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【摘 要】钢铁企业内部变电站面临着由传统变电站向数字化变电站和智能变电站的升级。本文阐述了智能变电站在我国电网以及钢铁企业中的发展现状，分析了智能变电站在钢铁行业中的运用和发展趋势，提出了在新的智能型电力设备运用过程中，钢铁设计院供配电专业所面临的技术挑战和职能变换。
【关键词】智能变电站；钢铁行业；前景分析
1 前言
智能化是目前世界电力发展的新趋势，国家电网公司计划于2020年全面建成统一的“坚强智能电网”，而智能变电站是坚强智能电网的重要基础和支撑。随着智能型电力设备的发展和IEC-61850规约体系的不断完善，智能变电站技术在电网建设中得到迅速的应用和发展，智能变电站在电网新建变电站中的比例不断上升。由于大型钢铁企业供电系统相对独立，在企业内部智能变电站的应用还比较少，考虑到整个电网的发展趋势和智能变电站的诸多优势，钢铁企业内部变电站最终也将向数字化和智能化方向发展。
2 智能变电站
2.1 智能变电站的概念
智能变电站是采用先进、可靠、集成和环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，具备自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和检测等基本功能，以及支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策和协同互动等高级功能的变电站。
2.2 智能变电站的主要特征
智能变电站的特征主要表现在两个方面，即设备智能化和高级应用智能化。
所谓设备智能化，是指一次设备和智能组件的有机结合，其中，智能组件是二次设备的统称，包括测控装置、保护装置、测控保护装置、状态监测装置、智能终端等，也可以是几个装置的结合，如GIS汇控柜、屏柜等。这些智能组件就像一次设备的“管家”，帮助一次设备做好传输和分配电能的工作，同时具有测量、控制、保护、计量等功能。
智能变电站的第二个特点是智能化高级应用。智能变电站采集的数据是全景式的，信息量非常大，而这些数据不是不加分析就传输给电网调度机构，而是通过站内的信息一体化平台以及变电站自动化系统高级应用模块，对数据进行初步的挖掘、分析，实现顺序控制、智能告警、设备状态可视化以及事故综合分析决策等功能。
2.3 智能变电站系统构成
智能变电站是由智能化一次设备和网络化二次设备分层构建的，在IEC-61850通信规范基础上，能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作。
智能变电站自动化系统可以划分为站控层、间隔层和过程层三层。
（1）站控层包含自动化站级监视控制系统、站域控制、通信系统、对时系统等子系统，实现面向全站设备的监视、控制、告警及信息交互功能，完成数据采集和监视控制（SCADA）、操作闭锁以及同步相量采集、电能量采集、保护信息管理等相关功能。
（2）间隔层设备一般指继电保护装置、系统测控装置、监测功能组的主智能电子设备（IED）等二次设备，实现使用一个间隔的数据并且作用于该间隔一次设备的功能，即与各种远方输入/输出、传感器和控制器通信。
（3）过程层包括变压器、断路器、隔离开关、电流/电压互感器等一次设备及其所属的智能组件以及独立的智能电子设备。
图1 110kV智能变电站典型结构图
3 智能变电站的优势
变电站的发展经历了传统变电站→综合自动化变电站→数字化变电站→智能变电站的演进过程。智能变电站是数字化变电站的升级和发展，在数字化变电站的基础上，通过采用更加先进的传感器、通讯、智能控制等技术，实现变电站实时全景监测、自动运行控制、设备状态检修、运行状态自适应、智能分析决策等功能。
与传统变电站和综合自动化变电站相比，智能变电站具有以下优点：
（1）便利性：光电数字信号和光纤的应用，取代了传统模拟信号和控制电缆，大大简化了二次接线，减小了系统建设和检修、维护的工作量；
（2）高效性：高速通信网络的构建，使整个系统自动化运行能力大为提高，实现了设备的互操作和在线检测、诊断、预警，提高了运行管理的效率；
（3）可靠性：电子式互感器的应用，不仅简化了设备之间的电气接线，还提高了电气测量的精度，同时和光纤传输系统相结合，增强了设备的电磁兼容特性；
