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[摘 要]结合自身工作经验，从智能化变电站的概念、特征、结构出发， 针对一次设备智能化技术进行详细的阐述。
[关键词]智能化变电站；一次设备；智能化
中图分类号：TP212.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）30-0041-01
1 智能化变电站概念及特征
1.1 概念
智能化变电站是指通过使用先进可靠、集成环保的智能电力设备，以实现电站运行过程中电力信息的形式数字化、共享标准化和平台网络化为准则， 进而实现对电站运行信息的自动化采集、测量、控制和保护。智能化变电站能够通过对人工思维和行为的模仿，对负荷髙低不同的输送电力根据实际需求进行相应的调整，有效实现在人工无法干预的电力输送环节的能源节约和网络控制。此外，智能化变电站还具备一些高级功能，如支持电网实现实时自动化控制、智能调节、协同互动和在线决策等。
智能化变电站主要由高压设备和统一信息平台2 部分组成。其中， 智能化的高压设备主要包括智能变压器、电子式互感器、智能高压开关设备等。昝能变压器通过通信光纤与控制系统相连， 对变压器的状态参数及运行数据进行及时掌握。
电子式互感器有很多种，如纯光纤互感器、磁光玻璃互感器等，这些电子式互感器能够有效克服以往电磁式互感器性能上的缺陷。智能高压开关设备是指具有较高性能的电压开关和控制设备，主要由传感器和执行器组成，负责对电压运行过程进行监测和诊断。统一信息平台主要负责变电站内部信息的共享，一方面，通过管理过程中上层应用对信息进行统一获取，实现系统横向信息的共享；另一方面，通过底部各层对上层应用的透明化支撑，实现系统内纵向信息共享过程中的标准化。
1.2 特征
智能化变电站的特征由其自身的性能特点所决定， 主要包括标准化的信息交换、自动化的运行控制、高度集成化的系统结构、在线化的分析决策和协同化的保护控制等。其中， 最主要的特征是一次设备实现智能化。作为电网的主要组成部分，设备的高可靠性是智能化变电站的基础， 自动协同控制、高效综合分析是智能化变电站的关键性能， 而电站设备的信息数字化、结构紧凑化和功能集成化则是其主要的发展方向。
2 智能化变电站的结构
从具体功能上对变电站设备的系统结构进行划分，主要可以分为3个应用层次，分别代表了智能化变电站的不同优势环节。
2.1 过程层
过程层也叫设备层，主要包括由一次设备与智能化组件组成的智能设备和智能终端，负责完成变电站对电能分配、传输和变换以及测量、保护等一系列功能，其主要功能包括：在电力运行过程中对电气量进行实时监测；对设备运行过程中的状态参数进行监测；对操作性控制的执行和驱动等。
2.2 间隔层
间隔层一般指測控装置、继电保护装置等二次设备，主要功能包括：对间隔内过程层数据进行实时汇总；对一次设备进行保护控制；对本间隔操作进行闭锁；进行间隔同期操作和其他控制；优先控制数据采集、运算统计、发出控制命令；实现与过程层和站控层的高速网络通信。
2.3 站控层
站控层一般包括自动化系统、通信系统、站域控制系统和对时系统等，主要任务包括：利用两级高速网络对全站的数据信息进行实时汇总和刷新数据库，并按时对历史数据库进行登录》按规定把相关数据信息及时报送控制中心；接收来自控制中心的相关命令并转发至间隔层和过程层执行；对全站操作进行在线可编程的闭锁控制；对站内进行当地监控，具有人机联系的功能；能够对间隔层和过程层的设备进行在线维护、组态和修改参数；能够对变电站故障进行自动分析和操作培训。
以上这3个应用层不是彼此独立的，而是相互之间紧密联系的。过程层为间隔层提供一次设备数据，并执行间隔层或站控层发出的对一次设备进行控制、调节的命令，在一次设备和二次设备的联系中起着重要的桥梁作用。间隔层负责对一次设备进行測量、控制和保护。智能化组件集成间隔层和过程层测量、控制、保护等部分功能，具有状态可视化、控制网络化、测量数字化、信息互动化、功能一体化等特征。一次设备与智能组件有机结合，构成智能一次设备，这种结合可以通过独立运行高压设备加外置智能组件的方式实现，也可以通过设备内嵌智能组件再加相关外置智能组件的形式实现，还可以直接通过高压设备内嵌智能组件的方式实现。由此我们可以看出，智能组件是实现一次设备智能化的关键所在。
3 一次设备智能化的实现
