熊琴

摘 要：隨著我國社會(huì)的不斷發(fā)展，科技水平也得到了較快的發(fā)展，不僅帶動(dòng)了信息科技技術(shù)快速發(fā)展，同時(shí)也使得我國的電力系統(tǒng)朝向智能化和多元化方向邁進(jìn)。當(dāng)前，智能變電站正逐步成為未來變電站發(fā)展的主流途徑，對于傳統(tǒng)意義上的變電站產(chǎn)生了巨大的沖擊。

關(guān)鍵詞：110KV；智能變電站；設(shè)計(jì)；研究

伴隨著我國改革開放的不斷深入和經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國社會(huì)以及科學(xué)技術(shù)水平也在不斷的提高，各項(xiàng)生產(chǎn)設(shè)備也正朝向智能化、多元化發(fā)展，使得社會(huì)對于電力系統(tǒng)能源的依賴度不斷提高。為了有效的提高電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中的穩(wěn)定性和安全性，智能變電站成為越來越多變電站的首要選擇之一，也是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)控制的基礎(chǔ)和前提條件。智能變電站可以通過智能化的設(shè)備對電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié)和實(shí)時(shí)控制，保證電網(wǎng)能夠順利平穩(wěn)的運(yùn)行，對于電力設(shè)備安全運(yùn)行起到了至關(guān)重要的作用。

1 智能變電站的概述

1.1 定義。智能變電站主要是利用現(xiàn)代先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的智能化，通過相應(yīng)的組合處理來實(shí)現(xiàn)變電站信息的數(shù)字化、通信平臺的網(wǎng)絡(luò)化以及信息共享的標(biāo)準(zhǔn)化，同時(shí)，對于電力運(yùn)行過程中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集、控制、處理和檢測等。根據(jù)電力設(shè)備實(shí)際的運(yùn)行和工作情況，對于輸電網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制、在線決策以及協(xié)同互動(dòng)等，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)與整個(gè)配電網(wǎng)上設(shè)備的交流互動(dòng)。智能變電站是一種新興的變電站形式，它是由傳統(tǒng)數(shù)字變電站而發(fā)展起來的，在數(shù)字變電站的基礎(chǔ)上加入智能化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)整個(gè)變電站網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的自動(dòng)化是只能電網(wǎng)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵所在。

1.2 基本結(jié)構(gòu)。通常情況下，智能變電站都需要依照IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求而進(jìn)行設(shè)計(jì)并構(gòu)建，從物理結(jié)構(gòu)的角度來看，主要可以分為智能化一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備兩部分，從功能以及系統(tǒng)的角度來看，可以分為站控層、間隔層以及過程層三部分。站控層的主要功能就是要對變電站的現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理，促進(jìn)設(shè)備與設(shè)備之間的信息交流和數(shù)據(jù)共享。間隔層的設(shè)備主要涵蓋計(jì)算設(shè)備和測控設(shè)備等，可以接入到其他的智能設(shè)備實(shí)現(xiàn)規(guī)約的轉(zhuǎn)換功能，它主要的作用就是保護(hù)變壓器以及線路設(shè)備。而過程層設(shè)備包括變壓器以及斷路器等一次設(shè)備和相應(yīng)的智能組件及電子設(shè)備等，可以高效的完成相應(yīng)矢量的采集以及發(fā)送控制命令等一次設(shè)備功能。

2 智能變電站與傳統(tǒng)變電站的區(qū)別

與傳統(tǒng)變電站相比，智能變電站在智能化開關(guān)、光纖類傳感器、通信網(wǎng)絡(luò)以及自動(dòng)化管理系統(tǒng)中的改革創(chuàng)新較為明顯，下面列舉一些智能變電站與傳統(tǒng)變電站的幾點(diǎn)區(qū)別。

2.1 智能化一次設(shè)備。智能化一次設(shè)備包括智能斷路器以及數(shù)字互感器等。通常來說，數(shù)字互感器主要包括無源和有源兩大類別，以全光纖式電流互感器為代表的無源型數(shù)字互感器作用機(jī)理簡單，即為法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象，其中傳感介質(zhì)是由光纖組成的，具有良好的同步性，且光纖沒有磁滯后性以及鐵磁共振的現(xiàn)象出現(xiàn)。與傳統(tǒng)的互感器相比，數(shù)字互感器的傳輸元件以及敏感的元件均有光纖代替，其維護(hù)與安裝工作相對而言也較為簡潔，大大提高了抗干擾能力和電力設(shè)備的可靠性。

2.2 網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備以及通信網(wǎng)絡(luò)。智能變電站的網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備是由三個(gè)主要結(jié)構(gòu)共同構(gòu)成的，分別是間隔層、過程層以及站控層。過程層主要起到協(xié)調(diào)變電站電能傳輸、分配、控制以及轉(zhuǎn)換等各方面的能力，是一次設(shè)備與二層設(shè)備的結(jié)合面。間隔層可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備各種信號的輸入以及輸出工作，而站控層的功能則呈現(xiàn)高度集中的態(tài)勢，在一臺計(jì)算機(jī)中可以實(shí)現(xiàn)，也可在多臺計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)。

