淺析110kV智能變電站設計

貴州頂效開發區陽光電力有限公司 何秀媛

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淺析110kV智能變電站設計

貴州頂效開發區陽光電力有限公司 何秀媛

【摘要】與傳統的變電站相比，智能變電站在自動化、節能環保方面有很大的優勢，已經成為電力行業重要的發展方向。本文主要以110kV智能變電站作為研究對象，根據實例對110kV變電站的設計進行了探究，并且對變電站的可靠性進行了分析，以期促進智能變電站的推廣和應用。

【關鍵詞】110kV智能變電站；設計；可靠性

0　引言

隨著社會經濟的快速發展，人們對于電力資源的需求量日益增加，為了促進電力行業的發展，必須加強智能變電站建設，保障其正常運行。通過智能變電站能夠對電網進行智能化調節和控制，減少運行人員，也能夠節約用地和電纜的使用，對于變電站設計至關重要。

1　智能變電站概述

1.1智能化變電站的概念

在智能變電站設計中，廣泛使用先進、環保的智能化設備，可靠性較高。智能變電站的智能化建設標準為信息數字化、通信網絡化，并且可以實現信息共享，對于數據信息能夠進行實時采集、分析和控制，而且還具有較好的監測能力。

1.2智能化變電站結構組成

智能化變電站主要是由站控層、間隔層、過程層所組成的。

（1）站控層。站控層由很多系統組成，包括監控系統、通信系統等等，通過站控層，有利于對變電站設備進行監控、數據采集、電能采集、信息管理保護等等。

（2）間隔層。間隔層最為重要的組成設備是二次設備，主要包括監控設備、繼電保護設備、IED設備等多種形式。在變電站的實際運行過程中，間隔層可以在間隔設備方面發揮作用，這樣才能實現控制器、傳感器以及遠方信息輸入的輸出。

（3）過程層。過程層的主要組成設備是一次設備以及智能化構建，具體包括電壓、電流互感器、斷路器設備。與此同時，還需要一些智能電子設備，包括合并單元、智能終端等等。

2　110kV智能變電站設計要點及其案例分析

2.1110kV智能變電站設計要點

2.1.1一次設備智能化

智能變電站主要是運用電子式互感器，并且使用光纖傳輸信號，而其他設備依然沿用傳統的變電站設備形式。在設備接口方面，智能化接口可以使用智能終端設備，更好的發揮智能化功能，合理控制智能變電站的配電。所以互感器的選擇則至關重要。

2.1.2二次設備網絡化

現階段，在智能變電站自動化系統設計中，IEC61850標準最為完善，能夠體現出網絡化和技術化這雙重技術。早在2000年，嵌入式硬件和操作設備已經開始飛速發展，并且在實踐中得到了推廣和應用，而這些也為IEC61850標準的完善和應用提供了條件。傳統的IEC60870-5-103標準只是一個單純的通信規約，而IEC61850標準不僅是通信規約，而且還是變電站數字化標準，在指導變電站設計、運行、維護方面能夠發揮十分重要的作用。具體而言，IEC61850標準最大的不同在于對象模型方面，其能夠綜合利用服務器模型、邏輯設計模型、數據對象模型等，建立健全變電站數據模型，并通過XML配置語言對模型進行詳細描述。

2.2實例分析

110kV合興變電站在2011年已經投入使用，與傳統的變電站相比，其二次回路、設備形式以及檢測形式差異性較小。

（1）110kV合興變電站規劃建設規模：變電站的接線形式為110kV為單母線分段接線，35kV單母線分段接線，10kV單母線分段接線。變壓器2×50MVA，110kV進線2回，35kV出線8回，10kV出線20回，10kV電容器4×4.8Mvar。

（2）110kV合興變電站設計方案：電子式互感器目前運行穩定性不高，抗干擾能力差，所以在本次設計中，過程層依然沿用常規電磁式電流互感器、電壓互感器，通過合并單元，可以將傳統互感器模擬量轉化為數字信號，然后傳輸至控制器以及其他電子設備上。智能終端設備實現傳統開關的數字化接口，然后安裝在以此設備周邊的端子箱，限制一次設備的控制電纜、信號電纜的位置，實現保護、測控裝置的I/O采集和輸出功能，使用過程層網絡，按GOOSE協議與間隔層保護、測控設備通信，有利于實現變電站的信息共享。

（3）110kV合興變電站采用智能化設計后變電站占地面積從傳統的4680m2減少到4036m2，而且節約了電纜等設備投資以及相應的施工投資、節約了保護小室及主控室等的占地面積和投資、GIS智能控制柜優化了二次回路和結構、智能控制裝置提供了系統的交互性、聯調在出廠前完成，現場調試工作量減少、基于通訊和組態軟件的聯鎖功能比傳統硬接點聯鎖方便、縮小了與互感器的電氣距離，減輕了互感器的負載。

綜合使用各項先進的技術，包括計算機技術、網絡技術等，及時獲得設備的運行參數，并且將這些參數交由有關專家進行系統分析，能夠及早發現潛在故障。110kV電壓等級GOOSE與SV分開組網；SV采用雙單網，GOOSE采用共享雙網。

傳統的變電站微機保護測控裝置，能夠采用端子與端子之間的連接形式，使得變電站的保護裝置能夠與一次設備和二次設備進行有效配合。新時期，隨著科學技術的發展，數字化保護測控裝置應運而生，二次設計方式也有了很大的突破。在變電站中，有很大一部分節點、繼電保護出入口、交流輸入等被過程層的一系列設備所覆蓋，在這種情況下，光纖接口逐漸開始發展并得到了廣泛應用。隨著光纖技術的不斷發展，數字化保護測控裝置的隱蔽性越來越強，用戶很難準確的了解到裝置中的實際情況，在這種情況下，人們提出了虛端子的概念。

在變電裝置中，虛端子主要源于ICD文件，該文件的主要內容有三種，包括虛開入、虛開出以及MU輸入。其中的每一部分都是由虛端子進行描述的。虛端子邏輯聯系表的重要依據是裝置虛端子表，通過虛端子邏輯聯系表，能夠以表格的形式整理出各個裝置之間的邏輯關系，而且還能夠對這種復雜的邏輯關系進行系統化整理，這樣就減少了現場的操作，更有利于實現遠程操作。

3　110kV智能變電站設計中存在的問題

目前110kV智能變電站存在最大的問題就是電子互感器目前運行穩定性不高，抗干擾能力差，而且受生產廠家的質量影響較大。但隨著技術的發展，已經出現了光纖互感器。光纖互感器的理論基礎是電子互感器技術，采用光纖互感器，能夠有效的提高互感器的運行可靠性以及抗干擾能力，提高互感器的應用成熟型，提高變電站數字化水平，從而保障電網的正常運行。但是，由于價格昂貴目前使用范圍不大，隨著技術的發展，這些問題都將被克服，智能化變電站將會得到進一步的推廣。

4　結語

隨著科學技術的發展，傳統變電站的自動化系統面臨很多挑戰。我國智能變電站的發展起步較晚，但是由于其應用優勢明顯，因此已經成為變電站發展的主要方向。在此背景下，要求110kV智能變電站具備較高的技術水平，不斷增強設備以及自動化系統的功能，提高供電穩定性，這樣才能保障電網運行可靠性。

參考文獻

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