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智能变电站的发展与规划研究

摘要：时代的进步和社会需求的增加催生了电力变电站的不断发展，传统变电站采用全人工工作的模式已经不能满足不断更新的人类用电需求。智能变电站的诞生给人类社会和电力系统都带了福音，智能技术和智能设备的投入使用给电力系统带来了巨大的变革和机遇。通过智能变电站的实施，不仅优化了变电站的管理工作，同时提高了电网效率，并且增强了电力系统的稳定性。因此对智能变电站的研究显得十分重要。本文对其概念、发展历程进行了详细介绍，并总结了其技术特点，提出了部分规划与设计原则，为相关研究提供了一定参考依据。
关键词：变电站；智能化；技术特点；规划设计
ResearchonDevelopmentandPlanningofIntelligentSubstation
WangYuan1，XiaoHui2，WangJie2
（1：ChongqingUniversity，Chongqing，400044，China）
（2：StateGridHuanggangPowerSupplyCompany，Huanggang，438000，China）
Absrtact：Theprogressofthetimesandtheincreaseofsocialdemandhavespurredthecontinuousdevelopmentofpowersubstation.Thetraditionalsubstationusingthemodeoffullmanualworkhasbeenunabletomeettheconstantlyupdatedhumandemandforelectricity.Thebirthofintelligentsubstationbringsgoodnewstohumansocietyandpowersystem.Theapplicationofintelligenttechnologyandintelligentequipmentbringsgreatchangesandopportunitiestopowersystem.Theimplementationofintelligentsubstationnotonlyoptimizesthemanagementofsubstation，butalsoimprovestheefficiencyofpowergridandthestabilityofpowersystem.Therefore，theresearchofintelligentsubstationisveryimportant.Inthispaper，itsconceptanddevelopmentprocessareintroducedindetail，anditstechnicalcharacteristicsaresummarized.Someplanninganddesignprinciplesareputforward，whichprovidesomereferenceforrelatedresearch.
Keywords：substation；intellectualization；technicalcharacteristics；planninganddesign
引言
随着信息化时代的到来，结合“大、云、物、移、智”等新兴技术的诞生，各行业都在朝着信息化、智能化的方向发展[1]对于电力部门而言，智能化系统的出现，可以实现变电站和电力系统的高效合理控制与资源最优化配置，在智能设备和智能技术的辅助下，电力系统中电能输送效率得到有效提升，设备故障率明显下降，资源利用率更加合理，人员工作效率明显提升[2]。可以预见，智能变电站将是今后电网系统发展的主要研究方向。
1变电站发展历程
1.1传统变电站
从时间周期上来划分，上世纪80年代之前出现的变电站统称为传统变电站[3]。受限于当时的材料和技术限制，这一阶段保护设备的主要工作部件为晶体管和集体电路。对于二次接线系统则是按照可以各自独立运行的模式来进行分布。随着单片机等微处理器和通信技术的不断优化，远程控制得到了一定发展，以“遥测、遥控、遥信、遥调”为代表的四遥控制也慢慢应用到变电站的控制之中。
1.2综自变电站
上世纪90年代，自动化技术的飞速进步催生了自动化变电站模式[4]。所谓综自变电站就是融合计算机技术、信息处理技术和通信技术等先进科技来实现变电站控制的电力变电站。可以同步实现变电站的视频监视、信号测量和远程控制。综自变电站经历了集中式、分散式和分层式三个阶段。
