娜孜依努爾·寶旦

（昌吉職業(yè)技術(shù)學(xué)院 新疆維吾爾自治區(qū)昌吉回族自治州 831100）

隨著我國科技的進(jìn)步和工業(yè)與居民用電的需求的提高，電網(wǎng)的智能化發(fā)展與變電站的智能化轉(zhuǎn)變能夠進(jìn)一步的提升人們的用電質(zhì)量，為工業(yè)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供良好的用電保障。變電站的智能化轉(zhuǎn)變，能夠更好地應(yīng)用到信息網(wǎng)絡(luò)采集變電站的整體運(yùn)行數(shù)據(jù)，并通過計(jì)算機(jī)軟件來對相關(guān)的變電站運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，能夠起到對變電站的測量、監(jiān)督和保護(hù)作用，最終使變電站的整體運(yùn)行呈現(xiàn)穩(wěn)定可靠的形式。而110kV變電站是整個(gè)電力系統(tǒng)中進(jìn)行智能化轉(zhuǎn)變的重要部分，在110kV變電站向智能化變電站進(jìn)行轉(zhuǎn)變時(shí)，變電站的電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)就能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)約人力資源的目的，實(shí)現(xiàn)人力資源的合理配置。并且智能化的變電站還能夠通過自身的自動(dòng)化系統(tǒng)能夠在人員的操縱下自動(dòng)化的進(jìn)行對電壓的合理變換，合理的配置電能，并且對整體的變電站運(yùn)行情況進(jìn)行合理的控制，使得變電站的運(yùn)行更加高效。因此，我們必須要對智能變電站的電氣自動(dòng)化進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)和研究，才能夠在逐漸的探索和試驗(yàn)中找出一條完美的110kV智能變電站電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)之路，完善和提高我國的智能變電站電器自動(dòng)化的設(shè)計(jì)水平，為我國經(jīng)濟(jì)騰飛打下基礎(chǔ)。

1 智能變電站的基本內(nèi)涵

智能變電站主要是通過將變電站的各種設(shè)施，與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，并通過各種智能設(shè)備來進(jìn)行組合和整理，進(jìn)行智能化控制電站的電力系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)將變壓器和每個(gè)等級的電壓電網(wǎng)的有機(jī)融合，最終達(dá)到合理的對電能的輸送和調(diào)配，并與其它的智能變電站形成一個(gè)有機(jī)的、智能的供電體系。智能變電站由數(shù)字化變電站演化而來，是一種新形式的變電站，它能夠?qū)崿F(xiàn)電力系統(tǒng)的智能化和自動(dòng)化，電力系統(tǒng)根據(jù)變電站的工作需求，達(dá)到對電網(wǎng)的實(shí)時(shí)控制和在線決策，是我國的電力系統(tǒng)的未來發(fā)展趨勢。

110kV變電站在我國的電力系統(tǒng)之中較多，且覆蓋的面積也較廣，因此110kV智能化電站的自動(dòng)化設(shè)計(jì)關(guān)乎著我國的國家電網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量。通過110kV智能化電站自動(dòng)化設(shè)計(jì)的研究和發(fā)展，能夠使企業(yè)的生產(chǎn)成本得到下降，提高企業(yè)的整體競爭能力，促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。為此，我們必須對110kV，智能變電站進(jìn)行電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)，才能夠確保變電站能夠保持穩(wěn)定的運(yùn)行和高效的工作效率。

2 110KV智能變電站的特點(diǎn)

