110kV智能化變電站的電氣系統設計

石玉琛

摘 要：在110kV智能化變電站中電氣系統是其中的主要因素，其與電能傳輸效率有著直接的關系，對電力系統運行穩定性有著一定的影響。因此在進行110kV智能化變電站建設的過程中應充分的做好規劃及計劃工作，并加強電力系統設計工作，在此基礎上來提升電能轉換功能，并充分的利用新能源。同時，在110kV變電站中應用智能化技術可以實現各項工作的自動化控制，同時可以進一步提升電網智能調度的管理能力，確保電力系統可以安全可靠的運行。

關鍵詞：110kV智能化變電站;電氣系統;設計

1智能化變電站特征

①一次設備智能化。大量應用于變電站內的電子互感器，為一次設備智能化奠定了基礎。智能化的電氣設備主要包括電子式互感器、智能組件等設備。同時，在一次設備內集中了繼電保護、在線監測等二次設備。②二次設備網絡化。變電站內的二次設備間的通信實現網絡化，拋棄了I/O模式，不僅能夠保證通信可靠、數據資源共享，而且可以對電力系統實現動態監視，及時處理突發狀況。③信息交互標準化。目前智能變電站自動化領域中IEC61850規約是主要標準，其在智能變電站建設中起到了指導性作用。在IEC61850規框架下能夠實現各種廠家設備間無障礙的通信，建立統一的信息模型，實現不同系統之間數據及信息的實時交換。

2 110kV智能變電站電氣系統設計

2.1 110kV智能化變電站電氣一次設計

2.1.1設計特點

①智能化變電站中模擬數據數字化是主要技術形式，具體的說在進行設備檢測與控制時可以對操作仿真參數進行轉換，利用數字信號傳輸信息數據。②網絡控制技術是智能電氣一次設備應用過程中的關鍵技術，此設備在運行的過程中可以通過網絡信息的傳遞來完成，因此應最大限度的提升網絡控制系統操作能力，確保其準確度。③在進行信息傳輸過程中使用智能設備，這樣可以直接反映出設備運行的真實情況，同時可以將網絡中的數據及信號向控制系統反映出來并對其進行分析，在對數據進行分析后，將所得到的結果作為信號是否下達給主要設備的依據，以此來實現與系統的互動。

2.1.2電氣設備的優選

智能化變電站電氣一次設計最重要的環節就是選擇合適的變壓器。變壓器的選型必須符合實際的用電需求和供電參數。可以從這2個方面來考慮，首先對變電站的地理位置進行分析，然后對放置變壓器的位置，進行環境，容量，構造，性能，以及冷卻設備等多方面進行配置。其次，在選擇變壓器型號時應將無勵磁調壓、有載調壓等作為依據。最后，對電力系統標準及規定進行充分的了解卻把其符合電力系統要求，并以此來選擇電氣設備的性能，例如，繞組數、相數等。另外，還要對絕緣水平進行檢測，達到標準以后才能投入使用。

2.1.3接線設計

智能化變電站一次設備設計過程中應充分考慮電氣主接線設計問題。在設計智能化變電站電氣主線設計時應對不同的因素進行充分的考慮，例如智能化變電站建設規模、電力設備容量及設備運行負荷等進行充分考慮。智能化變電站電氣主線設計應滿足不同方面的要求，但是最主要的是滿足使用過程中的靈活性可靠性，以此來利用主接線來處理突發情況，從而提升其應用能力與使用便捷性，最終提升其運行效率。從現階段來看我國智能化變電站電氣主接線設計方案主要包括：單母線接線、單母線分段接線、雙母線接線和雙母線分段接線。如下圖所示。

