变电站电气一次设备智能化问题的研究综述马莹

变电站电气一次设备智能化问题的研究综述马莹

马莹

（国网河北省电力公司沧州供电分公司河北省沧州市061000）

摘要：变电站是保证电力供应的重要环节，是实现高低压转换和功率转换的重要设备，在智能化的改造技术中，往往集合了集成控制技术、电力电子技术、电磁干扰技术、信号处理技术等，文章将分析在智能化过程中面临的问题，从而更好地向电气一次设备智能化发展。智能化电站是智能电网组建的重要环节。为了更好地实现变电站的智能化，往往需要保证电网的安全稳定，其中，所面临的因素很多，需要考虑方案的可行性、系统网架的合理性和运行方式等之间的关系。智能电网研究的对象是电力系统，它是将信息技术、控制技术和管理技术相融合的系统，通过各个系统间的智能互动达到系统稳定的控制，为了使电力行业持续发展，需要考虑电力生产、消耗和消费的科学优化，从而使电力更好地服务人群。

关键词：变电站；一次设备；智能化

引言：在智能变电站中，智能电网的建设是必不可少的环节，也是实现智能化变电站必须通过的，就是将一次、二次设备无缝连接，实现设备的数字化。在电力的大力发展下，二次设备已经全部采用了数字化技术，仅仅需要软件升级和接口转换就能达到智能变电站的要求。但是传统的一次设备所面临的问题很大，实现设备模拟信号的数字化是很难的，解决一次设备的问题是变电站智能的一个重要问题。在智能电网建立的初期，研究的对象主要是电气一次设备智能化，它作为电网智能化的物理基础，也是二次设备的连接设备，是电力行业关注的重要问题。为了提高整个网络系统的智能化，使各个系统更加稳定和可靠，需要实现一次设备遥信、遥测和遥控等设备间的信息互动。

1.主要的一次设备的智能化分析

1.1、智能断路器

智能断路器主要依靠计算机计术、微电子和新型传感器，对断路器进行二次系统的设计，实现了断路器开关的数字化控制。智能断路器的设计主要是达到数字化控制与新型传感器的结合，能够做到检测断路器的缺陷和故障，确保在故障产生的条件具备时，发出报警信号，并且自动的采取应对措施，对问题解决[2]。智能断电器更换了旧的储能设备和机械传动设备，运用高技术的电容储能和变频驱动电机。智能断路器工作模式就是依照监测到的故障电流，自动的选择操作机构或者灭弧室输入的工作条件，实现电力和机械的分闸。目前断路器采用的控制机构主要是弹操机构，其合、分闸电流都不大，要求电源的容量也不大，动作快，且能快速自动重合闸，集成度较高，动作可靠，从而实现对断路器的控制，提高断路器的速度特性。

1.2.智能变压器

智能变压器主要包括变压器本体和智能组件。集中了健康状态监测传感器、电压互感器、控制器等。智能变压器主要发展方向是智能组合式变压器和智能通用变压器，组合式变压器是把传统的变压器分离，分成熔断器、开关、分接开关等，方便智能化的实现[3]。智能通用变压器功能模块少，减轻了变压器的配件数量，适用于中小容量的用电场合。

2一次设备智能化问题

2.1技术的制约

在电气设备智能化发展过程中，往往关键的技术没有得到解决，导致了智能化的程度达不到理想状态。例如传感技术、微机技术、设备诊断技术等，大量的技术问题一直阻碍了电气智能化的发展。

2.2不等寿命问题

由于电气一次设备智能化中高压电气设备的寿命高于电子设备的寿命，使得一次设备的价格较高，使用的年限不长，需要从材料和技术上得到改变，才能提高和大力推广智能化电气一次设备。

2.3智能化系统自身问题

在电力工程中，电气一次设备智能化系统也是有一定问题的，例如断路器的跳闸方式、高压侧电源供电等，都是需要时间来验证的，所以，在一些外界环境的影响下，需要采用一些可抗干扰的设备。

