柯賽

摘 要：隨著信息技術(shù)發(fā)展，電力系統(tǒng)也向智能化方向快速發(fā)展，智能變電站作為當(dāng)前變電站發(fā)展的一個趨勢。文章針對智能變電站的基本結(jié)構(gòu)、技術(shù)特點，對110kV智能變電站的設(shè)計要點進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并且結(jié)合有關(guān)的工程實例對其相關(guān)的設(shè)計方案進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：110kV；智能變電站；設(shè)計

為進(jìn)一步提高電力系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn)定性，當(dāng)前變電站發(fā)展的過程當(dāng)中，許多設(shè)施設(shè)備逐步向自動化、智能化發(fā)展，這些也是實現(xiàn)智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)和前提。通過運用智能化設(shè)備，智能變電站可以有效實現(xiàn)對電網(wǎng)的智能調(diào)節(jié)和實時控制，確保電網(wǎng)的正常運行，它高效提升了電力系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性，為此工作人員必須要予以高度關(guān)注。

1 智能變電站概述

1.1 定義

所謂的智能變電站是指有效運用現(xiàn)代化智能設(shè)備及其相應(yīng)的組合和處理，使得信息共享標(biāo)準(zhǔn)化、通信平臺的網(wǎng)絡(luò)化以及變電站信息的數(shù)字化得以實現(xiàn)，同時能夠?qū)﹄娏W(wǎng)絡(luò)的運行進(jìn)行自動控制、檢測、采集、測量以及保護等，并根據(jù)實際要求，對輸配電網(wǎng)進(jìn)行在線決策分析、協(xié)同互動以及實時控制等，從而真正實現(xiàn)與周圍變電站交流互動。

1.2 智能變電站的基本結(jié)構(gòu)

通常情況下，就物理結(jié)構(gòu)而言，智能變電站可以分為智能化一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備；就系統(tǒng)功能而言，智能變電站可以分為過程層、間隔層以及站控層，其中過程層設(shè)備主要由變壓器以及斷路器等一次設(shè)備和相關(guān)的智能組件構(gòu)成，間隔層設(shè)備主要由計量設(shè)備、測控設(shè)備等相關(guān)接入轉(zhuǎn)化設(shè)備構(gòu)成。而站控層則主要是由防誤閉鎖系統(tǒng)、保護信息管理系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、火災(zāi)報警系統(tǒng)等組成。

1.3 智能變電站的技術(shù)特點

1.3.1 中端分級控制設(shè)備技術(shù)

依靠電力安全的生產(chǎn)準(zhǔn)則來有效控制技術(shù)水平的高低，這樣一來，其設(shè)備層和間隔層就可以通過較為獨立的分級控制模式來發(fā)揮其相關(guān)的功能，同時也能夠較大幅度的提升變電站設(shè)備的利用率，大大減輕了中央處理設(shè)備的負(fù)荷，也使得由于集中控制設(shè)備而存在的運作風(fēng)險得以降低。

1.3.2 引用設(shè)備控制端

智能變電站通過計算機的引用設(shè)備控制端來實現(xiàn)整個系統(tǒng)的運維工作，總體而言，計算機的終端系統(tǒng)具有高智能化的運作大腦們能夠根據(jù)監(jiān)測設(shè)備的實際運行情況進(jìn)行再次運作，從而減少變電連鎖故障，110kV變電站的供電可靠性提高。

1.3.3 光纖技術(shù)的電力裝置集成化

利用先進(jìn)的科學(xué)光纖技術(shù)對相關(guān)局域網(wǎng)監(jiān)督管理是智能變電站運作的主要方式，同時它也可以使得各層之間的數(shù)據(jù)傳輸變得更加的可靠穩(wěn)定，實現(xiàn)信息化的自由傳播，這不僅能夠使得變電站的電能管理及監(jiān)測更為集中化，也能夠使得設(shè)備空間及安裝成本得到節(jié)約。

1.3.4 局部全局的智能控制

110kV智能變電站在選擇控制設(shè)備時，必須要滿足設(shè)備智能化的一系列要求，從而有效實現(xiàn)設(shè)備的全自動化以及智能化的控制，并通過對第一、二控制基礎(chǔ)的有效運用以及先進(jìn)光電信息技術(shù)來科學(xué)完成對總端的合理控制，并實現(xiàn)對設(shè)備柜以及電流互感器的智能化管理。

2 智能變電站的設(shè)計要點

2.1 對智能化一次設(shè)備進(jìn)行選擇

（1）依據(jù)工作需要，在110kV智能變電站主變側(cè)運用的都是電子式互感器信號傳輸元件主要使用的是光纖，光纖與磁光玻璃通過膠結(jié)的方式進(jìn)行連接，與其他的相比而言，它有著較短的維護周期，且閉環(huán)控制技術(shù)能夠確保自身有著較大的精準(zhǔn)度和動態(tài)范圍。此外，部分一次設(shè)備還能夠確保原來設(shè)備不變，將其智能化接口作為智能終端，能夠有效實現(xiàn)電力系統(tǒng)的運行要求。