1.3数字变电站
数字变电站的诞生融合了一二次设备，将设备集成的优势和功能优化的特点进行了合理匹配[5]。其最主要的特征为将过程层设备数字化，将一次设备智能化以及内部信息网络化，已经初步具备了智能变电站的雏形。
1.4智能变电站

2009年，国家电网公司正式提出将建设智能电网作为重要目标，同步诞生了智能变电站的概念[6]。按照智能电网构想，将电能产生到用户过程共分为发电、输电、变电、配电、用电和调度6个环节。通过通信平台网络化、全站信息数字化和信息共享标准化作为建设依据，将电能的采集、测量、控制、保护以及监测实现自动控制、智能调节的智能化管理。
2智能变电站技术特点
2.1智能设备与顺序控制
智能变电站的技术特点具有多重性和多样性[7]。对智能设备而言，需按照合理的顺序进行控制，这一控制模式也使得智能变电站能够在无人值守情况下自动接收调控中心发布的命令，当设备故障时还能实现自我判断并切断电源，做好应对措施。
2.2智能变电站的组成
智能变电站主要包含过程层、间隔层和站控层[8]。过程层主要实现变电站对电能合理的分配、转换和传输功能；间隔层主要实现内部系统与外部器件的联络；站控层主要实现数据的采集、检测、控制与保护等。
2.3智能一次设备概述
智能变电站的发展离不开对应一次设备智能化技术的飞速进步。一次设备智能化之后可以实现对其运行实际情况的动态监控与管理，能对故障进行准备的判断并作出最优化的处理[9]。从空间来讲，智能化一次设备的应用节省了变电站现场使用面积，降低了电网运行风险，提高了供电可靠性，实现了保护的就地化、一体化设计。
2.4智能变电站的高级功能
变电站智能化的实现离不开相应高级功能的支持。通过对设备运行状态的实时监测故障预判，可以提高设备的检修效率[10]。通过对设备信息的融合，进行对应关键信息的有效分析与处理。通过智能预警技术与智能处理措施的利用，可以及时处理故障设备，确保变电站运行的安全稳定。
3智能变电站的规划与设计原则
3.1电气总平面布置
智能变电站的电气总平面布置设计需要依据国家电网有限公司下发的有关规定，综合考虑设备噪音污染等相关因素，对设备的安装与设置进行多方面的调整，对于户内还是户外式要结合地理位置、设备具体情况和经济性等选择最优方案[11]。对于大型智能变电站可以设置综合楼，在大楼四周设置消防及设备安装检修通道。整个方案要严格按照相关的设计准则及标准进行布置，各功能主区要分布合理、标示清楚。
3.2工程设计方案
智能变电站的设计遵循智能变电站技术设计指南等相关技术原理。设备要求能够实现智能化、自动化。安全方面要确保设备的安全平稳运行，利用智能设备的优势实现全站的智能化操作。考虑到降低成本的要求，在满足现有技术的条件下尽可能的使用较为科学的管理方式，能够实现在线监控设备的动态，随时随地了解站内发生的一些情况，及时作出判断和给出解决的方案，将尽量减少停电的次数，实现无需停电进行作业的模式，进一步提高使用效率。
3.3智能变电站自动化系统网络的主要构成
智能站自动化的实现主要依赖于站控层、间隔层和过程层的网络结构。站控层是由主设备和相关人员来实现信号的远程监测和传动的远程控制，当然通信系统在中间起到了传输衔接的作用。二次函数站则是通过人与计算机的实时交互来负责提供管控中心、设备中心、检测中心及管理中心相互之间的联络与协调。间隔层一般由二级子系统网络组成，其主要用途为当其它两层网络发生故障时可以实现故障信号的监控与检测。过程层一般由双层网络组成，具体表现为G00SE网络层和SV网络层，具体实现功能为实时监控、测试、其它层信息的汇总和中心命令的发布。
3.4网络结构设计
在设计中要充分考虑信息共享性和唯一性。既要实现全站信息共享，同时也满足不重复采集数据的冗余性，将准确度高、信息量小且精的信息数据在网络系统中共享通过对全站内所有装置的实时监控，实现全站智能化的运行与控制。同时为确保运行和操作安全，在系统中国加入自动化系统相应防误设备，以满足防误操作闭锁的要求。
4结语
智能技术的发展、智能设备的研发和智能变电站的建设给人类社会和电力系统都带了巨大的变革和机遇。通过智能变电站的实施，不仅优化了变电站的管理工作，同时提高了电网效率，并且增强了电力系统的稳定性。本文对其概念、发展历程进行了详细介绍，并总结了其技术特点，提出了部分规划与设计原则，为相关研究提供了一定参考依据。
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-全文完-