2.1 實(shí)現(xiàn)了通信標(biāo)準(zhǔn)化

110kV智能變電站實(shí)現(xiàn)了智能變電站的通信標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，目前110kV智能變電站的網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn)是IEC61850。并且智能變電站的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)必須要使用高速以太網(wǎng)，其傳輸?shù)乃俾时仨毚笥?00Mb每秒，且每個(gè)設(shè)備都要配備與其自身對應(yīng)的通信接口，并且要嚴(yán)格的遵守中國的IEC61850的相關(guān)規(guī)定。而在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的邏輯功能方面，要通過占控層，間隔層和過程層三個(gè)部分來組成全站的網(wǎng)絡(luò)。其中，占空層的網(wǎng)絡(luò)撲拓結(jié)構(gòu)為單星型，主要使用常規(guī)工業(yè)級的工作組網(wǎng)絡(luò)并結(jié)合相關(guān)的交換設(shè)備來組成占空層的單以太網(wǎng)。對于常規(guī)的110kV電網(wǎng)系統(tǒng)來說，一般是采用光纖來進(jìn)行占空層的網(wǎng)絡(luò)接入，而在110kV智能變電站的自投網(wǎng)絡(luò)中，需要使用的網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備是常規(guī)工業(yè)級的。在GOOOSE的控制網(wǎng)中，使用的是IEC61850的工業(yè)級網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備，以構(gòu)成與主變相對應(yīng)的控制網(wǎng)。其中，需要采用GOOOSE技術(shù)來為相關(guān)交換設(shè)備提供支持。而過程層的網(wǎng)絡(luò)主要包括SV和GOOSE網(wǎng)，并且這兩種網(wǎng)絡(luò)需要保持物理獨(dú)立，網(wǎng)絡(luò)撲拓結(jié)構(gòu)都成星型。在進(jìn)行雙重化保護(hù)時(shí)，過程層的網(wǎng)絡(luò)也需要配置雙重化的，其在繼電保護(hù)點(diǎn)對點(diǎn)直跳、直采等情況時(shí)，需要保證上述兩個(gè)過程層網(wǎng)絡(luò)處于安全獨(dú)立狀態(tài)。通過實(shí)現(xiàn)110kV智能變電站的國際通信標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，使得該通信標(biāo)準(zhǔn)能夠?qū)χ悄茏冸娬鞠到y(tǒng)進(jìn)行定義，便于利用這一通信標(biāo)準(zhǔn)來連接不同的變電站的電氣設(shè)備。最終達(dá)到讓不同廠家，不同品牌的電氣設(shè)備都能夠相互配合、信息共享、相互操作，對于變電站運(yùn)行的通信效果有著相當(dāng)強(qiáng)大的增強(qiáng)作用。

2.2 實(shí)現(xiàn)了狀態(tài)的可視化

狀態(tài)可視化是指智能變電站通過內(nèi)部的電氣設(shè)備可以輕而易舉地對變電站的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測，并通過將電氣設(shè)備監(jiān)測到的變電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)傳輸給相關(guān)的專業(yè)分析系統(tǒng)，來更好地運(yùn)用相關(guān)參數(shù)及時(shí)的檢測智能變電站內(nèi)的運(yùn)行故障和內(nèi)部存在的潛在運(yùn)行故障。通過這種方式，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和相關(guān)的傳感器設(shè)備，能夠極大的減少智能變電站的故障幾率，也減輕了智能變電站內(nèi)部的工作人員的工作強(qiáng)度，使得智能變電站的人力資源得到更加合理的配置。智能變電站可以通過狀態(tài)可視化的特點(diǎn)，對存在問題的電氣設(shè)備進(jìn)行及時(shí)的檢修，讓檢修的工作人員能夠更加有針對性的進(jìn)行設(shè)備的檢修，降低電氣設(shè)備的維護(hù)成本和不必要的檢修，減少因電氣設(shè)備故障引發(fā)的停電的事故。最后使得，國家電網(wǎng)的整體運(yùn)行更加穩(wěn)定，能夠更好的保障人們的生活用電和工業(yè)用電。

