摘要：变电站作为供电系统的核心设备，为保证电力企业的高效率发展，其也应向自动化、技术化、智能化方向发展，以满足行业型发展需求。通过对变电站设备内变压器、互感器、可控电抗器、开关设备等进行智能化方向研究，可有效提升电力网络运行的稳定性与质量性。本文结合了实际案例对此进行了分析，希望给后续研究提供一定程度参考。
关键词：变电站；电气一次设备；智能化
1 变电站电气一次设备智能化发展现状
智能电网需要智能化变电站支撑，一个终极智能化变电站其站内所有设备应全部是智能化的，在网络的支撑下实现信息高速交互、协同操作，从而保证更安全、经济、可靠运行，一次设备智能化是发展智能变电站的基础。
1.1 变压器
变压器作为电力系统运行过程中的基础所在，其可为电力传输网络提供运营保障，并可实现用户的分级式供电。现阶段，常规一次设备仍存在于电网系统内，其向智能化方向发展仍需要一段磨合期，以保证智能化与结构化的精准对接。智能化变压器是能够在智能系统环境下，通过网络与其他设备或系统进行交互的变压器。智能变压器主要技术特征：（1）测量数字化。对变压器状态进行就地数字化处理，并将结果通过网络实现信息共享。（2）控制网络化。对变压器实现基于网络的控制。（3）状态可视化。对监测信息进行分析评估，并将诊断结果以可辨识的方式进行显示。（4）功能一体化。实现对测量、控制、监测、计量、保护功能的集成。（5）信息互动化。通过网络实现与站控层、过程层其他系统的信息共享。
1.2 互感器
智能电网中的智能变电站主要是要实现测量数字化、控制网络化、状态可视化、功能一体化、信息互动化。而这些目标的基础全部基于对电压电流的精确测量。电子式互感器是实现变电站运行实时信息数字化的主要设备之一，在电网动态观测、提高继电保护可靠性等方面具有重要作用，是提高电力系统运行控制得整体水平的基础。互感器在变电站中的主要功能是数据测量、检测诊断等，为保证电网系统内数据测量的精准性，其需具备精准性、光纤性、数字性等功能，以此实现电网运行过程中大量数据信息资源的精准性检索。现阶段，互感器一般采用零和式技术，令互感器由技术型向实用型方向所转变，使传感器具备绝缘性、电磁兼容、系统防护、精度输出等特性，同时在信号转换技术的应用下，可减少电磁辐射影响，提升测量精度、检测范围等，进一步提升智能化发展效率。
1.3 可控电抗器
可控电抗器一般是对电网系统中的超高压进行调节优化，以提升电网内电能的传输效率、完善功率补偿功能、提升系统稳定性。在控制技术与数字技术的应用下，可令电抗器设备进入实时监控状态，在信息的反馈型传输模式下，可有效缩短设备的响应时间，以此将系统参数维持在稳定状态内。
1.4 开关设备
开关设备一般由智能断路器、开关组合设备等为主。在智能断路器方面，其作为电力系统运行的主要防护机构，其智能化发展方向，也是电子技术、数字技术、传感技术等为主，以实现联动化操控模式。智能断路器与传统断路器相比，在先进的计算机技术支持下，可令数据信息在系统设备内进行反馈型传输、响应型传输等，在集成化模块的控制下，可实现精准型监控。在开关组合设备方面，其一般是由断路模块、互感模块、接地设置、隔离设置、避雷模块、终端等组成，在微控技术、信息通讯技术、传感技术的应用下，可依据实际工作情况，对系统自身的运行参数进行调节，并依据信息的传输模式、传输量等进行研究，以保证开关量系统内各项模块的基准化操控。
2电气一次设备智能化运行对自动化变电站的影响
（一）有利于管理设备电气一次设备智能化
在自动化变电站中引入电气一次设备智能化运行系统，有利于工作人员对设备运行情况全面了解，并准确判断电气设备运行中存在的故障，从而采用高效的方法来加以解决。针对电气设备运行情况制定高效的检测和维护计划，促进设备维护工作效率和质量的提升。
（二）提高运行系统整体智能水平
电气一次设备在整个自动化变电站中的作用是十分巨大的，一次设备智能化可以有效促进变电站内核心系统的智能化水平的提高。运用智能化技术，能够对电气设备运行情况精准判断，从而可以准确的对老旧设备进行汰换，促进设备管理工作与系统调节工作实现一体化的过渡，运用专业的方法对电力网络系统实施综合管控。就现如今我国的自动化变电站智能化的实际情况来说，与其他发达国家的水平相比较，还存在较大的差距，这就需要我们针对自动化变电站智能化进一步研究分析，大范围运用前沿技术，从根本上提高设备运行效率，缩减后期的维保工作成本，有效落实节能环保理念，促进变电站运行系统整体智能化水平的提升。
3运行工作的重点
（一）做好运行巡视工作
