淺談110kV智能變電站的設計

柯賽

摘 要：隨著信息技術發展，電力系統也向智能化方向快速發展，智能變電站作為當前變電站發展的一個趨勢。文章針對智能變電站的基本結構、技術特點，對110kV智能變電站的設計要點進行了詳細的分析，并且結合有關的工程實例對其相關的設計方案進行了研究。

關鍵詞：110kV；智能變電站；設計

為進一步提高電力系統運行的安全性和穩定性，當前變電站發展的過程當中，許多設施設備逐步向自動化、智能化發展，這些也是實現智能電網的基礎和前提。通過運用智能化設備，智能變電站可以有效實現對電網的智能調節和實時控制，確保電網的正常運行，它高效提升了電力系統的安全性、穩定性，為此工作人員必須要予以高度關注。

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代化智能設備及其相應的組合和處理，使得信息共享標準化、通信平臺的網絡化以及變電站信息的數字化得以實現，同時能夠對電力網絡的運行進行自動控制、檢測、采集、測量以及保護等，并根據實際要求，對輸配電網進行在線決策分析、協同互動以及實時控制等，從而真正實現與周圍變電站交流互動。

1.2 智能變電站的基本結構

通常情況下，就物理結構而言，智能變電站可以分為智能化一次設備和網絡化二次設備；就系統功能而言，智能變電站可以分為過程層、間隔層以及站控層，其中過程層設備主要由變壓器以及斷路器等一次設備和相關的智能組件構成，間隔層設備主要由計量設備、測控設備等相關接入轉化設備構成。而站控層則主要是由防誤閉鎖系統、保護信息管理系統、監控系統、火災報警系統等組成。

1.3 智能變電站的技術特點

1.3.1 中端分級控制設備技術

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

1.3.2 引用設備控制端

智能變電站通過計算機的引用設備控制端來實現整個系統的運維工作，總體而言，計算機的終端系統具有高智能化的運作大腦們能夠根據監測設備的實際運行情況進行再次運作，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 光纖技術的電力裝置集成化

利用先進的科學光纖技術對相關局域網監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據傳輸變得更加的可靠穩定，實現信息化的自由傳播，這不僅能夠使得變電站的電能管理及監測更為集中化，也能夠使得設備空間及安裝成本得到節約。

1.3.4 局部全局的智能控制

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

2 智能變電站的設計要點

2.1 對智能化一次設備進行選擇

（1）依據工作需要，在110kV智能變電站主變側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的方式進行連接，與其他的相比而言，它有著較短的維護周期，且閉環控制技術能夠確保自身有著較大的精準度和動態范圍。此外，部分一次設備還能夠確保原來設備不變，將其智能化接口作為智能終端，能夠有效實現電力系統的運行要求。

（2）使用中置式真空開關柜對l10kV電力系統進行配電，在各自的開關柜上統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外匹配智能終端，不需要對每個出線柜都予以相關配置。

2.2 構建網絡構架

有效運用高速以太網絡，能夠大大提升系統數據的傳輸速率，使其速率超過100Mb/s，同時所有設備支持IEC61850規約且都有相應的通信接口，依據邏輯功能，則可以將網絡劃分為三個不同的層次，即間隔層、過程層和站控層。

過程層網絡可以分為采樣數據網和GOOSE網，從物理特性方面看，其網絡結構為星型拓撲，兩者之間相互獨立。站控層網絡拓撲選取的單星型結構。GOOSE控制網的相應設備必須支持GOOSE技術，且符合IEC61850規約。針對雙重化的系統保護特殊要求，對于有關的過程層網絡為雙重化配置必須要確保。在進行構建網絡時，應該堅持雙重化配置的兩個過程層完全獨立的網絡原則，滿足繼電保護的相關要求，從而使得電力系統的安全有足夠的保證。

3 智能變電站的設計方案

3.1 某智能變電站工程的概況

某智能變電站的設計電壓等級為110kV，是全戶內終端變電站，目前擁有12回10kV出線，1回110kV出線，設計規劃為2臺，50K～A變壓器1臺。該變電站僅有一座生產綜合樓，規模較小，使用的是GIS組合電器和開關柜設備。

3.2 智能化一次設備

根據智能變電站設計以及應用等相關要求，在滿足經濟性、可靠性的前提下，采取一些有效的措施對智能化一次設備進行選擇，同時配備相應的傳感器以及智能終端等設備，逐步將以往的一次設備轉換成現代化的智能一次設備。

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

（2）對110kV進線側以及內橋側進行智能化改造，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的互感器，比如說羅氏線圈電子式電流互感器。

（3）設置變電站智能開關。在對110kV進行安裝時，可以運用就地開關柜的多功能裝置實現測控、計量以及相關的保護功能，并通過對斷路器狀態的分析、監測和采集等方式，有效實現對110kV斷路器的管控。

（4）對于智能變電站而言，還可以使用在線統一的監測系統，信號的傳輸通過電纜得以實現，連接傳感器信號與間隔智能單元，從而有效實現對在線數據信息的監測和采集，確保系統的穩定性與安全性。

3.3 智能變電站系統的優化設計

（1）間隔層

優化設計變電站系統時，可以直接連接110kV設備與站控層中心交換機。與此相比，單星型網絡拓撲結構是110kV間隔設置時必須要做的工作，此時通過光纖能夠有效實現與站控層網絡的合理連接。

（2）過程層

間隔層和過程層設備均屬于就地一體化設計，大大簡化了網絡結構，可以直接取消過程層網絡，從而使得成本得以節約。

（3）站控層

選取單星型結構的站控層網絡結構，進行構建時需要根據MMS、SNTP合一的形式，在滿足智能化功能要求的前期下，適當減少成本和設備投資。同時，還需要結合該變電站的實際情況，配置兩臺24口站控層以太網的交換機，以此來滿足該變電站的長遠發展以及實際需求。

4 結束語

就目前而言，國內智能變電站仍處于起步階段，需要進一步的分析和應用，特別是在對110kV智能變電站進行設計時，還需要進一步提升一次設備兼容技術、傳統變電站自動化系統以及計算機保護裝置等技術水平。所以，我們需要依據電力行業發展的實際情況，逐步實現對智能變電站的推廣工作。