2.3 實(shí)現(xiàn)了功能一體化

功能一體化特點(diǎn)在110kV智能變電站中主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先是集中化的系統(tǒng)功能，該功能可以通過全景數(shù)據(jù)的采集，來實(shí)現(xiàn)防止智能變電站操作人員錯(cuò)誤操作和檢測設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)的相關(guān)功能。特別是在使變電站采用了國際通用的通信標(biāo)準(zhǔn)IEC61850后，智能變電站開始逐步的實(shí)現(xiàn)了其自動(dòng)化系統(tǒng)的管理，所以能夠在自動(dòng)化管理系統(tǒng)之中實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的集中操作和控制，簡化了工作人員的操作步驟，增加了工作效率。其次，是集成化設(shè)備的功能，這項(xiàng)功能通過應(yīng)用了數(shù)字化測量和網(wǎng)絡(luò)化的控制，實(shí)現(xiàn)了采樣模塊兒和I/O接口的簡化，通過這種方式，能夠直接強(qiáng)化智能變電站的邏輯計(jì)算功能。就像保護(hù)監(jiān)控一體化裝置就使用了集成化設(shè)備的功能，就是憑借數(shù)字化測量和網(wǎng)絡(luò)化的控制來實(shí)現(xiàn)的。最后就是互動(dòng)化信息的功能，控制順序能夠?qū)崿F(xiàn)就地順序控制，并且能夠進(jìn)行對變電站的遠(yuǎn)程監(jiān)控。它能夠?qū)崿F(xiàn)間隔層的設(shè)備狀態(tài)的檢查和轉(zhuǎn)換，并且能夠進(jìn)行開關(guān)柜等相關(guān)的操作。且無功自動(dòng)分析控制電壓能夠，通過與智能變電站的自動(dòng)化控制系統(tǒng)相互融合，及時(shí)的采集相關(guān)的變電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并通過計(jì)算機(jī)軟件的運(yùn)算得出優(yōu)質(zhì)的方案，有效的實(shí)現(xiàn)電壓和自動(dòng)化的無功控制。

3 110kV智能變電站電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)

3.1 智能化一次設(shè)備設(shè)計(jì)

智能變電站的一次設(shè)備主要是數(shù)字傳感器和智能斷路器，其主要的作用就是來進(jìn)行變電站的運(yùn)行的檢查和保護(hù)。在對一次設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，我們需要將其更加智能化，使一次設(shè)備智能化得到延伸。對于一次設(shè)備的智能化安裝，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)具體的情況和需求來靈活的采取安裝方式，可以使用內(nèi)或外化的形式來，進(jìn)行一次設(shè)備的智能化延伸。給更加智能化的一次設(shè)備在電力運(yùn)行穩(wěn)定的情況下設(shè)置相關(guān)程度的界限，當(dāng)數(shù)據(jù)超出界限時(shí)，能夠讓工作人員得到及時(shí)的通知，或者使其內(nèi)部能夠自行的進(jìn)行簡單數(shù)據(jù)的分析和判斷，及時(shí)的止損，防止出現(xiàn)更大的危害。智能化一次設(shè)備能夠使其擁有更好的應(yīng)用性和適應(yīng)性，更好的保障智能變電站的穩(wěn)定運(yùn)行，為智能變電站的進(jìn)一步自動(dòng)化控制打下基礎(chǔ)。

3.2 PLC設(shè)計(jì)

PLC由于其抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、經(jīng)濟(jì)性價(jià)比高且安裝較為簡單，使得在110kV智能變電站電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)中PLC的應(yīng)用非常普遍。PLC控制系統(tǒng)能夠通過梯形圖編程或者是指令形式對110kV智能變電站進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)督和控制，能夠有效的讓智能變電站平穩(wěn)安全的進(jìn)行運(yùn)行，進(jìn)而促進(jìn)電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)。因此，PLC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對于智能變電站，電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)非常重要。同時(shí)，為了保障PLC系統(tǒng)的正常運(yùn)行，防止PLC設(shè)備出現(xiàn)損壞而導(dǎo)致的自動(dòng)化功能故障，應(yīng)該采購監(jiān)控設(shè)備的2/10的備用PLC設(shè)備，對損壞的PLC設(shè)備進(jìn)行及時(shí)的更換和處理，提高110kV智能變電站整體運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。

3.3 組態(tài)軟件的設(shè)計(jì)

組態(tài)軟件的核心內(nèi)容主要是控制系統(tǒng)的控制界面的設(shè)置，優(yōu)質(zhì)的組態(tài)軟件通過軟件的界面設(shè)置能夠，更好地發(fā)揮出自身應(yīng)有的效用，更直觀的顯示出智能變電站的各部分運(yùn)行狀態(tài)提高工作人員的工作效率。主要是在進(jìn)行PLC的配置工作之后，通過將組態(tài)軟件與PLC進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)用組態(tài)軟件進(jìn)行PLC的狀態(tài)和程序的設(shè)置，使其能夠相互銜接和融合，更好地發(fā)揮其自身應(yīng)有的作用。組態(tài)軟件在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要做好相關(guān)的界面和操作動(dòng)畫，并建立相關(guān)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫，做好應(yīng)有的數(shù)據(jù)分析功能和報(bào)警功能，才能夠更好的促進(jìn)智能變電站的電氣自動(dòng)化。尤其是組態(tài)軟件的報(bào)警功能，對于110kV智能變電站的正常運(yùn)行來說非常重要，如果智能變電站存在著某些異常情況，那么根據(jù)PLC和相關(guān)的傳感器反饋出來的數(shù)據(jù)，就可以及時(shí)的進(jìn)行有針對性的排查和處理，才能夠更好的保障變電站的運(yùn)行穩(wěn)定。最后，在進(jìn)行組態(tài)軟件的設(shè)計(jì)之后，還需要進(jìn)行組態(tài)軟件操作說明書的撰寫，只有清楚明白的撰寫操作說明書，才能夠更好的為操縱阻態(tài)軟件的工作人員給予相應(yīng)的指導(dǎo)，使其不會(huì)由于不懂得組態(tài)軟件的使用而造成智能變電站的運(yùn)行失常。