（2）使用中置式真空開關(guān)柜對l10kV電力系統(tǒng)進(jìn)行配電，在各自的開關(guān)柜上統(tǒng)一安裝其各出線的保護測控裝置，為此，只需要在主變低壓側(cè)外匹配智能終端，不需要對每個出線柜都予以相關(guān)配置。

2.2 構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架

有效運用高速以太網(wǎng)絡(luò)，能夠大大提升系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸速率，使其速率超過100Mb/s，同時所有設(shè)備支持IEC61850規(guī)約且都有相應(yīng)的通信接口，依據(jù)邏輯功能，則可以將網(wǎng)絡(luò)劃分為三個不同的層次，即間隔層、過程層和站控層。

過程層網(wǎng)絡(luò)可以分為采樣數(shù)據(jù)網(wǎng)和GOOSE網(wǎng)，從物理特性方面看，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為星型拓?fù)?，兩者之間相互獨立。站控層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥x取的單星型結(jié)構(gòu)。GOOSE控制網(wǎng)的相應(yīng)設(shè)備必須支持GOOSE技術(shù)，且符合IEC61850規(guī)約。針對雙重化的系統(tǒng)保護特殊要求，對于有關(guān)的過程層網(wǎng)絡(luò)為雙重化配置必須要確保。在進(jìn)行構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)時，應(yīng)該堅持雙重化配置的兩個過程層完全獨立的網(wǎng)絡(luò)原則，滿足繼電保護的相關(guān)要求，從而使得電力系統(tǒng)的安全有足夠的保證。

3 智能變電站的設(shè)計方案

3.1 某智能變電站工程的概況

某智能變電站的設(shè)計電壓等級為110kV，是全戶內(nèi)終端變電站，目前擁有12回10kV出線，1回110kV出線，設(shè)計規(guī)劃為2臺，50K～A變壓器1臺。該變電站僅有一座生產(chǎn)綜合樓，規(guī)模較小，使用的是GIS組合電器和開關(guān)柜設(shè)備。

3.2 智能化一次設(shè)備

根據(jù)智能變電站設(shè)計以及應(yīng)用等相關(guān)要求，在滿足經(jīng)濟性、可靠性的前提下，采取一些有效的措施對智能化一次設(shè)備進(jìn)行選擇，同時配備相應(yīng)的傳感器以及智能終端等設(shè)備，逐步將以往的一次設(shè)備轉(zhuǎn)換成現(xiàn)代化的智能一次設(shè)備。

（1）對主變壓器的智能化改造。通過科學(xué)使用智能化終端設(shè)備能夠有效實現(xiàn)油中溶解氣體的特征量的監(jiān)測分析、有載調(diào)壓開關(guān)等主變壓器電量以及設(shè)備的控制和管理、主變中性點隔離開關(guān)的控制。

（2）對110kV進(jìn)線側(cè)以及內(nèi)橋側(cè)進(jìn)行智能化改造，具體可以選用羅氏線圈電子式的電流電壓互感器，考慮到性價比的因素，對于出線間隔可以選擇一些較為常規(guī)的互感器，比如說羅氏線圈電子式電流互感器。

（3）設(shè)置變電站智能開關(guān)。在對110kV進(jìn)行安裝時，可以運用就地開關(guān)柜的多功能裝置實現(xiàn)測控、計量以及相關(guān)的保護功能，并通過對斷路器狀態(tài)的分析、監(jiān)測和采集等方式，有效實現(xiàn)對110kV斷路器的管控。

（4）對于智能變電站而言，還可以使用在線統(tǒng)一的監(jiān)測系統(tǒng)，信號的傳輸通過電纜得以實現(xiàn)，連接傳感器信號與間隔智能單元，從而有效實現(xiàn)對在線數(shù)據(jù)信息的監(jiān)測和采集，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性。

3.3 智能變電站系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計

（1）間隔層

優(yōu)化設(shè)計變電站系統(tǒng)時，可以直接連接110kV設(shè)備與站控層中心交換機。與此相比，單星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是110kV間隔設(shè)置時必須要做的工作，此時通過光纖能夠有效實現(xiàn)與站控層網(wǎng)絡(luò)的合理連接。

（2）過程層

間隔層和過程層設(shè)備均屬于就地一體化設(shè)計，大大簡化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以直接取消過程層網(wǎng)絡(luò)，從而使得成本得以節(jié)約。

（3）站控層

選取單星型結(jié)構(gòu)的站控層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，進(jìn)行構(gòu)建時需要根據(jù)MMS、SNTP合一的形式，在滿足智能化功能要求的前期下，適當(dāng)減少成本和設(shè)備投資。同時，還需要結(jié)合該變電站的實際情況，配置兩臺24口站控層以太網(wǎng)的交換機，以此來滿足該變電站的長遠(yuǎn)發(fā)展以及實際需求。

4 結(jié)束語

就目前而言，國內(nèi)智能變電站仍處于起步階段，需要進(jìn)一步的分析和應(yīng)用，特別是在對110kV智能變電站進(jìn)行設(shè)計時，還需要進(jìn)一步提升一次設(shè)備兼容技術(shù)、傳統(tǒng)變電站自動化系統(tǒng)以及計算機保護裝置等技術(shù)水平。所以，我們需要依據(jù)電力行業(yè)發(fā)展的實際情況，逐步實現(xiàn)對智能變電站的推廣工作。