（4）经济性：实现了运行系统和其他系统之间的信息资源共享，最大程度的减少了重复建设；缩小占地面积，降低了变电站的建设和维护成本。
4 智能变电站发展现状
由于智能变电站具有传统变电站无可比拟的优势，自2011年以来国家电网智能变电站推广进入快速发展时期， 2011年、2012年和2013年上半年分别招标智能变电站监控系统284套、1050套和641套，智能化率分别为23.2%、60.9%和64.4%。今后几年电网集中招标变电站的智能化率有望持续走高。
现阶段钢铁企业内部已建和在建的变电站绝大部分都是传统综合自动化变电站。由于钢铁企业对供电质量要求高，而且生产环境比较恶劣，再加上企业运行、维护人员专业水平参差不齐，导致企业供电事故经常发生，给企业造成重大损失。数字化变电站和智能变电站在钢铁企业内部的推广应用，一方面能够从提高运行安全性，降低维护、检修成本等方面提升企业的效益；另一方面也能与坚强智能电网建设相配合，满足与上级供电部门的信息交互等要求。
5 设计院面临的职能转变和挑战。
上世纪90年代，数字技术和串行通信技术的应用，实现了变电站综合自动化技术的重大飞跃。技术的发展也带了行业分工的变化，原本由设计院设计人员完成的继电器逻辑电路设计，被综合保护装置所取代，给电力系统二次设计带来了重大变化。GIS设备的广泛应用，也已经对电力一次系统设计产生了重大影响。
随着智能化电力设备的迅速发展和广泛应用，部分二次设备和一次设备融合，电力设备通过光纤通信与监控系统进行联络，将再次简化二次系统物理接线的设计，同时设备供货商也将更多的参与变电站的系统设计，从国内变电站综合自动化设备供应商积极推动智能化电力设备的研发和应用，就可以看出这种趋势。
智能变电压器、智能断路器等新型电力设备的应用，在减轻设计院和工程公司电力设计人员工作负担的同时，也逐渐弱化了他们在工程设计的角色。这种趋势不仅需要电力工程设计人员把握技术发展方向，不断学习新的知识，而且推动设计院进行必要的业务拓展。
参考文献：
[1]朱大新.数字化变电站综合自动化系统的发展[J].电工技术杂志，2001（04）.
[2]鲁国刚，刘骥，张长银.变电站的数字化技术发展[J].电网技术，2006（30）.
[3]张沛超，高翔.数字化变电站系统结构[J].电网技术，2006（24）.
[4]陈宏，张庆伟.等.智能变电站技术培训教材.中国电力出版社.
作者简介：
李昊（1983-），男，籍贯：河南漯河，学历：硕士；职务：工程师；研究方向：电力系统自动化。
【关键词】智能变电站；钢铁行业；前景分析
1 前言
智能化是目前世界电力发展的新趋势，国家电网公司计划于2020年全面建成统一的“坚强智能电网”，而智能变电站是坚强智能电网的重要基础和支撑。随着智能型电力设备的发展和IEC-61850规约体系的不断完善，智能变电站技术在电网建设中得到迅速的应用和发展，智能变电站在电网新建变电站中的比例不断上升。由于大型钢铁企业供电系统相对独立，在企业内部智能变电站的应用还比较少，考虑到整个电网的发展趋势和智能变电站的诸多优势，钢铁企业内部变电站最终也将向数字化和智能化方向发展。
2 智能变电站
2.1 智能变电站的概念
智能变电站是采用先进、可靠、集成和环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，具备自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和检测等基本功能，以及支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策和协同互动等高级功能的变电站。
2.2 智能变电站的主要特征
智能变电站的特征主要表现在两个方面，即设备智能化和高级应用智能化。
所谓设备智能化，是指一次设备和智能组件的有机结合，其中，智能组件是二次设备的统称，包括测控装置、保护装置、测控保护装置、状态监测装置、智能终端等，也可以是几个装置的结合，如GIS汇控柜、屏柜等。这些智能组件就像一次设备的“管家”，帮助一次设备做好传输和分配电能的工作，同时具有测量、控制、保护、计量等功能。
智能变电站的第二个特点是智能化高级应用。智能变电站采集的数据是全景式的，信息量非常大，而这些数据不是不加分析就传输给电网调度机构，而是通过站内的信息一体化平台以及变电站自动化系统高级应用模块，对数据进行初步的挖掘、分析，实现顺序控制、智能告警、设备状态可视化以及事故综合分析决策等功能。
