智能變電站與電動(dòng)汽車充電站的一體化設(shè)計(jì)與實(shí)效性分析

李華橋

深圳市鵬電躍能能源技術(shù)有限公司

智能變電站與電動(dòng)汽車充電站的一體化設(shè)計(jì)與實(shí)效性分析

李華橋

深圳市鵬電躍能能源技術(shù)有限公司

隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)逐漸展開一體化的進(jìn)程。由于我國(guó)對(duì)電動(dòng)汽車的需求日益增大，推進(jìn)智能變電站與電動(dòng)汽車充電站的一體化發(fā)展具有關(guān)鍵作用，不但可以有效節(jié)省投資成本，還能在有效空間內(nèi)滿足用戶對(duì)供電的要求。本文將以智能變電站與電動(dòng)汽車充電站的實(shí)際情況為基礎(chǔ)，對(duì)智能變電站與電動(dòng)汽車充電站一體化的設(shè)計(jì)思路進(jìn)行探索，并詳細(xì)分析其實(shí)效性，以期能夠?yàn)槲覈?guó)智能電網(wǎng)建設(shè)提供有效的參考。

變電站；電動(dòng)汽車充電站；一體化

隨著2009年“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”這一發(fā)展戰(zhàn)略的提出，我國(guó)已經(jīng)正式展開智能電網(wǎng)建設(shè)的實(shí)施。在智能電網(wǎng)建設(shè)中，特高壓電網(wǎng)為其主要網(wǎng)架，用來協(xié)調(diào)各級(jí)電網(wǎng)運(yùn)行，使我國(guó)電網(wǎng)逐漸趨向信息化和自動(dòng)化，從而使智能電網(wǎng)的“電力流、業(yè)務(wù)流、信息流”一體化建設(shè)趨于完善。現(xiàn)在，隨著電動(dòng)汽車的需求增大，智能變電站與電動(dòng)汽車充電站一體化逐漸成為一種新型的供電模式，在一體化設(shè)計(jì)中，對(duì)于一次設(shè)備，其設(shè)計(jì)方案主要是以三繞組電力變壓器為基礎(chǔ)；對(duì)于二次設(shè)備，其設(shè)計(jì)方案則主要以IEC61850國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，然后對(duì)其實(shí)效性進(jìn)行分析，從而促進(jìn)我國(guó)智能電網(wǎng)一體化的發(fā)展。

一、智能變電站與電動(dòng)汽車充電站一體化設(shè)計(jì)

電動(dòng)汽車充電站中主要有充電系統(tǒng)、供電系統(tǒng)等日常運(yùn)行所需的系統(tǒng)配置；而作為電動(dòng)汽車充電站的主要供電來源，智能變電站的組成主要有一次設(shè)備與二次設(shè)備兩部分。在電動(dòng)汽車充電站中，供電系統(tǒng)主要功能是為充電設(shè)備提供電源，其開關(guān)、線路、變壓器、檢測(cè)、控制、保護(hù)等裝置主要分為一次裝備和二次裝備，供電系統(tǒng)電力來源主要來自智能變電站。因此，在智能電網(wǎng)一體化設(shè)計(jì)中，主要從一次裝備與二次裝備兩個(gè)方面的一體化來展開的。

1、一次裝備一體化設(shè)計(jì)

一次裝備一體化設(shè)計(jì)主要是對(duì)智能變電站的一次設(shè)備和電動(dòng)汽車充電站的供電設(shè)施的整合。在其一體化設(shè)計(jì)中，通過三繞組三相電力變壓器來實(shí)現(xiàn)智能變電站中變壓器的整合，使其高壓測(cè)出線成為上一級(jí)的電源接入點(diǎn)，中壓測(cè)出線為中壓配電網(wǎng)供應(yīng)電力，低壓測(cè)出線將直接作用于電動(dòng)汽車充電站充電工作與智能變電站供電工作，從而使一次設(shè)備的一體化設(shè)計(jì)中能夠科學(xué)合理分布智能變電站與電動(dòng)汽車充電站結(jié)構(gòu)的同時(shí)，還能有效減少整體電網(wǎng)的建筑面積，進(jìn)而大大減少了一次設(shè)備的投資經(jīng)費(fèi)。

2、二次裝備一體化設(shè)計(jì)

二次裝備一體化設(shè)計(jì)主要是整合智能變電站與電動(dòng)汽車充電站的二次裝備，構(gòu)建一體化的通信系統(tǒng)，在二次裝備一體化設(shè)計(jì)中，以IEC61850國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，通過先進(jìn)的二次設(shè)備，基于原來的一體化通信系統(tǒng)，將智能變電站與電動(dòng)汽車充電站的監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)以及計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)通平臺(tái)一體化的目的，對(duì)智能變電站和電動(dòng)汽車充電站的信息共享功能大大提升［1］，從而能夠有效提高我國(guó)智能電網(wǎng)一體化整體的信息化、自動(dòng)化和智能化水平，進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)智能電網(wǎng)的發(fā)展。

二、一體化實(shí)例以及實(shí)效性分析

1、智能變電站與電動(dòng)汽車充電站一體化實(shí)例

以某地區(qū)為例，其近期負(fù)荷為35MW，遠(yuǎn)期負(fù)荷為50MW，根據(jù)本地區(qū)的負(fù)荷增長(zhǎng)，以60輛電動(dòng)公交車充電量為標(biāo)準(zhǔn)，分析智能變電站與電動(dòng)汽車充電站的一體化的設(shè)計(jì)思路。