通常情况下，变电站的基本作用就是传递保护信息，但是当前变电站所具备的传递信息的能力还无法满足社会发展的实际需求。而智能化变电站能够有效解决这一问题，首先，将监控后台所针对的信号根据种类进行划分，如果有条件可以将相对较为关键的信号标记处理，这样能够为监控的实施提供便利。其次，智能分析系统其重要作用是针对警告信号分析研究，并能够高效地获取分析的结果。最后，对于无法获取的信号，可以针对性地设置特殊渠道，采用特殊的方法来获取，保证信号的全面性。
（二）倒闸操作
为了有效地将工作人员从繁重的工作中摆脱出来，不断提升资源的利用效率，可以结合实际情况，对智能变电站进行完善和优化，尽管加强了变电站系统的运行效果，但是并没有将整个智能变电站所存在的问题彻底解决。在实施程序化操作维护工作的时候，对一次设备操作以及二次辅助操作的专业水平要求较高，这样就会增加工作人员的工作量。
4自动化变电站一次设备的智能化运行优化策略
（一）合理选型和配置
1.灵活性。要想保证智能变电站的稳定发展，需要充分结合实际情况，
灵活选择智能化部件以及终端系统，不但要实现数字化管理，并且还要全面运用最前沿的管理理念，保证系统的稳定运行。
2.可接入性。对物理接入端进行标准化设备，保证接口具备良好的适用性，这样能够为太网的接入以及外界各种系统的连接创造良好的基础。其次，要具备良好的即插即用功能，这样才能促进传感器使用效率的提升。
（二）优化系统组件的设计
1.终端智能化设计。借助终端智能化功能，能够更加全面的对设备运行实际情况涉及的所有信息进行收集，并可以完成对输出信息的隔离操作。在整体回路设计环节，要做好组件的修正，将其运用到系统内，增强设备运行整体的稳定性。
2.合并单元智能化设计。基于科学规律，电流信息的采集和输出以及传送，合并单元发挥着重要的作用，能够起到稳固防护的积极作用，提高了信息处理的迅速性和及时性以及准确性，因此要把控好设计，为后续的各项工作的开展提供良好的支持。
5实际案例分析
5.1一次设备的智能化改造方案
某110kV变电站属于综合自动化变电站、地区终端无人值守变电站。自2001年建成投入使用以来，此变电站已投运14年。为了适应地区经济的发展，需对此110kV变电站进行智能化改造，即更换站内低可靠性的设备，以提高变电站运行的可靠性。10kV采用中性点通过消弧线圈接地，同时配有2台布设在2段母线上的消弧线圈装置。主变压器容量为50MVA，电容器为48MVAR*4台。此110kV变电站属于户外AIS变电站，站区北侧以软母线半高型方式布置有110kV配电装置；站区中央户外布置有2台变压器；站区南面2层电气综合楼的底楼为二次设备房及10kV配电装置室；二楼为二次设备室、电容器室及辅助房间。根据该110kV变电站的实际情况，为了适应地区经济的发展，现决定对其进行智能化改造
5.1.1电气主接线
此110kV变电站属于地区终端无人值守变电站，站内共有2台容量为50MVA的变压器；电源端采用双回110kV进线；110kV系统采用内桥接线。10kV系统共设12回出线，同时配有4组容量为4800kvar的电容器，具体分布在主变低压2段母线上（母线之间用分段开关连接），以用于无功补偿。依此情况，此次改造决定保留原有的接线方式，仅以中置式程序化开关柜替换10kV开关柜，同时换掉110kV隔离开关。
5.1.2一次设备的选型
（1）110kV隔离开关的选型。此110kV变电站内的110kV隔离开关共有10组，且仅主刀实行电动操作或地刀实行手动操作；仅站内断路器实行遥控操作或隔离开关实行现场操作。根据《变电站智能化改造技术规范》及《无人值守变电站和监控中心技术导则》的规定，此110kV变电站需具备顺控功能、地刀需具备电动操作功能，以满足遥控条件，从而提高变电站户外操作的可靠性及安全性。从技术层面来讲，虽然该110kV变电站所用的隔离开关尚未到运行年限，但与现在的产品相比，其综合性能却相当低下，因此决定不采取大修部分构件的方式，即整组更换掉隔离刀闸的主、地刀。总之，整组更换隔离开关的方式对实现设备可靠性的提高、设备运行维护工作量的减少及设备全寿命周期成本的降低具有重要作用。根据此110kV变电站一次系统的配电型式，决定进行下列改造，即110kV隔离开关选取双柱水平旋转式；主、地刀实行电动操作及遥控操作。
