（国网山西省电力公司检修分公司）
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。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，并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：智能变电站；技术现状；发展趋势
随着经济社会的发展，对电力供电质量和清洁能源的要求也越来越高。近年来，我国正不断的加快特高压电网的建设和改革，并采用智能化技术提升我国电网的技术水平。随着资源短缺以及环境污染问题日益突出，对电网建设提出新的要求，智能电网技术已经成为解决上述问题的关键手段和技术。随着我国电网结构呈现特高压、大容量、超大规模趋势，对电网运行的安全性、稳定性、可靠性提出了新的要求，此外，智能电网还要求能够实现对电网控制、各节点的信息交互等。计算机技术、通信技术、遥测技术的大力发展，使得电力自动化技术有了快速的进步，已经为智能变电站的形成提供了技术基础。对于智能变电站的建设，从设备角度上来说，国内很多院校、科研机构、企业已经在研制建设智能变电站所需要的保护、检测、控制、计量等设备；从实验示范角度上来说，基于不同原理的智能高压变电站和电子式互感器已经在不同地区的变电站开始使用，许多智能变电站的试点应用工程也已经建设并且投放运行。
1.智能变电站技术的现状
1.1智能变电站技术国外研究现状
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进行的间隔层设备的互操作试验，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智能变电站技术国内研究现状
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AEC61850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。
2.智能变电站存在的优势与技术特点
较传统的变电站相比，智能变电站在技术方面具有以下优势：
①传统变电站采用的互感器存在技术上的壁垒，导致互感器暂态性差，而现在互感器多采用电子式互感器，有效的解决了传统互感器的弊端问题。
②采用光纤作为通讯线缆取代传统的电缆，有效的减低了建设成本，同时还提升了系统的施工和维护性。
③采用IEC61850作为变电站建设的唯一标准，根据此标准建设全站统一平台，省略了通讯协议变换环节。
④能够采用双机、双网冗余，提高了系统的安全性、可靠性。
⑤采用网络化使得原先分散的二次设备得以集成，从而简化了系统的架构，提高了系统数据的交互性和共享性。
⑥应用数据共享为基础，统一分配全站职责，提升了系统的自动化水平。
⑦智能化变电站是集当今多种先进技术而研制出的全新成果，为完成系统的统一管理和集成化运营打下夯实基础。
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3.智能变电站发展及趋势分析
3.1技术层面
①智能变电站运行时的功能分析
高级软件的应用使得智能化变电站在分析决策、警告、巡查等方面都能够运行管理智能化，大大减少了人工工作量及巡查周期，从而使得变电站停电时间和倒闸操作时间大量减少，极大的提高了工作效率。通过对智能化装置的应用，将信息化平台与变电站内部运行环境相结合，从而对变电站的运行状态能够实时监控，方便了变电站的实时管理。
②故障信息分析决策
系统将采集到信息，如故障录波、SOE、设备保护等，进行整合并通过综合分析，为电网的正常运行提供决策。建立决策系统并与智能变电站报警系统结合，在监控中心通过可视化界面实时观察站内设备运行状态。此外，通过分析决策将智能化信息分析、过滤，给出推理文件和处理建议方案，提高智能化水平和减少故障时间。通过对站内所有对象建立统一建模实现站内信息流动的通畅性。
③顺序控制
与传统的常规操作控制相比，智能化变电站增加了很多其他智能化设备及功能，如基于IEC61850统一规范的控制模型，采用监控视频技术强化与智能化变电站和合作，通过建立图形化界面实现可视化操作控制界面，采用图像信息来了解和判断设备当前运行状态及设备故障，从而实现智能化变电站的顺序控制。
④智能化变电站安全防护策略
以“安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证”四个原则作为智能化变电站的安全防范准则，采用分区处理业务，将站内监控系统和继电保护系统放于控制区，在线检测设备和辅助设备放在非控区，在网络上采用加密技术和防火墙，从而实现二次防护的需求。
3.2经济层面
通过强化对新技术和辅助设备的应用使得变电站智能化加强，站内控制手段丰富且准确，减少了设备操作时间，提高设备的可靠性，智能化变电站配以可视化操作界面、报警系统、分析决策、源端维护等先进功能为智能化变电站运行提供可靠性和安全性保证。
对于智能化变电站检修，降低事故的发生次数，减少了故障检修时间，延长了设备的使用寿命，应用智能化机器人作为检修设备，减少了人力的使用，节约了人工成本。智能化检修设备还可以对变电站的防雷、避雷方面检修，一定程度上节省蓄电池和主变色谱等检测成本。从监控、检修上极大的降低了智能化变电站的运行成本，提高了经济效益。据统计，与相同规模的变电站相比，智能化变电站要比一般变电站运行成本少的多。
根据国家智能电网“十二五”规划，截止到2016年，新建智能变电站达5182座左右，其中新建750千伏智能变电站约19座，500千伏智能变电站约182座，330千伏智能变电站约60座，220千伏智能变电站约1198座，110（66）
千伏智能变电站约3710座；改造64座500千伏、18座330千伏、320座220千伏、630座110（66）千伏变电站。经过测算，如果按照3500座110KV、220KV、500KV智能变电站的数量，那么智能变电站二次设备“十三五”期间的市场规模约为96.57亿元，年均约20亿元。根据电力系统变电站的发展历史规律，结合当前国家及各级电力企业对电力变电站的投资力度，采用移动平均外推预测及时间序列方法，预计“十三五”期间电力系统变电站自动化市场规模每年保持在60-80亿元的扩张。因此，智能化变电站发展前景依然广阔。
结语
随着我国电网结构呈现特高压、大容量、超大规模趋势，对电网的运行安全性、稳定性、可靠性提出了新的要求，此外，智能电网还要求能够实现对电网控制、各节点的信息交互等。通过对智能化的现状和趋势分析为智能化变电站下一步发展提供依据。
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[J].电力系统保护与控制，2011，39（5）：63-68.
[2]宋璇坤，李敬如，肖智宏，等.新一代智能变电站整体设计方案[J].电力建设，2012，33（11）:1-6.
论文作者:乔雅婷
论文发表刊物:《电力设备》2019年第4期
论文发表时间:2019/7/8
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