3 智能變電站的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 智能化一次設(shè)備的選擇。由于實(shí)際工作工程中的不同需要，110KV智能變電站在主變側(cè)采用的均是電子式互感器，利用光纖作為主要的信號傳輸元件，采取膠結(jié)的方式實(shí)現(xiàn)光纖與磁光玻璃之間的對接，相對而言，其維護(hù)的周期更短，而閉環(huán)控制技術(shù)也可以在一定程度上保證其具有較高精準(zhǔn)度和較大的動(dòng)態(tài)范圍。其他的一次設(shè)備可在原有設(shè)備的基礎(chǔ)上，使用智能終端作為一次設(shè)備的智能化接口，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的要求。

3.2 構(gòu)件網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架。在組網(wǎng)時(shí)采取高速以太網(wǎng)路能夠有效的保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速度每秒高于100Mb，同時(shí)可以在所有的相關(guān)設(shè)備上都安裝形影的通信接口，并支持IEC61850的相關(guān)要求。按照邏輯功能，網(wǎng)絡(luò)可以被劃分為過程層、站控層以及間隔層三個(gè)主要的方面。站控層的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涠嗍褂脝涡切偷慕Y(jié)構(gòu)，在100KV的電力網(wǎng)絡(luò)中，最常使用的就是常規(guī)工業(yè)級的工作組網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備，從而形成站控層。對于GOOSE控制網(wǎng)來說，可以使用IEC61850規(guī)約要求的工業(yè)級網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備，且設(shè)備必須要支持GOOSE技術(shù)。過程層網(wǎng)絡(luò)可以大致分為GOOSE以及采樣數(shù)據(jù)網(wǎng)兩部分，從物理的特性角度來看，這兩部分之間獨(dú)立存在，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用星型拓?fù)洹８鶕?jù)系統(tǒng)保護(hù)的雙重化要求，在對變電站網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化構(gòu)建時(shí)，必須要滿足繼電保護(hù)的相關(guān)安全要求，堅(jiān)持雙重化配置，兩個(gè)過程層網(wǎng)絡(luò)相對獨(dú)立，有效的保障電力系統(tǒng)的安全。

4 110KV智能變電站一次設(shè)備的方案闡述

在進(jìn)行110KV智能變電站的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該嚴(yán)格按照變電站的設(shè)計(jì)要求以及具體應(yīng)用的領(lǐng)域而進(jìn)行方案制定，在對智能化一次設(shè)備進(jìn)行選擇時(shí)，應(yīng)該運(yùn)用科學(xué)的方法，在安全可靠、經(jīng)濟(jì)性高的前提下適當(dāng)選擇，同時(shí)應(yīng)該配置出對應(yīng)的傳感器以及智能終端等設(shè)備，將常規(guī)的一次設(shè)備轉(zhuǎn)換成為智能一次設(shè)備。

4.1 對主變壓器進(jìn)行智能化改造。利用智能化的終端設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)對主變中性點(diǎn)隔離開關(guān)以及有載調(diào)壓開關(guān)等設(shè)備的智能化管理和控制，同時(shí)對于主變壓器的電量、油中溶解氣體的特征量進(jìn)行全程的監(jiān)控分析。

4.2 在對110KV進(jìn)線側(cè)和內(nèi)橋測進(jìn)行智能化的改造過程中，針對主變10KV的進(jìn)線間隔可以適當(dāng)考慮選擇配置羅氏線圈電子式電流電壓互感器，在進(jìn)行出線間隔改造方面，常規(guī)的互感器相對而言性價(jià)比更高，可酌情選擇。

4.3 智能開關(guān)的設(shè)置。一般情況下，10KV選擇安裝在就地開關(guān)柜的多功能裝置，而實(shí)現(xiàn)了保護(hù)、測控以及計(jì)量的功能，110KV對于斷路器的運(yùn)行狀態(tài)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并針對這類信息進(jìn)行分析和控制，實(shí)現(xiàn)了斷路器的控制管理功能。與此同時(shí)，可以采取統(tǒng)一的在線檢測系統(tǒng)，通過對光纖來傳輸電子設(shè)備的實(shí)時(shí)信號，將傳感器的信號間隔只能單元進(jìn)行連接，對于電子設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)施的信息的采集分析，大大提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

5 結(jié)語

目前，我國智能變電站的相關(guān)研究理論仍處于研究的初級階段，盡管如此，也給我國傳統(tǒng)的變電站計(jì)算機(jī)保護(hù)系統(tǒng)、自動(dòng)化控制以及一次設(shè)備帶來了極大的挑戰(zhàn)，只能變電站正在逐步成為變電站發(fā)展的主流方向。110KV智能變電站更應(yīng)在純屬的理論及技術(shù)支持下，逐步的增加設(shè)備的兼容性、自動(dòng)化的綜合能力，大大提高智能變電站應(yīng)用的穩(wěn)定性和關(guān)鍵領(lǐng)域的研究突破。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉劍鋒.110kV智能變電站的設(shè)計(jì)研究[J].電源技術(shù)應(yīng)用，2013（4）.

[2] 蔣航.110kV智能變電站的設(shè)計(jì)研究[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2013（33）.

[3] 吳罡，李琳，李翔.110kV智能變電站設(shè)計(jì)方案初探[J].江蘇電機(jī)工程，2011（2）.