3.智能变电站一次设备智能化技术及运行分析

3.1、状态监测和故障诊断技术

在电力系统中，状态的诊断和监测是很有必要的，尤其是智能变电站，一次设备的智能化进程中，对断路器、变压器的智能化都有很大的促进作用，有效的实现了对一次设备的状态监测，确保设备的正常运行，并且实现了自动的故障诊断，及时预警。

监测和诊断技术的具体过程。通过对采集数据的分析，表现出实时的工作状态，如果出现异常，就会由诊断设备对异常情况进行分析，得出具体异常的结果，检测出设备的症状，然后根据设备症状的表现，进行参数分析和识别，找到发生故障的原因，然后通过执行程序，对故障进行处理或者发出预警信号，实现自动化的监测和诊断。监测和诊断技术在变电站一次设备的智能化中有广泛的运用，解决了断路器和变压器智能化的技术难题。

3.2、传感技术

传感技术可以有效的、自动的获得信息。传感技术解决了一次设备智能化中数据的传递和采集。在变压器、断路器和母线等的智能化中，需要对自身的信息进行收集，然后经过处理分析，判断出设备的工作状态。传感技术具体是通过传感器的功能和性质来表现的，传感技术中最重要的就是信息处理，信息处理包括信息的预处理、后置处理和具体的特征提取和选择。把采集的信息经过处理，以数字或者其他系统能够识别的形式进行发送。在传感技术中，识别主要是对处理过的信息进行辨识和分类[4]。传感技术在一次设备智能化中，主要以一次设备为识别对象，对变压器或断路器等相关联的模型信息进行辨识、比较、分类和判断，从而准确的反应一次设备的状态。

3.3、微机处理技术

微机处理技术可以有效的把测量、运算、控制和遥控集中起来，实现设备的智能化，能够实时对电量进行监控、继电保护和信息的记录。

3.4、抗电磁干扰技术

数据信息在传输时，会出现电磁干扰，这就会导致数据接收受损，不能有效的对信息进行处理。然而，数字化信号可以有效的减小干扰，保证数据的准确性和及时性，通过抗电磁技术的运用，在传输光信号时进行光电转换，可以进行电气隔离，保证数据传输过程不受电磁场的干扰。抗电磁干扰技术在断路器智能化运用中起到了最为重要的作用，因为断路器系统的工作电压较低，在进行信息传输的时候，会受到强大电磁场的干扰，导致数据失真或者是受损，抗电磁干扰技术可以有效的解决电磁兼容的问题，能够做到对电磁的有效屏蔽和隔离，更好的实现断路器的智能化。

总结：随着智能电网建设步伐的加快，水平的提高，在对现有一次设备进行智能化改造之后，一系列的在线监测数据同样能为变电站内一次系统实现真正意义上的状态检修提供技术上的支持。同时，随着设备层概念取代了以往的过程层与间隔层，一、二次设备之间的界限也将逐步淡化，这也必将对日后基建、检修人员的工作能力提出更高、更全面要。一次设备智能技术在智能变电站的应用十分重要，在进行一次智能技术的应用过程中。首先需要对其变电站的结构进行全面性分析，然后构建相应的自动变电体系，让一次智能化变电技术得到综合性的应用。最后还要结合各种技术要求，让一次设备智能技术能够得到规范性的应用。从而达到理想的应用效果。

参考文献：

[1]周晓龙.智能变电站保护测控装置[J].电力自动化设备，2010（08）.

[2]付国新，戴超金，侍昌江，张明勇.智能变电站故障录波系统设计与探索[J].电力自动化设备，2010（07）.

[3]张保会，郝治国，ZhiqianBO.智能电网继电保护研究的进展（三）――保护功能的发展[J].电力自动化设备，2010（03）.

[4]杨丽徙，曾新梅，刘蓉.变电站电气一次设备智能化问题的研究综述[J].高压电器，2012（09）.

[5]Q/GDW394-2009.330kV～750kV智能变电站设计规范[S].国家电网公司，2010：7.