1.1一次裝備設(shè)計(jì)

使用兩臺(tái)三繞組三相變壓器，線路變壓器組接線為雙回路電源電纜進(jìn)線的66kV側(cè)主接線，其中66kV側(cè)使用組合電器設(shè)備。在10kV側(cè)，通過單母線分段接線方式，以24回為出線間隔，返出全部電纜。此外，在10kV母線上通過分組投切的方法裝置兩組務(wù)工電容補(bǔ)償配置，并在10kV每段母線上安置一組消弧線圈與接地變壓器裝置。

1.2二次設(shè)備設(shè)計(jì)

在二次設(shè)備一體化設(shè)計(jì)中，以IEC61850國(guó)際通信標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，以“三層兩網(wǎng)”為結(jié)構(gòu)，開放一體化通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。其中“三層”包括間隔層、站控層和過程層。在站控間隔層以單星形網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)為結(jié)構(gòu)，通過電壓間隔對(duì)過程層進(jìn)行分區(qū)。對(duì)66kV間隔使用直采網(wǎng)跳的模式，對(duì)10kV、0.4kV間隔則使用三網(wǎng)合一的模式。站控間隔層的網(wǎng)絡(luò)選擇SNTP對(duì)時(shí)方式，過程層則選擇B碼對(duì)時(shí)方式，最后，剩下的皆使用IEEE 1588對(duì)時(shí)方式［2］。

1.3站內(nèi)布局設(shè)計(jì)

在一體化站內(nèi)布局設(shè)計(jì)中，具有兩個(gè)分區(qū)：智能變電站及其附屬房間、電動(dòng)汽車充電站廠房區(qū)。智能變電站主要有兩層結(jié)構(gòu)，第一層主要設(shè)有散熱器室、電池維修間、66kV變壓器室、66kV組合電器室、66kV消弧線圈室等，第二層主要有監(jiān)控室、工作間、10kV電容器室、10kV消弧線圈室、休息室等附屬房間。而對(duì)于在電動(dòng)汽車充電站廠房區(qū)，主要設(shè)有各工作系統(tǒng)的裝置。

2、一體化設(shè)備整合實(shí)效性分析

2.1一次裝備設(shè)計(jì)的實(shí)效性

在一次裝備一體化設(shè)計(jì)中，三繞組變壓器的使用大大減少了10kV變壓器和10kV電源電纜，增加了其經(jīng)濟(jì)效益。而且，電動(dòng)汽車充電站中的開關(guān)柜也相應(yīng)減少了12面左右，還減少了監(jiān)控和遠(yuǎn)動(dòng)裝置的數(shù)量，減少設(shè)備的同時(shí)，使設(shè)備維護(hù)管理工作量也相應(yīng)減少，在一定程度上節(jié)省很多投資成本，大大提高了一次設(shè)備的實(shí)效性。

2.2二次設(shè)備設(shè)計(jì)的實(shí)效性

通過66kV智能變電站一體化系統(tǒng)的實(shí)施，在保證其緣由功能的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了全站的監(jiān)控系統(tǒng)、消防系統(tǒng)等功能，豐富了聯(lián)動(dòng)功能，而且還實(shí)現(xiàn)模擬量、視頻信號(hào)、開關(guān)量等功能的實(shí)時(shí)操作，大大提高了信息的實(shí)用性，促進(jìn)電網(wǎng)通信系統(tǒng)的發(fā)展。

2.3站內(nèi)布局設(shè)計(jì)的實(shí)效性

通過對(duì)站內(nèi)布局一體化的設(shè)計(jì)，直接節(jié)省智能變電站的占地空間，實(shí)現(xiàn)智能化要求，使各個(gè)操作室的安排更加科學(xué)合理，具有人性化，在方便智能變電站與電動(dòng)汽車充電站日常工作運(yùn)行的同時(shí)，提高了工作效率，節(jié)省了大量的投資成本。

綜合以上，根據(jù)具有變電、充電、換電等功能的一體化電網(wǎng)設(shè)計(jì)，基于一次裝備與二次裝備的一體化技術(shù)設(shè)計(jì)以及一體化布局設(shè)計(jì)，提出了具體的智能變電站與電動(dòng)汽車充電站一體化措施，并對(duì)其的實(shí)效性進(jìn)行全面的分析，從而推動(dòng)智能變電站與電動(dòng)汽車充電站的一體化發(fā)展，使智能變電站和電動(dòng)汽車充電站一體化建設(shè)能夠滿足人們對(duì)電力供應(yīng)的需求，減少了供電站的占地面積和投資成本，促進(jìn)我國(guó)智能電網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展，并對(duì)城市建設(shè)征地困難等問題提供一定的緩解作用。

［1］孫峰，張幼明，黃旭.智能變電站與電動(dòng)汽車充電站一體化設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究［J］.東北電力技術(shù)，2012，08：1-5.

［2］孫峰，禹加，張幼明，程緒可，董鶴楠.智能變電站與電動(dòng)汽車充電站一體化設(shè)計(jì)［J］.電氣應(yīng)用，2013，S2：592-596.