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智能变电站检修技术分析研究

发表时间：2021/5/10 来源：《建筑科技》2020年10月下作者：贺鲲董骥

[导读] 本文从智能变电站的架构体系出发分析其关键技术，对智能变电站重要技术进行了简单分析。从构成变电站的架构体系来看，建设智能变电站的基础在于实现变电站的数字化和站内控制的智能化。智能变电站进入了发展的一个全新领域，智能变电站是在数字技术的支撑下，以数字化、网络化和信息化为基本要求，应用智能化的设备，从而完成变电站内信息的采集、测量、控制、智能、计量和监测等功能，同时还为电网赋予了更高的功能，如自动控制、

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摘要：本文从智能变电站的架构体系出发分析其关键技术，对智能变电站重要技术进行了简单分析。从构成变电站的架构体系来看，建设智能变电站的基础在于实现变电站的数字化和站内控制的智能化。智能变电站进入了发展的一个全新领域，智能变电站是在数字技术的支撑下，以数字化、网络化和信息化为基本要求，应用智能化的设备，从而完成变电站内信息的采集、测量、控制、智能、计量和监测等功能，同时还为电网赋予了更高的功能，如自动控制、智能调节、在线决策及协同互动等。现从智能变电站的含义和特点出发对智能变电站的测控技术、电气设备的应用进行了分析，并进一步对智能变电站对电网功能的提升进
行了具体的阐述。
关键词：智能变电站，智能电气，设备状态检修，智能电网
        1.智能断路器
        传统的断路器在完成其本体功能上存在一系列的不足之处，如许多低电压电力网中采用机构三相联动的断路器，这种断路器无法实现类似综合重合闸或交流电流过零点最优时刻切断电流等技术要求。而从断路器内部参数的检测和内部机构的观测来看，传统断路器也存在提供的信息量小，状态不够直观等缺点。由此，智能断路器对传统断路器在这些方面的不足进行改进。智能断路器配有传感器、电子控制决策装置，执行器，具有较高的性能，能够完成更高的控制要求。
        2.智能变压器
        智能变压器是指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。其智能化主要依靠智能变压器组件来实现，利用先进的检测技术和手段，将多种检测装置综合在一起，实现变压器运行状态的综合数据分析和数据处理，为变压器的状态维护提供可靠依据。一方面，智能变压器内部植入的各类传感器和执行器在智能化单元的管理下，保证变压器在安全、可靠、经济条件下运行。变压器在出厂时将该产品的各种特性参数和结构信息植人智能化单元中，运行过程中利用传感器收集到实时信息，自动分析目前的工作状态。另一方面，智能变压器具有通讯和数据处理能力，将变压器的各种工况数据、位置信号经处理后发送至数据网络，并能够接受各种对变压器操作的数字指令。四、智能变电站基础上电网运行功能提升时下，智能变电站在实现电力系统新型问题的解决方面将会发挥重要作用。在电网的经济可靠运行，智能变电站控制和控制、电力系统试验与检修等方面，智能电网的投入运行将会带来新的变化。
        3.自适应智能变电站控制算法的应用
        传统的智能变电站控制以事先整定、实时动作、定期检验为特征。这种智能变电站控制策略即便在一些传统的应用场合也无法满足系统要求，这主要是因为传统策略本身有着智能范围随运行方式变化大，智能灵敏度受负荷影响大等一系列自身固有的缺陷。自适应智能变电站控制虽然在原理上与传统智能策略相比并没有革命性的变革，但是智能在整定方式上却发生了质的变化，得益于现代高速数据传输处理技术的进步，自适应智能变电站控制能够根据所采集到的电网的实时信息，对电网的状态做出判断，从而在线整定智能变电站控制装置的各种参数，达到智能变电站控制动作时限，灵敏度和智能范围各项指标的综合寻优。
        4.智能变电站检修策略分析
        4.1一次设备的智能化检修
        智能变电站的重要特征包括了设备智能化，即设备本身除了完成本身应具备的功能外，至少必须增加自动测量、自动控制、自动调节、状态监测、预警及通信等基本功能。此外必须具有故障自诊断、自治自愈、状态评估和对生命周期作出科学判断等功能；并能够根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级应用功能。现阶段一次设备智能化的策略，基本上采用在原来一次设备（包括设备本体及其操作机构）的结构上，加装传感器和智能组件（包括智能终端或称智能单元、合并单元、状态检测等）。

