1、 国内 智能站的发展现状和趋势探讨胡兵（上海西门子高压开关有限公司，上海 ）摘要：在加快推进“互联网”智能电网建设、全面提升电力系统智能化水平的形势下，对变电站一次设备的智能化发展提出了更高的要求。从控制回路智能化和集成设备多元化两个方面综合分析了国内 智能站的发展现状。以现有技术为依托，结合二次综自设备的发展方向及相关行业的先进智能化理念，探讨了 智能站未来的发展趋势和方向。关键词：变电站；发展现状；趋势；智能化中图分类号：（，）：，：；收稿日期：作者简介：胡兵（），研究方向为高压组合电器（）智能变电站二次系统。引言智能电网是实施新的能源战略和优化能源资源配置的重要平台，涵盖发电、输电、变电
2、、配电、用电和调度各环节，而高压 设备作为输变电中重要的一环，智能化建设尤为重要。智能站相对于传统变电站变化很大，无论是二次控制回路还是就地控制柜集成的设备与功能，以及与后台传输信息的方式和人机交互界面等。智能站以其采集信息的全面性、交互信息的快速性、智能控制的可靠性等优势，使得变电站的日常运维更加安全便捷，部分变电站已开始试推行无人值守模式。控制回路智能化纵观国内外现有高压组合电器控制柜产品，国外厂商大多还停留在传统控制的层面上，而国内厂商在国网、南网公司的带领下不断革新，近年来在智能控制领域取得了很大进步，其中许多二次智能化控制回路的创新设计为智能电网的发展打下了坚实基础。一键顺控系统目前
3、，国内外较为重点的 变电站项目的高压组合电器设备均为双母线或双母线分段接线方式，该接线方式相对于单母线具有供电可靠、调度灵活、扩建方便等诸多优点，但母线是设备的汇合场所，连接设备很多，双母线倒母操作前需要进行充分的准备，操作时也要时刻注意相关刀闸的位置变化情况，并严格执行唱票复诵制，过程非常繁琐复杂。一键顺控系统集成了操作顺序软件预制、设备状态自动判别、防误联锁自动校核等多项功能，将传统的一系列繁琐复杂人工操作票转化为具有双位置确认、自动顺序控制等诸多优势的一键启动模式，先预演再执行，从此组合电器双母线倒母操作化繁为简，“运行、热备用、冷备用”三种状态的切换真正实现了智能化一键精准控制。变电站
4、一键顺控交互流程图如图所示。数字化监测系统传统高压电器配备的二次仪器仪表（密度表、避雷器放电计数器和温控器等）为单一的元件，仅具备开关量接点外送形式，如密度表监测到气室内 气体压力低于阈值则会就地报警并向后台发送信号提醒运维人员及时检修，避雷器放电计数器则可以记录避雷器放电次数，温湿度控制器则会根据温度低温加热、高温启动风扇等。电工技术电力自动化图 变电站一键顺控交互流程图随着工业数字化的推广，高压设备也迎来了自己的数字化新革命。因现有 密度、避雷器泄漏电流大小、温湿度等都是影响产品性能的关键性指标，故电站的可靠运行不仅需要监测到超过阈值的报警，还需要相关的具体数值变化，从而准确地捕捉到设备出
5、现故障的时间、定量和影响范围等，为故障分析提供可靠的数据链，部分数据的波动也能为提前发现设备故障提供数据支持。数字化监测系统的出现则解决了上述问题。为配合该系统，组合电器一次本体配备了绝缘气体密度数字化远传表计、避雷器泄漏电流数字化远传表计和温湿度变送器等 数字量（或 模拟量）采集仪表，二次智能柜内配备了相应监测终端（）等采集相应的数据信息，并通过 协议将数据整合并上送至综合应用服务器存储和分析，是二次智能化发展的又一个里程碑。间隔层闭锁随着高压设备二次智能化的飞速发展，现场运维端对各刀闸控制提出越来越严格的防误操作要求。因设备断路器和各刀闸辅助节点有限，再串接一套电气五防回路难以实现，而间隔
6、层闭锁的出现则顺利解决了这一难题。间隔层 闭锁以测控装置作为主体，预先在内置 中编写闭锁逻辑。该闭锁逻辑类似于电气五防联锁，由间隔层智能终端和合并单元分别采集断路器、刀闸位置等开关量和电流、电压等模拟量信息并通过 上传给测控装置，测控装置可通过开关量和模拟量的双重判据，确保防误校验的正确性。测控装置可与智能终端通过 报文交互解闭锁信息，生成逻辑闭锁节点串接到相应刀闸的闭锁回路中，因电气联锁和逻辑联锁的双重保证，智能站的防误闭锁相比于常规站更加安全可靠。电机和 回路遥控电机和 回路遥控的设计理念出现之前，传统变电站各刀闸及 回路一般处于长期投入状态，以便设备出现故障时能够第一时间在控制室进行刀闸
7、远控操作。实际投运过程中，高压组合电器一旦送电，出现故障的概率并不高，而电机电源的长期投入会增加电机误动的风险，一旦电机带动刀闸误动，极有可能造成重大事故。随着智能站的日趋成熟，电机空开遥控回路设计开始进入二次智能化设计的摸索阶段。如国网浙江地区通过智能终端遥控点来切换双位置继电器主、副线圈带电状态，通过继电器节点变换保持来通断刀闸电机电源回路；南网广东地区通过后台测控装置遥控点控制电机空开马达正反转来实现刀闸电机电源回路的通断。相信在不久的将来，国网、南网等电力标准制定企业一定会出具更为成熟、标准的电源回路遥控方案来满足电机电源的随时投入。集成设备多元化随着智能化技术的出现和更新换代，二次控