（2）10kV开关柜的选型。此110kV变电站的10kV开关柜选用的是老式GGX型固定式开关柜，此种开关柜的旋转式隔离开关操作机构具有可靠性低、操作隐患多、易卡涩及运行维护难度高的缺点，因此与变电站的智能化发展要求极不适应。为此，根据此次智改的停电条件，决定同时实行技改更换，以减少停电时间及节省资源。此外，本工程属于改造站，即10kV配电室空间具有较大的裕度，因此决定选用铠装中置式开关柜，同时在柜内配备真空断路器。开关柜的智能化技术分为二次回路智能化、在线监测功能两类。该110kV变电站的智能化改造应以常规中置柜为基础增加智能化功能，以提高设备运行的安全可靠性及维护控制的简便性。根据上述两种智能化技术的具体特征，本工程决定将重点落在“控制智能化”上，即断路器的手车、地刀均设电动机驱动装置，同时在开关柜内试验断路器手车，如此断路器手车在工作位置与隔离位置之间可实现电动推移，且地刀可实现电动操作；在开关柜上增加一体化装置的顺控功能，以实现10kV开关柜运行-热备用-冷备用-线路检修的一键式远方操作，从而提升开关设备的自动化程度。此外，通过加装传感器与监测单元配合来实现开关柜的在线监测功能。根据反事故的相关要求，大电流柜的温升监测有待加强，即将红外在线测温装置装设在主变进线柜及母线分段上。除上述内容外，一次设备还需加装状态监测单元，此乃一次设备智能化改造的重要内容，但限于篇幅，本文不做详细阐释。
5.2二次系统的智能化改造
5.2.1主变压器保护配置方案的甄选
智能化变电站对继电保护配置原则的确定过程，应对继电保护的“四性”、过程层合并单元及智能终端的配置、二次设备的布置方式等进行综合考虑，同时根据《智能变电站继电保护技术规范》的要求，该110kV变电站具体采用下列变压器配置方案：主变保护选用2套集合主后备功能配置。在低压侧，2套保护的范围均取自该侧开关CT的合并单元，因此低压侧合并单元应采用双套配置；在高压侧，第1、2套保护的范围分别取自套管流互的合并单元、内桥开关与进线开关流互的合并单元，因此110kV进线开关、内桥开关及套管的合并单元全部采用单套配置。
5.2.2综合自动化设备中的配置
变电站层的主机兼操作员站、高级应用平台、远动主机及故障录波与网络分析一体化装置全部采用单套配置，同时主机兼操作员站及高级应用平台均加装UNIX操作系统。该110kV变电站采用间隔式的保护测控一体化装置，即110kV线路间隔（配置1套测控装置）、110kV内桥间隔（配置1套保护测控一体化装置）、主变间隔（配置2套保护：高压侧差动电流配置接套管CT的保护测控一体化装置）、110kV母线设备（共用1套110kV公用测控装置）等。110kV线路、母线PT、内桥、主变均间隔配置1套智能组件，以实现各间隔常规CT的数字化测量及开关与刀闸设备的控制网络化，同时在主变10kV侧采用智能组件双套配置，且将其安装在10kV开关柜上。站内站控层与间隔层分别配置1台MMS网用中心交换机（100M、22个电口、4个光口），以实现在二次设备室内接入站控层及间隔层设备，同时与10kV配电室交换机经光缆实现连接。过程层配置4台宽带GOOSE交换机（100M、9口），且与MMS网用中心交换机组成一面柜。二次设备室内及通向户外的网络通信介质分别采用屏蔽双绞线、光缆，而采样值与GOOSE等采用光纤实现信息传输。除此以外，该110kV变电站自动化系统也配置有时间同步系统、电子式全光口电能表及电能采集装置，以支持站内电能数据的远传。
6发展方向
电气一次设备的智能化需要不断地完善不同领域之间的协同技术问题。为解决不等寿命局限的问题，必须从电子设备本身的设计、制造及改善其运行条件等方面着手，提高设备的使用寿命与可靠性。作为电力变压器智能化发展的另一可能途径，电力电子变压器由于目前所使用的电路结构较复杂、可靠性较低、损耗较大，故可进一步加强对其各种电路拓扑结构的深入研究；另外，还可加强对电力电子变压器控制策略的研究，得出能同时完成能量转换和改善电能质量的控制策略。对于可控电抗器，具备健康状况自我诊断能力是其智能化发展的潜在要求。对于开关设备而言，电弧对触头材料的侵蚀、运行能耗是制约其寿命和工作性能的两个关键因素。电气一次设备智能化的开放性，许多新的功能将被不断地开发和利用，这些发展不但能够为传统电力系统注入新的活力，还能够对许多特殊用途的供配电系统的发展起到积极的促进作用。电气一次设备智能化的全面推广和应用，将为智能电网的发展奠定坚实的基础。
5结语
近年来，电力用户数量的不断增加，增加电力企业的运营负担，为保证电气一次设备的智能化转型，应从技术、材料、系统等方面进行研究，并施行相应的推广策略，以此提升电力企业的实际运营效率。文章根据此110kV变电站的实际情况及智能化变电站的改造要求，分别就站内一次、二次设备提出了具体的智能化改造方案。通过实际案例的改造和评估我们可以得知，本次智能化改造对提高此110kV变电站的效能具有重要作用，具备健康状况自我诊断能力是其智能化发展的潜在要求，对于推动地区经济的发展有着重要助力。
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