談110 kV智能變電站設計

許小軍

摘? 要：智能變電站是當今電網發展的趨勢和方向，是智能電網的變電環節，是智能電網中最重要的基礎和支撐。簡要論述了110 kV智能變電站的設計要點，這對其應用具有非常重要的意義。

關鍵詞：110kV;智能變電站;電網發展;傳統變電站

中圖分類號：TM63? ????????????文獻標識碼：A?? ????????????文章編號：2095-6835（2014）23-0052-02

在智能變電站的設計過程中，會運用到先進、可靠、環保和集成的一系列智能設備。它最基本的特征就是保證全站信息數字化、信息共享標準化和通信平臺網絡化，將自動完成信息的測量、控制、計量、檢測等操作變為現實。基于當今智能變電站現有的智能化特點，結合與傳統變電站的比較，將類似的變電技術和變電站設計等內容綜合在一起，具體分析和探討了110 kV智能變電站設計中出現的問題。

1? 智能變電站與傳統變電站的比較

智能變電站最主要、最顯著的技術特征就是一次設備智能化、二次設備網絡化、運行管理系統自動化，具有符合IEC61850標準的通信網絡。隨著各種各樣智能化技術的不斷涌現，技術的發展使得傳統變電站也發生了巨大的變化，具體表現為：①一次設備智能化。這點主要取決于兩種設備，即數字互感器和智能斷路器。傳統的互感器無論是在絕緣性方面，體積、質量方面，還是在TV諧振或TA動態等方面，都與數字互感器有很大的差距。而智能斷路器是由智能控制裝置和電力電子技術構成的執行單元，它替代了常規、傳統的機械結構作為輔助開關和輔助繼電器，起到了非常重要的作用。②二次設備網絡化。它主要采用的是三層網絡結構，即過程層、站控層和間隔層。過程層又被稱為設備層，它的操作應當支持順序控制;站控層的功能高度集成，即可以在1臺計算機或是嵌入式的裝置中實現，也可以在多臺計算機或是嵌入式裝置中分布實現;間隔層通常是指繼電保護裝置和與測控裝置等相關的二次設備。這些層面的功能都非常強大。③與傳統的變電站相比，智能變電站的通信網絡是以IEC61850為標準的，無論是在規范、安裝、設計、制造方面，還是運行維護等方面，都有很大的進步。與傳統變電站相比，智能變電站極大地降低了作業成本。

2? 110 kV智能變電站設計

2.1? 關于智能化一次設備的選擇

在設計110 kV智能變電站時，要注重關于智能化一次設備的選擇。110 kV主變每一側應用的都是電子式互感器，而電子式互感器是經過細致的探討和計算選出的。無源電子式互感器的優勢和功能是相對比較強大的。例如光電式電流互感器，采用的是法拉第磁光效應原理，線性偏振光在通過處于磁場環境的介質時，其偏振方向會有所改變。它的旋轉角為：

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式（1）中：V——光學材料維爾德常數;

H——磁場的強;

l——光線通過的路徑。

當所設計的光路為閉合回路時，根據物理全電流定理可知：

.??????????????????????????????? （2）

也就是說，只要測量出法拉第旋轉角，就可以通過式（2）得出磁場強度，繼而求出磁場的電流。選擇這樣的智能化一次設備是因為它有強大的電磁兼容性能，并且不需要向傳感頭提供電源。另外，輸出方式選擇為光通信信號。關于其他設備的選擇和使用，一般的傳統設備就可以滿足其需要，同時配合智能終端，使其作為智能化一次設備的智能化接口，這樣就能滿足智能設備基本的功能要求。

2.2? 采樣就地數字化的設計

在110 kV智能變電站的采樣就地數字化設計中，采用的設計方式是將電子式互感器與常規的互感器相結合，使其成為一個單元，實現采樣就地數字化。在此設計中，應當考慮以下幾方面的問題，例如，計算和分析鐵芯、銅線等的使用量，最終才能決定選擇什么形式的互感器，實現智能變電站低碳環保的設計理念。通常情況下，電子式的互感器的優勢是體積比較小、抗飽和的能力較強、線性度較好等，能夠有效避免類似傳統互感器出現絕緣油爆炸、CT短線導致的高壓危險等一些缺陷性問題，而且還在很大程度上節省了金屬材料。另外，要想實現采樣就地數字化設計，還要考慮其中涉及到的技術是否先進，經濟優勢是否明顯，即其性價比是否合理，運行、操作是否合理、簡便等，從而選擇最有力、最合適、最科學的互感器。當然，在作出選擇之前，要合理、細致、科學地比較多種產品的屬性，之后再作定奪，以實現采樣就地數字化設計的最終目的。

2.3? 相關網絡構架方案

網絡構架方面的設計應當使用高速的以太網來實現，它的傳輸速率不能低于100 Mb/s，而且還要保證所有的設備都有其專屬的、相應的通信接口，規約應當支持IEC61850.從邏輯功能上看，整個網絡的構架是由3個層面組成的，分別是站控層、過程層和間隔層。在設計站控層的網絡拓撲時，采用的結構為單星型，它的交換設備采用的是常規的工業級工作組，從而構成站控層單以太網;過程層是由采樣數據網和GOOSE網構成的，這兩個結構在物理上呈現出相互獨立的態勢，其采用的拓撲結構與站控層類似，都應當是星型的。GOOSE控制網要符合IEC61850標準，并且要是工業級別的網絡交換設備，這樣才能構成針對主變的相關形式的控制網。另外，由上述規定型號構成的GOOSE控制網，它的工業級網絡交換設備還必須要支持GOOSE技術。在保護雙重化時，相應的設計內容要滿足雙重化配置的過程層網絡，繼而滿足繼電保護點對點直跳、直采，滿足繼電保護雙重化的配置在兩個過程層網絡中完全獨立的原則。

3? 結束語

總而言之，在110 kV智能變電站的設計問題上，最突出和顯著的問題有以下兩方面：①電子式互感器輸出時應用的標準規約問題，必須要保證二次輸出的規約是基于IEC60044-8的FT3。②在設計過程中，要充分考慮電壓互感器的輸出、電度表的配置和保護輸入等多個問題的特殊性。另外，關于110 kV智能變電站的設計問題，整個工程要協調完成，盡可能讓調試單位的人員提前進入工程。這樣做的目的是，在設計過程中就解決其中存在的技術問題，使整個設計、操作過程更為穩妥，從而順利完成現場調試工作。

參考文獻

[1]陳文中.數字化變電站全光纖電流互感器準確度校驗[J].華東電力，2009（12）：22-28.

Smart Talk 110 kV Substation Design

Xu Xiaojun

Abstract： Intelligent substation is the trend and direction of development of today's power grid， smart grid substation areas， is the most important smart grid infrastructure and support. Briefly discusses the 110 kV substation intelligent design points that its application has very important significance.

Key words： 110 kV; intelligent substation; grid development; traditional substation