35千伏智能變電站的集成化建設模式

李攀

摘 要：在智能電網中，35kV變電站屬于一個非常重要的環節，由于其具有分布廣泛、建設量大的特點，不僅要考慮其經濟性，還要考慮其是否可以高效、安全、可靠、智能地運行。當前并沒有現成的建設模式和設計規范可以作為建設該等級電壓的智能變電站的依據，因而本文提供了一個電壓為35kV的智能變電站集成化建設模式，并從不同角度對比分析了不同類型的智能變電站建設模式。

關鍵詞：智能變電站；集成化；建設模式

變電站在智能電網建設當中發揮了重要作用，它不僅是智能電網的基礎，也是電網基礎運行數據的命令執行單元和采集源頭。為此必須要高度的重視35kV智能變電站的建設，確保電網的安全正常運行。

1 現有建設智能變電站的模式

1.1 智能變電站的作用

智能變電站是采用環保、低碳、集成、可靠、先進的智能設備，以信息共享標準化、通信平臺網絡化、全站信息數字化作為基本要求，能夠自動完成信息測量、計量、保護、控制測量和采集等各項任務，并能按照支持電網可以實時協同互動、在線分析決策、智能調節、自動控制等一系列較高級別功能的變電站。當前我國有分散分布式智能變電站標準建設模式和數字化智能變電站典型建設模式這兩種基本的智能化變電站基本模式。

1.2 數字化智能變電站建設模式

數字化變電站是可以在變電站內智能電氣間實現信息互操作與共享的變電站，它建立在通信規范基礎之上，由網絡化二次設備與智能化一次設備分層構建。數字化變電站的每個間隔要求多臺設備功能相互獨立，并能完成保護測控，其電能質量分析、故障錄波、計量、保護的功能也應該互相獨立。這種變電站結構復雜、裝置數量較多，即便實現了智能變電站的部分功能，也會增加成本。

1.3 分散分布式智能變電站建設模式

國家電網公司所推出的面向110kV及以上變電站的標準模式便是分散分布式模式。這種建設模式采用“直采直跳”的方式，以規定標準傳送采樣數據，其保護基于間隔，并且它的狀態量是通過面向對象通用的變電站的事件方式進行傳輸的；采用網絡化數據的站級保護控制，并在間隔層在線監測設備。這種分散分布式的建設模式可以讓整個自動化系統間隔層實現保護自動化、測控兩套系統的功能，這種保護的可靠性無須依賴網絡。但實際情況是這種模式更加適合較高電壓等級的變電站，因為其綜合造價高。

2 智能變電站的集成式建設模式

以一種國家電網的35kV智能變電站集成式建設模式為例，這個模式依舊遵循規定標準的兩層網絡和三層設備來開展設計。其站控層是以設別管理、五防和監控為一體的，并與環境監測、視頻監控、安防系統進行協同管理，用兩臺主機在間隔層來代替全站進行保護，可以同時擴展站域智能后備保護、錄波、備自投、計量、接地選線、電壓無功控制、母差等各項功能，還能用就地智能化裝置在過程層替代簡單保護、狀態檢測組、智能終端、合并單元等設備。

2.1 國家電網的集成式智能站站控層設備

按照國家電網的要求，在35kV變電站主要包括的站控層設備有運動服務器、對時系統以及監控主機等。監控主機可以實現設備檢修管理、電能質量分析、故障波形分析以及一體化五防管理等諸多功能，也能完成變電站運動信息的報表管理、歷史信息記錄、控制和顯示的功能。究其主因，監控主機是由多功能工作站配置、雙機配置以及單機配置的。運動服務器、對時系統則能按照實際的情況在站域集成以保護主機內部，從而實現調度信息交互、站內不是設備的接入以及全站時鐘管理維護的功能；站控層網絡既可以由雙網設計，也可以由單網設計。

2.2 國家電網的集成式智能站間隔層設備

按照國家電網的要求，在35kV變電站的間隔層設備應該要涵蓋按間隔布置和集成站域保護主機的數字式電能表。集成保護主機不僅要實現電能質量監測、全站故障錄波、VQC等系統優化控制、部分站域智能后備保護等各項功能，還要完成全站各間隔的保護，這是全站設備控制的核心；要想確保運行的獨立性，各數據間互不干擾，并保障系統的安全，還需兩臺主機能夠同時并列運行，并采用雙機冗余配置；數字式電能表在進行電量積累時應能夠直接接收到來自網絡的數據，還能夠按照制造報文規范以完成同變電站層設備之間的信息交換。

2.3 國家電網的集成式智能站過程層設備

按照國家電網的要求，該集成式智能站的過程層設備還要有狀態傳感器或監測設備、就地智能化裝置，并且其中的狀態傳感器可以實現實時在線健康監測一次設備。另外，就地智能化能夠完成狀態監測、合并單元以及智能終端的主IED功能。在過程層網絡中，既可以采樣值和GOOSE獨立組網，也可以GOOSE同采樣值合并組網以最終形成雙網冗余的方式。并且，要想在時鐘異常后還能使全系統的保護功能不受到影響，就要采用光纖點到點的方式同步對時網絡。

3 智能變電站的集成式建設模特點

這種模式是按照實際35kV變電站的需要來整合很多的功能與設備，能夠有效降低網絡復雜程度并減少設備的數量。例如在過程層中，由于使用光纜連接二次設備，并且一次設備是通過每間隔配置的一臺智能化裝置就地連接的，不但功能完整而且接線比較簡單。由于采用了統一的硬、軟件平臺，使得變電站的智能設備可以在現場進行編程，這樣在現場既可以增加功能，又可以對其進行靈活調整，穩定、快捷、簡單。不但極大地降低了培訓成本、調試成本和設備成本，同時也采用了雙重冗余配置以保護重要網絡或設備，最終使二次系統的可靠穩定能夠得到確保。另外，該模式也采用了電子式互感器以及光纖等新型材料和裝置，極大地優化了電纜設計、設備占地等問題，不但大幅降低對二次設備的電磁與功能兼容要求，也改善了對變電站的電磁環境要求，從而間接地降低了有關二次設備的成本。

4 結語

通過集成化的手段，35kV集成式智能變電站建設模式不僅降低了變電站的投資、增加了變電站的可靠性，也有效地實現了智能變電站所應具有的功能。可以說35kV集成式智能變電站的建設模式是一種較為合理、經濟、可靠的選擇。