8、制柜集成智能装置的种类和布局方式也发生了翻天覆地的变化。国内的高压综合智能柜技术总体归纳起来可分为三个阶段。初期阶段随着微机保护测控智能装置的出现，国内变电站正式迈入智能化时代。该阶段就地控制柜和后台保护柜分散布置，就地控制柜采集到高压设备的相应信号后通过控制电缆发至保护室内的保护柜进行集中信息处理和执行，该方案改变了人为控制和保护设备的概念，但其系统功能不强且连接复杂，可靠性低。过渡阶段在过渡阶段，过程层出现了智能终端、合并单元等一系列过程层智能装置，并就地下放到二次控制柜内，形成了高压组合电器史上明确意义上的第一批智能控制柜。该方案从硬件结构上按功能对智能装置按层级进行了划分，过程层部分下
9、放到就地控制柜，间隔层仍保留在原后台保护柜内，该方案在线功能强大且人机界面较好，但系统间连接复杂，光缆、电缆交错且传输距离远，系统可靠性不高，仅为一种过渡方案。趋于成熟阶段随着 体系的不断推广，智能站引入了“三层三网”的概念：过程层、间隔层、站控层的设备层级和对应网络架构。同时，随着变电站智能设备控制可靠性要求的提升，间隔层设备逐渐向过程层、站控层分散布置，体现出智能设备两极化布置的发展态势。以最新国网“四统一”文件内 户内智能站为例，要求配置、双套智能系统，并将所有过程层和间隔层智能装置就近布置电力自动化电工技术 在一次设备附近的智能控制柜（如图所示）内。该方案简化了站内二次回路，将间隔层能
10、够完成的功能全部就地处理，不仅缩小了控制室面积，而且消除了设备间错综复杂的二次电缆和远距离光缆传输，大大提高了系统整体的可靠性及可扩展性，是综自智能系统的发展方向。图最新国网“四统一”文件要求的三舱分屏就地智能控制柜发展趋势探讨目前，国内变电站的智能化建设已取得了阶段性的成果，但是受芯片技术、电磁干扰等因素的制约，智能化技术的发展还有很长一段路要走。纵观现阶段提出的发展概念及同类型产品的发展趋势，未来 智能站的发展方向总体可以概括为下述几点。高度集成化就现有变电站建设现状而言，存在占地面积大、二次智能设备分散以及功能单一等诸多弊端。随着光电和芯片技术的不断更新，在保证产品性能的基础上，可以将相
11、关设备按功能进行整合集成，不仅可以缩小设备安装空间，节约电站建设面积，而且可以大幅度减少设备间的电缆和光缆连接，增加系统运行的可靠性。借鉴合智一体化装置的经验，可以将过程层智能终端、合并单元等装置与间隔层测控、保护等装置进行集成，从而信号采集和命令执行一站式处理，大大提高了系统运行速度和安全性。电子元件的高度集成也会带来较大发热量问题，此时可在就地控制柜智能舱配置空调，以提高设备运行的平稳性，减小宕机风险。信息数字化除了气室压力、泄漏电流和温湿度外，设备还有大量的信号需要精准地数字量输出，其中、信号最为重要。随着光纤传感和通信技术的飞速发展，光电技术开始在电力系统中广泛应用，电子式互感器应运而
12、生。电子式互感器具有体积小、重量轻，便于向数字化、微机化发展等诸多优点，是未来高电压等级智能站信息化与数字化的关键元件，必将在数字化变电站中广泛应用，也是未来决定智能站运行的经济性、稳定性与安全性的关键因素。传输网络化目前，变电站的一、二次设备之间的信号传输使用了非常多的控制电缆，因此产生了大量的电磁感应。随着网络技术的不断发展，相信在不远的将来，各刀闸信号可使用内置式智能终端采集，并通过有线或无线网络传输到间隔层或站控层设备汇总，这样每个一次设备可以形成一套独立网络分系统，各个网络分系统之间密切合作、相互制约，共同组建变电站的网络总系统。该方案不仅节省电缆，经济性好，而且二次接线简单，电磁兼
13、容性优越，系统可靠性高。全程自动化随着变电站二次智能化控制回路和智能综自设备技术的日渐成熟，高压组合电器产品的运行可靠性得到了进一步保证，为提高资源利用率，全程自动化控制将会成为未来智慧变电站的发展趋势。自动巡检机器人、无人机等技术搭载北斗系统可为变电站日常自动化监测和信息采集等工作提供服务支持，大数据、云计算等先进技术可为变电站的信息收集、存储和处理等工作提供数据支持。此模式下，电站管理员可通过电脑或手机小程序随时观察管辖各电站运行情况，常规的故障由变电站智能后台自行处理，处理不了时智能后台可发送信号给电站管理员，由管理员根据实际情况进行远程操控或安排运维人员去现场处理。结语综上所述，智能站相对于传统变电站集成了非常多的智能化功能，这些功能不仅降低了电网故障的发生率，而且提高了电网的运行效率和可靠性，非常节能环保。随着智能化及相关技术的不断更新换代，全面无人值守、机器人自动巡检的小型化、数字化、网络化的“智慧变电站”时代即将开启。参考文献 国家电网公司变电站一键顺控改造技术规范（试行）北京：国家电网公司，郭象吉，王刚智能变电站防误闭锁系统的分析与构建电工技术，（）：张文谱全光纤电子式互感器在智能变电站中的应用研究 自动化应用，（）：电工技术电力自动化
