110kV變電站智能化改造的研究

李俊良 劉奇 張婷婷

摘 要：智能變電站是組成智能電網的重要節點，具有符合IEC61850標準、一次設備智能化及二次設備網絡化的特征，且與常規變電站相比，具有維護簡便性、系統經濟性及可靠性的優點。為此，文章結合實際案例，淺析110kV變電站的智能化改造。

關鍵詞：110kV變電站；智能化改造；一次設備；二次設備

1 案例介紹

某110kV變電站屬于綜合自動化變電站、地區終端無人值守變電站。自2001年建成投入使用以來，此變電站已投運14年。為了適應地區經濟的發展，需對此110kV變電站進行智能化改造，即更換站內低可靠性的設備，以提高變電站運行的可靠性。10kV采用中性點通過消弧線圈接地，同時配有2臺布設在2段母線上的消弧線圈裝置，詳見表1。此110kV變電站屬于戶外AIS變電站，站區北側以軟母線半高型方式布置有110kV配電裝置；站區中央戶外布置有2臺變壓器；站區南面2層電氣綜合樓的底樓為二次設備房及10kV配電裝置室；二樓為二次設備室、電容器室及輔助房間。根據該110kV變電站的實際情況，為了適應地區經濟的發展，現決定對其進行智能化改造。

表1 某110kV變電站的建設規模

2 110kV變電站的智能化改造

2.1 一次設備的智能化改造方案

2.1.1 電氣主接線

此110kV變電站屬于地區終端無人值守變電站，站內共有2臺容量為50MVA的變壓器；電源端采用雙回110kV進線；110kV系統采用內橋接線。10kV系統共設12回出線，同時配有4組容量為4800kvar的電容器，具體分布在主變低壓2段母線上（母線之間用分段開關連接），以用于無功補償。依此情況，此次改造決定保留原有的接線方式，僅以中置式程序化開關柜替換10kV開關柜，同時換掉110kV隔離開關。

2.1.2 一次設備的選型

（1）110kV隔離開關的選型。此110kV變電站內的110kV隔離開關共有10組，且僅主刀實行電動操作或地刀實行手動操作；僅站內斷路器實行遙控操作或隔離開關實行現場操作。根據《變電站智能化改造技術規范》及《無人值守變電站和監控中心技術導則》的規定，此110kV變電站需具備順控功能、地刀需具備電動操作功能，以滿足遙控條件，從而提高變電站戶外操作的可靠性及安全性。從技術層面來講，雖然該110kV變電站所用的隔離開關尚未到運行年限，但與現在的產品相比，其綜合性能卻相當低下，因此決定不采取大修部分構件的方式，即整組更換掉隔離刀閘的主、地刀。總之，整組更換隔離開關的方式對實現設備可靠性的提高、設備運行維護工作量的減少及設備全壽命周期成本的降低具有重要作用。根據此110kV變電站一次系統的配電型式，決定進行下列改造，即110kV隔離開關選取雙柱水平旋轉式；主、地刀實行電動操作及遙控操作。

（2）10kV開關柜的選型。此110kV變電站的10kV開關柜選用的是老式GGX型固定式開關柜，此種開關柜的旋轉式隔離開關操作機構具有可靠性低、操作隱患多、易卡澀及運行維護難度高的缺點，因此與變電站的智能化發展要求極不適應。為此，根據此次智改的停電條件，決定同時實行技改更換，以減少停電時間及節省資源。此外，本工程屬于改造站，即10kV配電室空間具有較大的裕度，因此決定選用鎧裝中置式開關柜，同時在柜內配備真空斷路器。開關柜的智能化技術分為二次回路智能化、在線監測功能兩類。該110kV變電站的智能化改造應以常規中置柜為基礎增加智能化功能，以提高設備運行的安全可靠性及維護控制的簡便性。根據上述兩種智能化技術的具體特征，本工程決定將重點落在“控制智能化”上，即斷路器的手車、地刀均設電動機驅動裝置，同時在開關柜內試驗斷路器手車，如此斷路器手車在工作位置與隔離位置之間可實現電動推移，且地刀可實現電動操作；在開關柜上增加一體化裝置的順控功能，以實現10kV開關柜運行-熱備用-冷備用-線路檢修的一鍵式遠方操作，從而提升開關設備的自動化程度。此外，通過加裝傳感器與監測單元配合來實現開關柜的在線監測功能。根據反事故的相關要求，大電流柜的溫升監測有待加強，即將紅外在線測溫裝置裝設在主變進線柜及母線分段上。除上述內容外，一次設備還需加裝狀態監測單元，此乃一次設備智能化改造的重要內容，但限于篇幅，本文不做詳細闡釋。

2.2 二次系統的智能化改造

2.2.1 主變壓器保護配置方案的甄選

智能化變電站對繼電保護配置原則的確定過程，應對繼電保護的“四性”、過程層合并單元及智能終端的配置、二次設備的布置方式等進行綜合考慮，同時根據《智能變電站繼電保護技術規范》的要求，該110kV變電站具體采用下列變壓器配置方案：主變保護選用2套集合主后備功能配置。在低壓側，2套保護的范圍均取自該側開關CT的合并單元，因此低壓側合并單元應采用雙套配置；在高壓側，第1、2套保護的范圍分別取自套管流互的合并單元、內橋開關與進線開關流互的合并單元，因此110kV進線開關、內橋開關及套管的合并單元全部采用單套配置。

2.2.2 綜合自動化設備中的配置

變電站層的主機兼操作員站、高級應用平臺、遠動主機及故障錄波與網絡分析一體化裝置全部采用單套配置，同時主機兼操作員站及高級應用平臺均加裝UNIX操作系統。該110kV變電站采用間隔式的保護測控一體化裝置，即110kV線路間隔（配置1套測控裝置）、110kV內橋間隔（配置1套保護測控一體化裝置）、主變間隔（配置2套保護：高壓側差動電流配置接套管CT的保護測控一體化裝置）、110kV母線設備（共用1套110kV公用測控裝置）等。110kV線路、母線PT、內橋、主變均間隔配置1套智能組件，以實現各間隔常規CT的數字化測量及開關與刀閘設備的控制網絡化，同時在主變10kV側采用智能組件雙套配置，且將其安裝在10kV開關柜上。站內站控層與間隔層分別配置1臺MMS網用中心交換機（100M、22個電口、4個光口），以實現在二次設備室內接入站控層及間隔層設備，同時與10kV配電室交換機經光纜實現連接。過程層配置4臺寬帶GOOSE交換機（100M、9口），且與MMS網用中心交換機組成一面柜。二次設備室內及通向戶外的網絡通信介質分別采用屏蔽雙絞線、光纜，而采樣值與GOOSE等采用光纖實現信息傳輸。除此以外，該110kV變電站自動化系統也配置有時間同步系統、電子式全光口電能表及電能采集裝置，以支持站內電能數據的遠傳。

3 結束語

文章根據此110kV變電站的實際情況及智能化變電站的改造要求，分別就站內一次、二次設備提出了具體的智能化改造方案。研究表明，本次智能化改造對提高此110kV變電站的效能具有重要作用，從而推動地區經濟的發展。

參考文獻

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