浅谈数字化变电站与常规变电站的几点区别

浅谈数字化变电站与常规变电站的几点区别

卢鹏

威海海源电力工程有限公司荣成工程分公司    264300

摘要：随着电力科技的飞速发展和电力系统的不断完善，变电站的智能手段已经得到了实现。和常规变电站比较，智能变电站拥有更多的优势。本文从设计原则、技术方案、采用的设备、监控系统结构、继电保护配置等方面做了一个综合的比较，分析出他们之间的区别。

关键字：智能变电站；常规变电站；比较

近年来，能源安全和全球气候变化问题对人类社会经济发展提出了严峻挑战，发展新能源和建设智能电网已成为各国解决上述问题的首选方案。而智能变电站是智能电网的关键，是建设坚强智能电网的核心平台之一。

一、变电站的相关概念

1.常规变电站。常规变电站系统中没有统一的模板，因此常规的变电站完成信息的采集任务主要是通过电磁型电流互感器和电压互感器这两种常规的互感器，通常情况下常规变电站的各个装置是相互独立的，并不是一个相互关联的整体，因此存在设备兼容性较差，没有整体性，不能实现信息共享的缺点，工作效率较低。

2.智能变电站。智能变电站，顾名思义，是将智能化应用到变电站的结果。智能变电站，一般是利用目前较为先进且可以实现人工智能的设备，采用的主要技术是目前较为先进的计算机数字化技术，还有各种网络技术如信息技术等，还包括一些先进的半自动或者全自动的测量分析技术等，以这些先进的设备和技术为基础，并且以信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求和技术支撑，实现所需要的信息的自动采集，自动测量和标记以及实时控制、保护。

二、智能变电站主要构成

1.智能变电站“三层”。智能变电站的分层结构包括站控层、间隔层和过程层。其中，站控层由主机兼操作员站、远动通信装置、继电保护故障信息系统子站（可选）、一体化信息平台、智能设备接口及网络打印机等设备构成,提供站内运行的人机联系界面,实现管理控制间隔层、过程层设备等功能,形成全站的监控、管理中心,并与远方监控/调度中心通信；间隔层由保护、测控、计量、录波、相量测量等若干个二次子系统组成，间隔层主要是基于站控层IEC6185协议的成套继电保护、测控装置、执行数据的承上启下通信传输功能和基于全站过程层网信息共享接口的集中式数字化保护及故障录波装置，在站控层及网络失效的情况下，仍能独完成间隔层设备的就地监控功能；过程层由互感器、合并单元、智能终端组成，完成与一次设备相关的功能,包括实时运行电气量的采集及检测、设备运行状态的监测、控制命令的执行等。智能变电站“三层”与常规变电站的区别：站控层：监控系统和远动通信服务器采用一体化数据配置方式,生成监控数据库的同时即可完成对远动通信服务器的数据库、功能及逻辑的配置,提高变电站的维护效率。间隔层：在站控层及网络失效的情况下,仍能独立完成间隔层设各的就地监控功能。过程层：电流、电压采集实现数字化,动态性能好,抗干扰性能强,绝缘和抗饱和特性好。

2.智能变电站“两网”。过程层网络是由过程层交换机组成，可传输GOOSE和SV报文，通过光纤以太网组网；站控层网络是由站控层交换机组成，可传输MMS报文和GOOSE报文，通过电以太网组网。智能变电站“两网”与常规变电站的区别：站控层网络具备故障监测、故障自恢复和数据校验等功能。过程层网络双重化配置，双重化的网络在物理上独立，双网冗余配置，一个网络故障或瘫痪不影响另一个网络的正常运行。合并单元采集到数字量后通过光纤以“直采”的形式传输到保护装置供其进行逻辑计算，同时合并单元的数据也要上送过程层交换机进行数据共享。当发生故障时，保护装置动作，保护装置的动作开出通过光纤传输到智能终端，智能终端开出后，直接通过电缆接入断路器，使开关跳闸。相对于常规变电站保护动作更快速，最短时间切除故障设备。智能终端采集到开关位置、机构信号等开入后通过光纤上送交换机数据共享，保护测控装置可以将共享后的数据接收到站控层网络，更快速、准确传送到后台和控端。