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传感器和智能组件安装在一次设备附近，这种分离模式适合现有一次设备的智能化改造工程，解决设备运行状况的数据采集、信息处理、自动控制、信息传输问题，实现测量数字化、通信和操作网络化等基本要求，这显然不能满足智能变电站发展的需求。
智能一次设备检修的研究任重而道远，需要在以下几方面加强研究：（1）从总体结构上“本体+传感器+智能组件”集成一体化模式将成为未来的发展趋势，当然结构上的大变革和高可靠性的要求以及智能程度提高的需求，对一次设备制造商有很大的难度也展示了广阔的研究空间，挑战和发展永远是并存的。（2）需加强多种智能组件的功能、性能和智能化程度的研究，对其结构的集成化、可靠性及标准化的问题也需要重视。（3）需加强智能一次设备的故障自诊断和预警及自治自愈能力的研究，国内对一次设备的状态检测的研究，也已有多年的历史，但如何提高状态检测单元的检测和分析的可信度，对设备的生命周期作出科学判断，状态检测单元如何更合理地与智能组件集成，直至今后融入一次设备的一体化模式中都是关键技术。（4）智能变电站关键的电子式互感器和其他各种非电量传感器的技术及如何解决运行的稳定性、可靠性和精度等问题仍需要有关技术人员和厂家共同努力研究解决。
        4.2建立有自愈能力的信息一体化检修平台
        智能变电站需采集和存储的信息海量、类型也很多，必须进行科学的集中管理，合理地利用高速局域网建立具有自恢复能力的全站信息一体化平台。信息的集中管理不仅为实现各种信息模型的集成、转换、调用和冗余等功能提供了方便，而且也为信息资源的共享、动态扩展及分配提供了平台，为智能变电站提供了很好的扩展性与经济性，对提高全站的可靠性与信息的存取效率及服务质量也很关键。
        海量信息的采集虽然有利于提高一、二次设备运行状况的透明度，但也给信息的实时传输带来了困难，方便检修的过程。因此，信息分优先级传输与信息就地存储显得尤为重要。合理地将信息分优先级可以保证关键信息实时、准确、可靠的传输，而非关键信息的就地存储不但减少了传输网络负荷程度，而且可以为系统智能决策提供充分的信息依据。虚拟化技术可以将变电站的底层硬件和网络设备虚拟成一个共享的资源库，就地存储的信息可以在库内按需分配调用。信息优先级传输与信息就地存储技术的本质是将信息按不同粒度细化，以实现信息的分层分布调用，保证信息传输的准确性与可靠性。
        4.3检修信息安全策略
        智能变电站作为智能电网的重要组成部分，其信息安全与防护不仅关系变电站自身也是智能电网安全可靠运行的关键问题之一。在检修过程中，智能变电站海量信息安全与防护面临着来自多方面的严峻考验。首先是信息源的安全可靠、防患干扰问题，这需要从数据采集的 IED 及信号处理环节解决；其次是信息传输问题，智能变电站内部大量应用网络技术传输信息，除了需要对通信网络质量的实时监控维护外，其信息安全防御策略的制定是一个系统性问题，仅凭借单一的防御手段是不能有效解决问题的，需要构建一个以防护、监测、响应和恢复为技术手段和工具，以安全管理为落实手段的动态的多层次的网络安全架构，用来确保变电站内信息以及各种资源的实时性、可靠性、保密性、完整性、可用性等。同时由于电力系统在国民经济中的重要地位，变电站内高集成度的大量数据显得更加重要，因此需要注意防止来自网内外的恶意攻击和窃取。当前网络防火墙技术、加密技术、口令智能、权限管理和存取控制技术、冗余和备份技术等计算机网络安全技术的发展也为智能变电站信息安全防护策略带来了新的发展思路。
        5.结语
        智能变电站是智能电网的重要支撑节点，建设智能变电站具有重大的技术和经济意义。作为各项新技术推动下的智能变电站，其发展必然会经历一个长期的阶段，而随着智能电网和技术的进步，关于智能变电站的技术规范也会在实践中逐步完善。从而使智能变电站最终成为智能电网的建设奠定坚实基础。
参考文献
[1]曹楠，李刚，王冬青智能变电站关键技术及其构建方式的探讨．电力系统智能与控制，2015，6．
[2]李瑞生，李燕斌，周逢权智能变电站功能架构及设计原则叨鹿力系统智能与控制，2018，9．