng)穩(wěn)定性，為大多數(shù)變電站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的操作系統(tǒng)。

（3）系統(tǒng)功能。監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的可靠性、合理性等功能，并具備遙測(cè)、遙信、遙調(diào)、遙控全部的遠(yuǎn)動(dòng)功能和時(shí)鐘同步功能，具有與調(diào)度通信中心交換信息的能力。

5 智能變電站思考與展望

（1）電子互感器是智能變電站的重要設(shè)備，不但要考慮技術(shù)的先進(jìn)性，更要考慮運(yùn)行可靠性，智能電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行是首先考慮的重點(diǎn)。

（2）變電站運(yùn)行數(shù)據(jù)采集、綜合分析、自動(dòng)協(xié)調(diào)控制是變電站智能化的關(guān)鍵，保證智能網(wǎng)的安全性、可靠性發(fā)展方向。