2.3 智能变电站系统构成
智能变电站是由智能化一次设备和网络化二次设备分层构建的，在IEC-61850通信规范基础上，能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作。
智能变电站自动化系统可以划分为站控层、间隔层和过程层三层。
（1）站控层包含自动化站级监视控制系统、站域控制、通信系统、对时系统等子系统，实现面向全站设备的监视、控制、告警及信息交互功能，完成数据采集和监视控制（SCADA）、操作闭锁以及同步相量采集、电能量采集、保护信息管理等相关功能。
（2）间隔层设备一般指继电保护装置、系统测控装置、监测功能组的主智能电子设备（IED）等二次设备，实现使用一个间隔的数据并且作用于该间隔一次设备的功能，即与各种远方输入/输出、传感器和控制器通信。
（3）过程层包括变压器、断路器、隔离开关、电流/电压互感器等一次设备及其所属的智能组件以及独立的智能电子设备。
图1 110kV智能变电站典型结构图
3 智能变电站的优势
变电站的发展经历了传统变电站→综合自动化变电站→数字化变电站→智能变电站的演进过程。智能变电站是数字化变电站的升级和发展，在数字化变电站的基础上，通过采用更加先进的传感器、通讯、智能控制等技术，实现变电站实时全景监测、自动运行控制、设备状态检修、运行状态自适应、智能分析决策等功能。
与传统变电站和综合自动化变电站相比，智能变电站具有以下优点：
（1）便利性：光电数字信号和光纤的应用，取代了传统模拟信号和控制电缆，大大简化了二次接线，减小了系统建设和检修、维护的工作量；
（2）高效性：高速通信网络的构建，使整个系统自动化运行能力大为提高，实现了设备的互操作和在线检测、诊断、预警，提高了运行管理的效率；
（3）可靠性：电子式互感器的应用，不仅简化了设备之间的电气接线，还提高了电气测量的精度，同时和光纤传输系统相结合，增强了设备的电磁兼容特性；
（4）经济性：实现了运行系统和其他系统之间的信息资源共享，最大程度的减少了重复建设；缩小占地面积，降低了变电站的建设和维护成本。
4 智能变电站发展现状
由于智能变电站具有传统变电站无可比拟的优势，自2011年以来国家电网智能变电站推广进入快速发展时期， 2011年、2012年和2013年上半年分别招标智能变电站监控系统284套、1050套和641套，智能化率分别为23.2%、60.9%和64.4%。今后几年电网集中招标变电站的智能化率有望持续走高。
现阶段钢铁企业内部已建和在建的变电站绝大部分都是传统综合自动化变电站。由于钢铁企业对供电质量要求高，而且生产环境比较恶劣，再加上企业运行、维护人员专业水平参差不齐，导致企业供电事故经常发生，给企业造成重大损失。数字化变电站和智能变电站在钢铁企业内部的推广应用，一方面能够从提高运行安全性，降低维护、检修成本等方面提升企业的效益；另一方面也能与坚强智能电网建设相配合，满足与上级供电部门的信息交互等要求。
5 设计院面临的职能转变和挑战。
上世纪90年代，数字技术和串行通信技术的应用，实现了变电站综合自动化技术的重大飞跃。技术的发展也带了行业分工的变化，原本由设计院设计人员完成的继电器逻辑电路设计，被综合保护装置所取代，给电力系统二次设计带来了重大变化。GIS设备的广泛应用，也已经对电力一次系统设计产生了重大影响。
随着智能化电力设备的迅速发展和广泛应用，部分二次设备和一次设备融合，电力设备通过光纤通信与监控系统进行联络，将再次简化二次系统物理接线的设计，同时设备供货商也将更多的参与变电站的系统设计，从国内变电站综合自动化设备供应商积极推动智能化电力设备的研发和应用，就可以看出这种趋势。
智能变电压器、智能断路器等新型电力设备的应用，在减轻设计院和工程公司电力设计人员工作负担的同时，也逐渐弱化了他们在工程设计的角色。这种趋势不仅需要电力工程设计人员把握技术发展方向，不断学习新的知识，而且推动设计院进行必要的业务拓展。
参考文献：
[1]朱大新.数字化变电站综合自动化系统的发展[J].电工技术杂志，2001（04）.
[2]鲁国刚，刘骥，张长银.变电站的数字化技术发展[J].电网技术，2006（30）.
[3]张沛超，高翔.数字化变电站系统结构[J].电网技术，2006（24）.
[4]陈宏，张庆伟.等.智能变电站技术培训教材.中国电力出版社.
作者简介：
李昊（1983-），男，籍贯：河南漯河，学历：硕士；职务：工程师；研究方向：电力系统自动化。