3.4 PLC與組態(tài)軟件的通信設(shè)計(jì)

PLC和組態(tài)軟件的通信設(shè)計(jì)十分必要，但是在現(xiàn)實(shí)情況中，可能會(huì)有相關(guān)的工作人員沒有能夠很好的了解相關(guān)的組態(tài)軟件和PLC之間的協(xié)議。那么在必要的情況下，相關(guān)的工作人員可以直接在PLC之中進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編程的設(shè)置，來實(shí)現(xiàn)二者之間的相互溝通和通信。為此我們可以看出，在110kV智能變電站自動(dòng)化設(shè)計(jì)之中，相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該重視一次設(shè)備和PLC的設(shè)計(jì)，使其能夠更的進(jìn)行相關(guān)的通信和數(shù)據(jù)交換，保障其能夠正常的進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，才能夠?qū)崿F(xiàn)智能變電站的電氣自動(dòng)化。同時(shí)，智能變電站的相關(guān)工作人員也需要進(jìn)行技術(shù)的培訓(xùn)，及時(shí)的和自動(dòng)化設(shè)計(jì)人員進(jìn)行溝通，了解其設(shè)計(jì)的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以便能夠更好地對建立的110kV智能變電站進(jìn)行使用。

3.5 直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)

直流系統(tǒng)在110kV智能變電站的電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)之中是重要的組成部分，它影響著整個(gè)智能變電站的電氣自動(dòng)化效果，如果其設(shè)計(jì)質(zhì)量不好，那么整體的智能變電站的電氣自動(dòng)化質(zhì)量就會(huì)降低。因此，在進(jìn)行直流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)之中，設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)實(shí)際情況來進(jìn)行直流系統(tǒng)的構(gòu)建，應(yīng)該采用一體化的電源設(shè)備來進(jìn)行直流系統(tǒng)的建造，這樣才能夠更好的提高直流系統(tǒng)的整體可靠性和安全性。其次，在進(jìn)行直流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和構(gòu)建時(shí)，電源的選擇應(yīng)該包含多種電源如380V/200V交流電源，逆變電源等。并且在一體化電源系統(tǒng)的構(gòu)建之中，設(shè)計(jì)人員還需要進(jìn)行中間的交流充電單元、交流、配電單元、ats雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)的相關(guān)方面的考慮才能夠進(jìn)行具體的一體化電源系統(tǒng)的構(gòu)建。直流系統(tǒng)的一體化電源系統(tǒng)需要采用分層分布架構(gòu)，各功能測控模塊采用一體化設(shè)計(jì)、一體化配置，各功能測控模塊運(yùn)行工況和信息數(shù)據(jù)采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約接入一體化信息平臺，電源各子單元分散測控和集中管理，實(shí)現(xiàn)對一體化電源系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測。最后，直流系統(tǒng)的蓄電池容量需要保證其能夠按照兩小時(shí)事故放電的時(shí)間來來進(jìn)行蓄電池的存放。通過這種方法，我們能夠得出整體的蓄電池容量大約在100至200AH，而這就要求每組蓄電池都應(yīng)該通過103或104個(gè)不設(shè)專電池的閥控式密封鉛酸蓄電池來組成，且其存放的位置應(yīng)該與其他變電站二次設(shè)備共同存放在變電站的控制室之中，并不需要進(jìn)行蓄電池式的單獨(dú)設(shè)計(jì)。