2.1.4防雷、照明設計

在智能化變電站正常運行時，對雷電方面的處理十分必要。尤其是南方很多地區，全年陰雨氣候較多，所以在進行變電站電氣一次設計時一定要做好防雷避震的措施。具體設計的時候，屋頂部分可以采用鍍鋅扁鋼的接地方式，同時還要和主接地網進行連接，可以更好的實現接地保護。水平防雷的系統中，雷電侵入后會在變電站設備中產生電壓，通常可以采用ATP-EMTP對最大過電壓進行計算，根據數據對避雷器等設備進行合理的配置，來減少站內的設備遭到破壞。另外，照明也是變電站內很重要部分，對于照明的設計，不僅要滿足日常的需求，還要做好突發事故情況下有充分的照明條件。

2.2 110kV智能化變電站電氣二次設計

2.2.1操作系統的電源設計

110kV智能化變電站操作系統中的電源主要利用了二次系統中的不同設備來提供電能，比如控制設備、檢測設備等。在110kV智能化變電站中通常會采用直流電源進行供電，現階段所使用的電源類型主要包括蓄電池、硅整流電容及復試整流電源等。在設計操作系統電源時應注意電源供電過程中的穩定性與持續性，并確保其容量足夠使用，以此來保證變電站出現故障時供電設備還可以正常運行，輸送電能。此外，還應確保供電設備的使用性能及使用壽命。蓄電池被廣泛的應用到110kV智能化變電站電氣二次系統中，也是直流電源主要類型，可以將化學能有效的轉化為電能來實現電能的有效供應，在電能供應的過程中其具有非常好的獨立性，在電力系統運行的過程中顯現出相互間隔狀況，當系統線路出現故障時才可以使電能供應穩定，并保證供電效果，但是需要對其進行充電。

2.2.2通信規約選擇

110kV智能化變電站內部網絡結構主要包括站控層網絡與過程層網絡，不同的網絡通信規約也有所區別，所以選擇時也不同。站控層網絡匯總通常會使用103通信規約，其屬于傳統設計類型，雖然其在操作時優勢并不明顯，但是其并不會使用太多的資金，且對使用環境沒有特殊要求，可以將以太網作為通信系統中的基礎。此外，還有一種以IEC61850網路為基礎的通信規約，其是將網絡信息平臺作為基礎，然后可以針對不同的對象對電氣系統進行設計，更是電氣系統設計平臺的重要形式且實施性良好，但是此種形式在構建時需要較多的資金，在選擇過程層網絡規約時，因為其網絡規約主要以FT3幀格式為主，其主要的優勢表現在傳輸性、延時性及實施性相對較好，因此可以選擇使用此項網絡規約形式，若對串口通信要求較高，就可以通過插值法來實現同步。

2.2.3智能監控網絡設計

110kV智能化變電站網路結構可以分為過程層、架空層及網絡層，在對這三層進行設計時應確保設計方案的獨立性。110kV智能化變電站電源網絡監控設備間時可以整合變電站中不同的電源監控系統，并構建起一體化監控網絡體系，以此來對電氣二次設備進行監測。集中式一體化電源監控網絡體系，其在連接時主要是通過總線來完成，以此來連接各電氣系統中的監控設備及電源智能監測模塊，其在使用的過程中可以節約設備成本，但是需要監控設備就有較強的處理能力。此外，還應充分利用分布式設計理念來進行系統設計工作，利用總線來設計電源監控模塊檢測設備，然后利用智能化網絡中斷來監控設備的實際運行效果，實現一體化監控，此設計方案可以確保監控設備的負荷性并可以控制系統的負荷情況，達到降低符合的目的，但是其需要電氣二次設備的量是比較大的，這樣在一定程度上也增加了電氣二次設備購買資金的使用量，后期維護成本也會逐漸增加。

結語：隨著社會經濟的不斷發展，促進了科技的發展，其中使用智能化技術及智能化設備對行業進行創新已經成為主要趨勢。在進行110kV智能化變電站建設過程中電氣系統設計是其中重要的環節，在電氣系統設計工作時，應充分利用智能變壓器進行優化，從而完善電子式電子互感器，最終對電氣系統設計方案進行優化，實現智能變電站信息共享，最終促進各種新技術、新產業的發展，同時可以提升電力資源的應用效率，實現智能電網高效發展。