三、智能变电站与常规变电站的差异比较

从常规变电站和智能变电站的组成不难看出，二者在一次设备上的差异主要表现为：智能变电站可以自动采集设备状态信息并对其进行综合分析，同时将分析结果上传，以实现和其他系统的信息交互，从而扩大设备自诊断范围及准确性，极大地方便了一次设备的运行维护工作；而常规变电站并不具备这些功能，它需要在主要的一次设备上加装相应的状态监测功能单位才能实现。在信息基础差异方面，与常规变电站相比，智能变电站实现了部分或全站信息传输的数字化、通信平台网络化和信息共享标准化。智能变电站与常规变电站的差异还体现在智能高级应用上，智能变电站的高级应用功能主要有：（1）具备基于逻辑推理、报警分类及信号过滤的全站智能告警功能。（2）能通过对电压/无功的连续调控实现变压器经济运行，并优化电能质量。（3）在设备信息、运行维护方案方面和调控中心实现互动，从而实现设备状态的全寿命周期管理。（4）具备自适应保护功能，在发生电网事故时，能与调控中心进行协调配合，实现动态改变以保稳定运行。

四、常规变电站的缺点

常规变电站的二次系统主要由继电保护、就地监控、远动装置和录波装置组成，与之对应的就有保护屏、控制屏、录波屏和中央信号屏等设备。因此，每个设备的互感器的二次线都需要分别连接至上述屏柜内。另外，对于每一个一次设备，与之相对应的各个二次保护屏之间，保护与远动设备之间都有许多连线。这就势必造成变电站内各种线路错综复杂，无形中给日常维护增加了大量工作。正因为如此，常规变电站存在以下显著缺点：

1.安全、可靠性不高。常规变电站多数采用传统设备，结构复杂，可靠性不高。设备本身不具备故障自检功能，只能靠日常巡视和维护才能发现和解决问题。

2.占地面积较大。由于常规变电站的二次设备多采用电磁式或晶体管式，体积较大，导致各种保护控制屏及信号屏占用较大面积。

3.维护工作量大。常规变电站的继电保护定值必须定期停电试验，保护整定值整定工作量大，无法实现远方参数的修改。

4.不具备实时监控功能。常规变电站不具备远方通讯功能，缺乏自控手段和

措施，不利于变电站安全、稳定地运行。

五、智能变电站的优越性

1.智能变电站能很好的实现低碳环保效果。在智能变电站中，传统的电缆接线已被光纤电缆所取代。此外，传统的充油式互感器在智能变电站中也不见踪影，取而代之的是电子式互感器。不管是从设备上还是接线手段上，都有效地减少了资源消耗浪费，不但降低了成本，还在很大程度上实现了低碳环保的效果，提高了环境质量。

2.智能变电站具有良好的交互性。智能变电站在实现信息的采集和分析功能后，不但可以将这些信息在内部共享，还可以将其和网内更高级、更复杂的系统之间进行良好交互，从而确保电网安全、稳定地运行。

3.智能变电站的可靠性更高。客户对用电基本需求除了安全就是可靠，智能变电站具有较高可靠性，在满足客户需求的同时，也实现了电网的高质量运行。智能变电站具备检测、管理故障的功能，当站内出现故障时，能快速做出判断并处理，使变电站的运行状况始终保持在最佳状态。

结语：

随着智能化技术的进步、智能设备的大规模生产应用以及智能设备集中采购带来的规模效应，智能变电站的投资将不断下降，智能变电站的投资将和常规变电站的投资基本持平，具有较好的经济性和推广前景。

参考文献：

[1] 冯顺晨,郭孟羲.浅析智能变电站与常规变电站运行维护的几点关键区别[J].商品与质量,2017,(52):152.doi:10.3969/j.issn.1006-656X.2017.

[2] 罗凡.浅析智能变电站与常规变电站运行维护的几点关键区别[J].环球市场,2017,(9):109.