变电站的一次设备主要包括变压器、互感器、断路器和母线等，这些一次设备的智能化是变电站实现智能化的关键和重要标志。智能化的一次设备可以采用先进的检测手段和评价体系对设备运行的状态进行科学、有效的判断，能够在早期及时发现故障；同时能够在对设备运行状态科学分析的基础上，为设备检修和运行调整提供有效的信息依据；在故障发生时，能够对故障进行全面分析，有效评估故障的原因、严重程度和造成损失的程度。通过变电站的一体化信息平台，接收智能化一次设备传输的信息，从而建立一套完备的状态监测系统，通过监测单元对一次设备状态参数在线监测，为一次设备的管理提供有效的数据支撑。此外，系统对实时监测到的状态信息进行相应的分析处理后，可以做出初步的整改决策，从而实现站内智能设备的自诊断。
智能组件的智能化改造是实现一次设备智能化的关键，主要包括以下几个方面：
（1）主变压器实现智能化。从目前变压器的智能化发展成果来看，在一些方面，尤其是状态监测方面，已经取得了不小的成绩，各个独立的监测系统能够集成为一个统一系统，对变压器主要部件实现监控。但是，在智能化的关键环节，即专家诊断环节，还有许多工作要做，如运行数据的大量积累、设备运行特性的充分挖掘、分析系统的有效开发等。
（2）开关设备实现智能化。开关设备智能化方面的研究已经取得了不小的成绩，如对GIS绝缘进行在线监测过程中，通过局部放电监测，能够比较清楚地发现在GIS设备制造和安装过程中混入的导电微粒或其他杂物，及时发现由于毛刺或刮伤造成的电极表面损伤，多点监测还可以很好地实现故障定位等。
（3）避雷设备实现智能化。避雷设备的在线监测系统很好地实现了对避雷设备泄漏电流值、全电流和计数器动作次数等的在线监测和控制，能够有效保证避雷设备性能始终保持在较高水平上。
（4）电容性设备实现智能化。通过对介质损耗因数、不平衡电流和电容量进行实时监测，实现对电容性设备绝缘特性的掌握。
（5）电缆监测实现智能化。对电缆的监测主要通过对局部放电、直流分量和介质损耗因数等参量的监测实现对其绝缘特性的把握。
4 结语
随着智能信息技术的快速发展，各个行业都开始逐渐出现智能化发展趋势，电网电站领域也是如此。从当下的技术发展趋势看，未来电网的主要形式毫无疑问将是智能化电网，而实现智能电网的前提是使整个电网系统的各个环节实现智能化。变电站作为电力上网的关键环节，实现智能化控制对电网智能化发展有着至关重要的意义。智能化变电站一次设备智能化的实现建立在在线监测技术的基础之上，因此，应首先对应用过程中各种在线监测技术难题进行认真研究，争取实现有效突破。
[关键词]智能化变电站；一次设备；智能化
中图分类号：TP212.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）30-0041-01
1 智能化变电站概念及特征
1.1 概念
智能化变电站是指通过使用先进可靠、集成环保的智能电力设备，以实现电站运行过程中电力信息的形式数字化、共享标准化和平台网络化为准则， 进而实现对电站运行信息的自动化采集、测量、控制和保护。智能化变电站能够通过对人工思维和行为的模仿，对负荷髙低不同的输送电力根据实际需求进行相应的调整，有效实现在人工无法干预的电力输送环节的能源节约和网络控制。此外，智能化变电站还具备一些高级功能，如支持电网实现实时自动化控制、智能调节、协同互动和在线决策等。
智能化变电站主要由高压设备和统一信息平台2 部分组成。其中， 智能化的高压设备主要包括智能变压器、电子式互感器、智能高压开关设备等。昝能变压器通过通信光纤与控制系统相连， 对变压器的状态参数及运行数据进行及时掌握。
电子式互感器有很多种，如纯光纤互感器、磁光玻璃互感器等，这些电子式互感器能够有效克服以往电磁式互感器性能上的缺陷。智能高压开关设备是指具有较高性能的电压开关和控制设备，主要由传感器和执行器组成，负责对电压运行过程进行监测和诊断。统一信息平台主要负责变电站内部信息的共享，一方面，通过管理过程中上层应用对信息进行统一获取，实现系统横向信息的共享；另一方面，通过底部各层对上层应用的透明化支撑，实现系统内纵向信息共享过程中的标准化。
1.2 特征
智能化变电站的特征由其自身的性能特点所决定， 主要包括标准化的信息交换、自动化的运行控制、高度集成化的系统结构、在线化的分析决策和协同化的保护控制等。其中， 最主要的特征是一次设备实现智能化。作为电网的主要组成部分，设备的高可靠性是智能化变电站的基础， 自动协同控制、高效综合分析是智能化变电站的关键性能， 而电站设备的信息数字化、结构紧凑化和功能集成化则是其主要的发展方向。
2 智能化变电站的结构
从具体功能上对变电站设备的系统结构进行划分，主要可以分为3个应用层次，分别代表了智能化变电站的不同优势环节。
