智能变电站关键技术应用与发展研究

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1、智能变电站关键技术和设备的应用研究孙鹏卢军陈理蔡勇摘要：通信网络技术、电子式互感器、在线监测技术、IEC-61850规约研究应用逐渐走向成熟，智能变电站成为电力系统技术发展的必然选择。论文对电子互感器、智能组件、变电设备在线监测、网络及虚回路、一体化平台、生产辅助系统等关键技术与设备进行分析，提出在现场应用中的选用标准、技术要求和发展趋势。关键词：智能变电站；关键技术；关键设备；应用研究1、概述随着电力系统的迅猛发展，变电站控制与保护系统在经历了电磁式、半导体和集成电路保护阶段后，上世纪90年代发展到微机保护

2、时代。经过10年发展，在解决间隔层设备大量数字信息共享与传输问题的过程中，变电站综合自动化技术迅猛发展，常规的模拟信号控制屏以及间隔层到站控层的电缆被取消，变电站自动控制与保护达到较高的水平。但是在发展过程中，微机保护和综自系统的一些不足之处也逐渐显露出来。之前，由于通讯技术不完善，必须采用现场计算、小数据量低速数据传输方式，金属通讯线路在恶劣的电磁环境中会受到强烈信号的干扰，直接造成了信息传输速度低、数据信息不丰富、终端设备成本高等一系列不足。近些年，通信网络技术、电子式互感器、在线监测技术、IEC-618

3、50规约研究应用逐渐走向成熟，智能变电站成为电力系统技术发展的必然选择。智能变电站是指采用先进、可靠、集成、低碳、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，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。智能变电站总体上来看是在数字变电站的基础上，向过程层的一次设备智能化和站控层一体化信息平台的高级应用发展而来，从而实现全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化，满足无人值班和

4、集中监控技术要求。其基本特征是：通信规约及信息模型符合DL/T860标准；建立信息一体化平台；支持顺序控制；具备完善智能组件；具备一次设备状态监测功能；具有智能告警及故障综合分析功能；实现图模一体化源端维护；支持电网经济运行与优化控制。与常规变电站比较，智能变电站具有突出优势。采用全数字接口的二次设备，利用光缆代替传统电缆，长期困扰继电保护安全稳定运行的CT开路、PT短路、电磁干扰、一点接地等问题不复存在，节约了大量二次电缆和造价，体现了节能环保理念；采用智能组件技术实现一次设备智能化，可对一次设备进行在线故

5、障诊断，为运维自动化及设备全寿命周期管理提供技术支撑；建立了信息一体化平台，融合保护信息、视频安防系统、电源系统、一次设备状态监测等多套系统的信息及功能。简化了二次系统的配置，实现全景数据集成、标准化后统一上送，实现了源端维护，提高了工程调试效率和系统的安全性。基于信息一体化平台构建了多个智能高级应用功能，使原先人工运维的工作全部实现自动化，为大运行管理提供了可靠的技术保证。下面，论文对电子式互感器等智能变电站关键技术与设备进行分析，提出现场应用中的选用标准、技术要求和发展趋势。2、电子式互感器目前电力系统中

6、广泛应用的常规电磁式电流、电压互感器或电容式电压互感器绝缘结构复杂、体积大,还存在着磁饱和、铁磁谐振、动态范围小等缺点。近10年来，光纤技术和电子技术的进步促进了各种电子式互感器研究、生产、应用的迅速发展。电子式互感器具有绝缘结构简单、无磁饱和、暂态响应范围大、体积小等优点，实现了高低压电磁隔离、数字化输出、光纤化传输，测量线性度好是互感器发展的必然趋势。电子式互感器的主要类型可以分为以下图1所示的类型。图1电子互感器类型2.1电子式电流互感器主要性能对比温度特性对于磁光玻璃电流互感器，其传感部件维尔德常数随

7、温度变化较大，导致测量精度存在温漂的现象；对于全光纤电流互感器，本身光纤的维尔德常数随温度变化很小，但温度的不均匀会影响线性双折射，从而导致测量精度的变化；有源型电流互感器的测量基本不受温度影响，但对于LPCT（低功率电流互感器），若采样电阻选取不当，阻值温度系数大，会影响测量精度，因此选用采样电阻时需选用阻值稳定的电阻。振动和应力对于磁光玻璃电流互感器，振动引起的传感元件内因弹光效应导致线性双折射的改变、母线在原来固定位置附近振动及对上行传导光纤的作用使进入起偏器的光强发生波动均会破坏系统输出的稳定性。对于

8、全光纤电流互感器，传感元件内线性双折射大，而线性双折射受振动、应力的影响较大，从而导致测量精度的变化。对于有源型电流互感器，母线振动可能造成罗氏线圈输出的波动，但对精度影响不大。电磁兼容性能，对于无源型电流互感器高压侧无电子元件，电磁兼容性能较好。有源型电流互感器采集器元件位于高压侧，存在电磁兼容问题。小电流时的测量精度。磁光玻璃电流互感器测量精度高，线性度好，测量小电流时，由于光路短，传感头灵敏度