3.6 圖像監(jiān)視和安全預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

圖像監(jiān)視和安全預(yù)警系統(tǒng)主要是為了進(jìn)行110kV智能變電站的正常安全防范的工作。智能變電站的正常穩(wěn)定運(yùn)行，需要不受外界的打擾，如果有人蓄意破壞或者有動(dòng)物慎進(jìn)入110kV智能變電站的內(nèi)部，那么很可能就會(huì)造成智能變電站的內(nèi)部出現(xiàn)故障，無法保證自身的穩(wěn)定運(yùn)行。圖像監(jiān)視和安全預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可以將紅外線和探測器等相關(guān)的探測裝置安放到110kV智能變電站的四周，使其時(shí)刻保持著警戒狀態(tài)，提醒工作人員是否有外來人員或動(dòng)物進(jìn)入到安全范圍內(nèi)，讓工作人員有時(shí)間進(jìn)行驅(qū)趕和勸離。其次，在110kV智能變電站的入口和控制樓的四周，可以安放監(jiān)控?cái)z像頭來觀察是否有異常情況，并且應(yīng)該安排安保人員進(jìn)行監(jiān)控室的值守，防止異常人員和異常情況，對110kV智能變電站的正常工作進(jìn)行破壞。在外部安放攝像頭不足以保障其智能變電站的正常，安全還需要在內(nèi)部的控制室，蓄電池室等各個(gè)重要的裝置區(qū)安裝攝像頭，以保證沒有人在內(nèi)部進(jìn)行智能變電站的破壞，使智能變電站出現(xiàn)運(yùn)行故障。然后我們還要防止自然災(zāi)害對智能變電站可能造成的損害，如火災(zāi)和雷擊等相關(guān)自然災(zāi)害對智能變電站造成破壞，智能變電站的內(nèi)部應(yīng)該配有完善的消防設(shè)施和避雷裝置，防止自然災(zāi)害的降臨。最后，設(shè)計(jì)人員要確保便集中控制中心和調(diào)度室都能夠傳輸報(bào)警信號到安全保衛(wèi)部門，能夠做到及時(shí)的通知安全保衛(wèi)部門清除相關(guān)威脅智能配電站安全的隱患。

4 結(jié)語

綜上所述，110kV智能變電站是國家重要的電力保障設(shè)施，其承擔(dān)著維護(hù)國家電網(wǎng)的穩(wěn)定和安全運(yùn)行的基礎(chǔ)功能。隨著我們國家的經(jīng)濟(jì)日益發(fā)展和工業(yè)體系的不斷完善，我國的用電需求也在激增，這極大的考驗(yàn)了我國電力供應(yīng)的穩(wěn)定性和安全性，且同樣是我國變電站的重要考驗(yàn)。為了適應(yīng)國家現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展的需求，110kV智能化變電站的產(chǎn)生和發(fā)展是屬于順應(yīng)時(shí)代潮流的產(chǎn)物，它能夠更好地維護(hù)我國的電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定，合理的配置電力資源，節(jié)約人力，使我國的工業(yè)體系和居民生活得到更穩(wěn)定的發(fā)展。電力的穩(wěn)定關(guān)乎著國力的穩(wěn)定，110kV變電站的自動(dòng)化進(jìn)程關(guān)乎著國家的發(fā)展，也越來越受到人民群眾的關(guān)心和關(guān)注。而110kV智能變電站電氣設(shè)備自動(dòng)化設(shè)計(jì)人員需要嚴(yán)格的按照相關(guān)的設(shè)計(jì)要求和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行實(shí)際的勘察和精密的考量，從多角度入手，才能夠使110kV智能變電站自動(dòng)化技術(shù)和主流的應(yīng)用技術(shù)相結(jié)合，使其在科學(xué)合理的狀態(tài)下提高自身的效率，保障智能變電站的整體運(yùn)行穩(wěn)定。同時(shí)，變電站工作人員也要熟悉相關(guān)的工作要求和標(biāo)準(zhǔn)，提高自身的職業(yè)技術(shù)素養(yǎng)，做好110kV智能變電站的維護(hù)和使用。只有各方一起努力，實(shí)事求是，穩(wěn)步發(fā)展，才能夠用科學(xué)合理的方式提高整體的110kV智能化變電站的自動(dòng)化建設(shè)質(zhì)量，為我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步提供充足的電力。