東明董莊110kV智能變電站的設計研究

楊健

【摘 要】智能電網是電網發展的趨勢和方向，并且現在已經上升到國家戰略的高度上。智能變電站是智能電網的變電環節，是堅強智能電網的重要基礎和支撐。電網建設設計是龍頭，智能變電站的設計直接決定了智能變電站的建設水準和技術水平，對智能變電站設計進行系統研究，形成技術先進經濟合理的智能變電站設計方案，對智能變電站建設有著重大意義，也可為智能電網的發展打下良好的基礎并積累寶貴的經驗。東明董莊110kV智能變電站設計研究針對典型的110kV變電站規模，以國家電網公司東明縣供電公司董莊110kV智能變電站為例，通過考察了解掌握目前智能變電站相關關鍵技術的發展狀況，從經濟技術先進性合理性和工程實用性等多方面進行研究比較，選擇合適的技術應用到變電站設計當中，形成技術先進、經濟合理的適合智能電網發展現狀的110kV智能變電站設計方案。

【關鍵詞】智能變電站；在線監測；設計方案

1 智能變電站設計研究的價值和意義

智能變電站的概念是從數字化變電站發展而來的，數字化是智能變電站的基礎，變電站的數字化是指變電站內一、二次電氣和保護裝置均應實現數字化通信，并具有全站統一的數據建模及數據通信平臺，在此平臺的基礎上實現智能裝置之間的互操作性。變電站數字化的概念中全站統一的數據建模是基于IEC61850標準。IEC61850標準的技術優勢在于：（1）標準規范一致性，IEC61850標準在MMS的基礎之上建立一套適用于電力系統的通信接口ACSI，符合IEC61850標準的各個廠家產品可以非常方便的實現互操作。（2）簡單直觀，IEC61850標準中每個數據均自帶名字和數據類型，避免了傳統規約中使用點號和數據包類型號帶來的混淆。同時借鑒了面向對象編程思想，是用戶可以更加簡單直觀的讀懂裝置所傳遞的信息。（3）規約調試的工作量減少。IEC61850強調了一致性測試，理想情況下各個不同廠家裝置及后臺系統可以無縫組網，實現互操作性。

2 國內外智能變電站的概況和發展趨勢

現在我國智能變電站建設已進入了試點啟動階段，部分智能化變電站試點已建成投運部分正在建設當中，智能變電站的建設運行經驗正在不斷的積累，而智能變電站相關的關鍵技術和產品也在不斷地發展和完善之中。

進入21世紀以來，國內外電力行業、研究機構和企業展開了一系列研究與實踐，對未來電網的發展模式進行了積極的思考和探索。智能電網的理念逐步萌發形成，成為全球電力工業應對未來挑戰的共同選擇。建設智能電網，對于保障能源安全、應對氣候變化、促進節能減排、發展低碳經濟、提高服務水平具有重大意義，是優化電源結構、開發利用清潔能源的迫切要求，是滿足經濟社會可持續發展要求的重大選擇，是電力工業科學發展的具體實踐。

3 東明董莊110kV智能變電站的設計方案

本課題選擇東明董莊110kV智能變電站作為設計研究對象，選取具有普遍性和代表性的110kV變電站接線方式和建設規模為設計條件進行設計研究。

具體設計條件為：

3.1 工程性質

新建110kV智能變電站工程。

3.2 電壓等級

110±8×1.25%/38.5±2×2.5%/10.5 kV。

3.3 工程概況

3.3.1 工程建設規模

主變規模：本期2臺、最終2臺50MVA。主變戶外布置。

出線規模：110kV本期2回，最終2回架空出線；35kV本期8回，最終8回電纜出線；10kV本期16回，最終16回電纜出線。

無功配置：10kV電容器本期配置2組*（4+4）Mvar，遠景同本期。

3.3.2 工程設想

主接線型式：110kV采用內橋接線，本期一次建成；35kV采用單母線分段接線；10kV采用單母線分段接線。

3.3.3 主設備選型

1）主變壓器型式為有載調壓自冷三繞組變壓器。

2）110kV采用戶內GIS組合電器，架空進線。

3）35kV采用戶內中置式開關柜。

4）10kV采用戶內中置式開關柜。

5）10kV消弧線圈采用戶內消弧線圈接地變成套裝置。

6）10kV電容器采用戶內并聯電容器成套裝置。

3.3.4 短路電流水平

各電壓等級的設備短路電流選擇如下：

110kV電壓等級：40kA；

35kV電壓等級：25kA；

10kV電壓等級：主變及分段31.5kA、出線25kA。

3.3.5 課題主要內容

1）根據設計條件，經過多方案比較確定平面布置。

2）研究選取適合設計條件和平面布置方式的電子式互感器的形式。

3）研究適合設計條件和平面布置方式的智能一次設備實現方式。

4）研究優化適合設計條件和平面布置方式的智能變電站自動化系統網絡結構和設備配置。

5）研究智能變電站高級應用的實現方式。

6）根據研究結果優化平面布置，形成完整的110kV智能變電站設計方案，編寫設計文件，繪制設計圖紙，所有圖紙達到初步設計深度要求。

3.3.6 研究的途徑與方法

1）通過查閱文獻資料、向生產廠家和用戶進行調研等方式了解掌握智能變電站相關關鍵技術和產品的發展狀況、應用情況、產品價格等資料。

2）根據掌握的資料，結合設計條件從技術先進性和經濟合理性方面對智能變電站相關技術和產品進行多方案比較分析，根據分析結果選用適合的技術和產品應用到課題的設計方案中來。

3）根據相關設計規程和標準開展東明董莊110kV智能變電站設計工作，形成設計方案。

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[責任編輯：丁艷]