2017 电力科技管理论坛 174 变电站 GIS 智能化关键技术研究及应用 国电南京自动化股份有限公司，赵谦、程成、张尧、李帅、龚世敏、俞春林 摘 要：一次设备智能化和一二次设备融合是智能电网重要技术发展方向。目前国内外常用 GIS（Gas Insulated Switchgear 气体绝缘全封闭组合电器设备）智能化水平较低，文章研究了智能化 GIS 设备配置、安装、运维等方案，提 出了基于一体化测量与控制单元的 GIS 智能化技术，包括电机驱动断路器操作控制、电子式互感器采样、跳合闸相位控 制、在线监测传感器接入、间隔测控和扰动分析、视频辅控等方案。成果可提升 GIS 的智能化水平，实现测量、控制和 监测全智能化，并减少二次设备和各类型线缆数量，减少配套二次屏柜和房建面积，降低设备配置复杂度，降低运维复 杂度，适用于电网、发电厂、新能源厂站、工矿等用户。 关键词：GIS；智能化；一体化；测量与控制；一二次融合；电机驱动。 0 引言 国内目前 GIS 的操作控制、采集测量均以常规 电缆作为接口，总体智能化水平较低。GIS 智能化应 以数字采集和智能操作控制为基本特征，辅以智能 诊断和智能监控手段，为电力用户提供电气间隔的 一二次全景状态。 GIS 智能化主要手段是二次技术与一次电器设 备的功能和物理融合。一次电器设备正朝着紧凑化、 电子化、节能环保等方向发展；二次设备朝着防护 等级高、抗干扰能力强、计算和存储能力强、接口 资源丰富等方向发展。上述技术发展为变电站一次 设备智能化和一二次设备融合提供了基础。 1 GIS 智能化现状与探索 1.1 GIS 设备现状 GIS 由断路器、隔离开关、接地开关、互感器、 避雷器、母线、连接件等组成，这些设备或部件全 部封闭在金属接地的外壳中，在其内部充有一定压 力的 SF6 绝缘气体。 GIS 的操作机构一般采用弹簧机 构，其合闸分闸都依靠弹簧来提供能量，弹簧通过 储能电机压紧实现储能，机构较为复杂，可靠性不 高 [2]。 目前 GIS 的一次运行控制还停留于常规阶段； 采用弹簧机构的断路器控制存在跳合闸电流受限、 动作时间抖动、触点易老化等问题，缺乏运行时监 测手段。GIS 的采集与测量也停留于常规阶段，目前 大部分采用常规电流、电压互感器。因其结构与绝 缘原因，导致体积较大，且有饱和、二次开路等问 题 [3]。 1.2 前期 GIS 智能化探索 前期 GIS 智能化主要利用过程层设备如合并单 元、智能终端等采集电流电压数据并上送采样值、 执行跳闸指令，上送开关刀闸位置和各类型遥信。 由间隔层二次系统的保护、测控、在线监测、故障 录波、计量等设备完成各自功能并与变电站监控系 统和辅控系统通信 [4]。 采用合并单元、智能终端的一二次系统连接途 径复杂，各系统相关度低，一二次系统均有很大优 化集成空间。 2 GIS 智能化关键技术 2.1 整体方案 为实现 GIS 智能化，一次系统的各组合部件需 进行优化设计，二次系统主要实现智能化和功能集 成。 一次智能化主要特征是取消弹簧储能机构，采