智能变电站技术的现状及发展趋势研究

智能变电站技术的现状及发展趋势研究

罗志达

深圳供电局有限公司   深圳市           518000

摘要：智能变电站作为连接发电和用电的枢纽，是智能电网的基础，是保证电网安全可靠运行的关键环节。首先对智能变电站技术的国内外研究现状进行分析，在此基础上对该技术的发展趋势进行了预测，最后提出了未来该领域的重点研究方向，有利于推动智能电网创新发展。

关键词：智能电网；智能变电站；现状分析；发展趋势；发展重点

１智能变电站技术现状分析

１．１国外研究现状

国外目前在智能变电站的建设方面处于领先地位。ＡＢＢ、西门子等公司开发了一系列变电站的智能化

一、二次设备，取得了较先进的研究成果，但目前仅限于某些环节应用，尚未实现系统规划和投产。ＡＢＢ公司研发的ＧＩＳ设备实现了二次设备就地化，将智能断路器、互感器等进行了集成处理，具备简易保护与测控功能。由ＡＢＢ

、ＡＬＳＴＯＮ和ＳＩＥＭＥＮＳ公司进行的间隔层设备互操作试验

，在某种程度上验证了互操作性以及对工作难度进行简化的可行性。

１．２国内研究现状

对智能电网开展体系性的研究工作在我国起步略晚，国家电网公司推出了《智能变电站技术导则》、《变电站智能化改造技术规范》等一系列标准和规范来推进智能变电站的发展。

我国对ＩＥＣ６１８５０系列标准进行翻译，发布和出版了ＩＥＣ６１８５０系列标准集成系统，期望实现智能变电站硬件集约、功能整合、通用互换和性能可控的应用目标，并能支持ＩＥＤ型式多来源、可选择、易组合、易互换等。根据ＩＥＣ６１８５０标准，从功能上来看，可将智能变电站分为变电站层、间隔层与过程层，并通过网络系统实现３个层次之间的连接。给出了近年来我国修建的标志性智能变电站。综上所述，虽然国外智能电网概念提出的时间早、智能变电站发展快，欧美国家的大型电气设备公司也已在智能变电站方面取得了卓越的成果，但我国已将发展智能变电站作为了电力发展的重要方向，近年来已实现了全国范围内多座变电站智能化，取得了“世界首座电压等级最高智能变电站”、“首座城市无人值守变电站”、“新一代智能变电站”等成果，且目前仍在加大对智能变电站的研究与投运力度，为智能电网的全面发展奠定了基础。

２智能变电站技术未来发

展趋势目前，智能变电站在设备、建设和运维管理方面取得了一定的成果，但由于其存在系统复杂、功能分散等问题，在技术创新、建设理念、专业管理等方面尚有较大的提升空间。随着我国国民经济的快速发展，大负荷用户日益增多，负荷密度快速增长，用户对供电的连续性、可靠性、智能性以及绿色能源、节能环保等提出了更高的要求，而一般的智能变电站不能满足上述要求。一般智能变电站存在占地面积大、站址环境条件较差、功能分区不明确、设备分散、功能单一以及二次设备屏柜置于框架结构或砖混结构建筑物内、地面建造复杂、建筑物地基处理要求高、施工周期长、验收标准及调试方案不完善等问题。这些问题都不利于智能电网的大力发展。2021年底竣工的武汉未来城110ｋＶ智能变电站布局紧凑，有效节省了占地；对内部装置设备进行优化集成，大量节省了辅材；采用先进技术进行远程操控，减少运行维护成本；采用模块设计、节省了工期。该智能变电站成为新一代智能变电站的示范工程。因此，未来我国应在充分吸取现有变电站的工程设计、建设运维等经验基础上，对智能变电站的功能需求进行梳理和整合，进一步探索技术发展路线，对比新一代智能变电站与现有智能变电站的不同之处，确定新一代智能变电站需提升的关键技术，为现有变电站的改扩建工作和新一代智能变电站的建设等提出可行的解决方案和实现技术。

预计在2022—2030年期间，我国新建的重要变电站智能化率将达到100％，已有重要变电站的智能化改造率也将达到80％-90％，改造数量预计达到５００座左右。

２．１智能变电站特点

相比于传统变电站，智能变电站主要有以下特点：

（１）一次设备智能化。实现电子式互感器、智能变电器、智能组件等一次设备的智能化与信息化是实现智能变电站信息化的前置条件。

（２）二次设备网络化。基于标准化和模块化的微处理机设计制造的二次设备之间通过网络真正地实现数据共享、资源共享。

（３）信息交互标准化。智能变电站遵循IEC61850规约实现变电站内部与夕卜部之间的信息交互与

共享，以及不同系统之间的数据、信息的无缝交换。

（４）设备检修状态化。需对关键的一次设备安装在线监测装置，从而实时掌握变压器等一次设备的运行状态，为科学调度提供依据。

（５）管理运维自动化。智能变电站需具有程序化的操作功能，可接收和执行各种指令，并自动完成相关操作。

２．２智能变电站体系结构

在物理结构上，智能变电站应包括：１）智能化的一次设备；

２）网络化的二次设备；在逻辑结构上，

智能变电站应包括：

１）过程层；２）间隔层；３）站控层，且通过高速网络进行信息共享与交互。

２．３智能变电站设计要求

智能电网是未来电网的发展方向，而作为智能电网的关键环节，智能变电站的发展建设在一定程度上制约了智能电网的发展水平。目前全力建设具有自动化、信息化与互动化的坚强智能电网给智能变电站的发展提供了机遇，也带来了更大的挑战和更高的要求。相较于常规变电站，智能变电站需完成的信息采集与处理具有更广范围、更深层次及结构更复杂等要求。另外，智能变电站还需具有更强的互动能力、信息交换能力及更可靠灵活的控制手段。

２．４智能变电站建设目标

智能变电站建设有如下目标体现：

１）合理的结构布局，高度集成的系统，先进的技术装备，经济节能环保，支撑调控于一体；２）髙度可靠的智能设备，

协调互动的测控技术，高效便捷的运维模式；３）易施工、便扩展、轻维护。

３智能变电站技术发展重点

新一代智能变电站技术、电力资源优化配置技术、提高智能变电站自愈能力是智能变电站的３个发展重点。（１）在对已有的数字化变电站和智能变电站的相关设计、建设与运维成果进行总结提炼的基础上，逐步提升智能变电站的功能，研究并提出新一代智能变电站关键技术，为数字化变电站、智能变电站的改造、扩建和新一代智能变电站的建设等提出可行的解决方案和实现技术。

（２）实现在更大范围对电力资源优化配置，提高输变电效率，有效保障电力供应，提高供电可靠性，增强抵御外部物理攻击或自然灾害的能力。

（３）大量减少电力系统故障率和人工运维工作量，避免运行人员直接在恶劣状况下进行检修施，保障人身安全。

（４）采用集成化装置减少智能变电站的用地面积、施工周期、检修停电时间及检修工作量等，减少变电站与外界人员的直接联系，提高供电可靠性。

４

结语

本文在对智能变电站技术国内外研究现状进行分析的基础上，对智能变电站技术的发展趋势进行了预测，进而确定了未来该技术领域在新一代智能变电站技术、电力资源优化配置技术、提高智能变电站自愈能力这３个发展重点，对我国今后智能电网的建设与发展具有一定的指导意义。

参考文献