2.1 过程层
过程层也叫设备层，主要包括由一次设备与智能化组件组成的智能设备和智能终端，负责完成变电站对电能分配、传输和变换以及测量、保护等一系列功能，其主要功能包括：在电力运行过程中对电气量进行实时监测；对设备运行过程中的状态参数进行监测；对操作性控制的执行和驱动等。
2.2 间隔层
间隔层一般指測控装置、继电保护装置等二次设备，主要功能包括：对间隔内过程层数据进行实时汇总；对一次设备进行保护控制；对本间隔操作进行闭锁；进行间隔同期操作和其他控制；优先控制数据采集、运算统计、发出控制命令；实现与过程层和站控层的高速网络通信。
2.3 站控层
站控层一般包括自动化系统、通信系统、站域控制系统和对时系统等，主要任务包括：利用两级高速网络对全站的数据信息进行实时汇总和刷新数据库，并按时对历史数据库进行登录》按规定把相关数据信息及时报送控制中心；接收来自控制中心的相关命令并转发至间隔层和过程层执行；对全站操作进行在线可编程的闭锁控制；对站内进行当地监控，具有人机联系的功能；能够对间隔层和过程层的设备进行在线维护、组态和修改参数；能够对变电站故障进行自动分析和操作培训。
以上这3个应用层不是彼此独立的，而是相互之间紧密联系的。过程层为间隔层提供一次设备数据，并执行间隔层或站控层发出的对一次设备进行控制、调节的命令，在一次设备和二次设备的联系中起着重要的桥梁作用。间隔层负责对一次设备进行測量、控制和保护。智能化组件集成间隔层和过程层测量、控制、保护等部分功能，具有状态可视化、控制网络化、测量数字化、信息互动化、功能一体化等特征。一次设备与智能组件有机结合，构成智能一次设备，这种结合可以通过独立运行高压设备加外置智能组件的方式实现，也可以通过设备内嵌智能组件再加相关外置智能组件的形式实现，还可以直接通过高压设备内嵌智能组件的方式实现。由此我们可以看出，智能组件是实现一次设备智能化的关键所在。
3 一次设备智能化的实现
变电站的一次设备主要包括变压器、互感器、断路器和母线等，这些一次设备的智能化是变电站实现智能化的关键和重要标志。智能化的一次设备可以采用先进的检测手段和评价体系对设备运行的状态进行科学、有效的判断，能够在早期及时发现故障；同时能够在对设备运行状态科学分析的基础上，为设备检修和运行调整提供有效的信息依据；在故障发生时，能够对故障进行全面分析，有效评估故障的原因、严重程度和造成损失的程度。通过变电站的一体化信息平台，接收智能化一次设备传输的信息，从而建立一套完备的状态监测系统，通过监测单元对一次设备状态参数在线监测，为一次设备的管理提供有效的数据支撑。此外，系统对实时监测到的状态信息进行相应的分析处理后，可以做出初步的整改决策，从而实现站内智能设备的自诊断。
智能组件的智能化改造是实现一次设备智能化的关键，主要包括以下几个方面：
（1）主变压器实现智能化。从目前变压器的智能化发展成果来看，在一些方面，尤其是状态监测方面，已经取得了不小的成绩，各个独立的监测系统能够集成为一个统一系统，对变压器主要部件实现监控。但是，在智能化的关键环节，即专家诊断环节，还有许多工作要做，如运行数据的大量积累、设备运行特性的充分挖掘、分析系统的有效开发等。
（2）开关设备实现智能化。开关设备智能化方面的研究已经取得了不小的成绩，如对GIS绝缘进行在线监测过程中，通过局部放电监测，能够比较清楚地发现在GIS设备制造和安装过程中混入的导电微粒或其他杂物，及时发现由于毛刺或刮伤造成的电极表面损伤，多点监测还可以很好地实现故障定位等。
（3）避雷设备实现智能化。避雷设备的在线监测系统很好地实现了对避雷设备泄漏电流值、全电流和计数器动作次数等的在线监测和控制，能够有效保证避雷设备性能始终保持在较高水平上。
（4）电容性设备实现智能化。通过对介质损耗因数、不平衡电流和电容量进行实时监测，实现对电容性设备绝缘特性的掌握。
（5）电缆监测实现智能化。对电缆的监测主要通过对局部放电、直流分量和介质损耗因数等参量的监测实现对其绝缘特性的把握。
4 结语
随着智能信息技术的快速发展，各个行业都开始逐渐出现智能化发展趋势，电网电站领域也是如此。从当下的技术发展趋势看，未来电网的主要形式毫无疑问将是智能化电网，而实现智能电网的前提是使整个电网系统的各个环节实现智能化。变电站作为电力上网的关键环节，实现智能化控制对电网智能化发展有着至关重要的意义。智能化变电站一次设备智能化的实现建立在在线监测技术的基础之上，因此，应首先对应用过程中各种在线监测技术难题进行认真研究，争取实现有效突破。