110kV智能變電站設計及其可靠性分析

摘要：社會經濟的快速發展，變電站逐漸走向智能化和自動化的發展。在傳統的變電站設備管理中，有很多人為操作引起的失誤，也有很多當變電設備損壞之后沒能及時進行維修所引起的事故。只有在今后的工作中對智能變電站的設計不斷地進行優化，才能將這些問題消滅在萌芽之中，促進我國電網的可持續發展。

關鍵詞：110kV;智能變電站;設計;可靠性

一、110kV智能變電站的特點

1.1通信標準化

IEC61850標準是一項新的網絡通信體系，它對自動化變電站系統的國際通信標準做出了定義，讓變電站使用的不同廠商生產的設備之間可以自由的連接，使得設備之間能夠實現相互操作以及全站的信息共享等功能。

1.2狀態可視化

變電站智能化的實現，能夠實現監測全站設備運行狀態的功能，其過程是經過采集設備工作時非電氣量參數，利用傳感器技術、計算機技術以及網絡通信技術等，在使用專家系統分析獲取的各項特征參數，以便及時發現設備的運行故障或是預測潛在故障。設備狀態監測作為設備狀態檢修的基礎，與原始的設備計劃檢修模式，狀態檢修模式減少了很多的不必要檢修和停電事故。由此變電站實現了智能化檢修維護，在檢修設備時更有針對性和合理性，降低了設備檢修維護成本。

1.3功能一體化

（1）系統功能集中化：智能變電站在采集全景數據的基礎上，可以實現系統的各項功能，例如防誤操作功能、設備狀態監測等。由于IEC61850標準的推行，以及自動化裝置和保護裝置的相互融合，保護系統也逐漸實現了自動化管理。

（2）設備功能集成化：由于數字化測量方式和網絡化的控制方式帶來的好處，大大簡化了間隔層設備的采樣模塊和I/O接口模塊，所以可以對其邏輯計算能力做進一步的強化，使得系統功能更加集成化，例如110kV智能化變電站中使用的保護測控一體化裝置。并且系統還能夠把電能計量以及故障錄波等功能也集成到間隔級中。

（3）電源系統一體化：傳統的變電站的電源一直都是采用分散設計模式，把各個電源子系統獨立組屏，各項設備的生產和安裝由不同廠家來完成，給設備的管理和維護帶來了很多不便，而智能化變電站克服了這些弊端。

（4）信息互動化。順序控制：其主要功能是實現變電站的就地順序控制以及遠程監控，主要包括實現間隔層設備的“運行、檢修、備用”狀態的轉換、雙母線倒閘操作、變壓器各側跨電壓等級操作、開關柜運行操作等。電壓無功自動分析控制：結合應用調度、集控主站系統和變電站自動化系統，把各類節點參數進行處理，整合出VQC和AVC最優方案，最后再把方案反饋下發至變電站自動化系統，以實現無功調節命令。

二、110kV變電站智能化設計

2.1一次設備的智能化

（1）為應對實際需求，在110kV智能化變電站的主變壓器側采用電子式傳感器，該傳感器主要傳輸光纖信號，它能把磁光玻璃和光纖以膠結方式連接起來，減短了維護周期，加強了閉環控制得精準性，增加了控制的動態特性。同時采用智能化斷路器，以智能控制模式代替了原有機械式的開關和繼電器，提高了系統運行的可靠性。一次側其它設備可維持不變，不過一次接口要采用智能化終端，最終確保電力系統的安全穩定運行。（2）110kV供電系統中采用中置式真空開關柜，此配電裝置的出線保護測控裝置分散布置在各自的開關柜上，所以，只要把一個智能終端配置于主變低壓側就可以滿足系統要求，避免了每一個出線柜都配置智能終端的缺陷。??? 2.2二次設備的網絡化二次設備的網絡化就是利用IEC61850標準，并結合光纖等設備，使系統以分布式控制方式來代替總線控制方式，豐富了數據傳輸方式，使得信息更加標準化，確保了智能化變電站的全景式監控。

下面討論怎么從智能化變電站的站控層、間隔層以及過程層來實現網絡化。

（1）站控層設備的網絡化。站控層設備管理的網絡化是建立一個無人值守的站控監控室，結合變電站的智能化設備，實現智能控制和管理的目的。站控層設備為工作人員提供了友好的人機界面，以便控制管理間隔層和過程層的智能設備，同時實現設備功能。站控層可以對整個智能化變電站進行實時監控，并實現變電站全部設備的網絡化管理。（2）間隔層設備的網絡化。變電站的間隔層主要由監測系統、計量系統、錄波系統以及保護系統等組成。間隔層在站控層的監控系統失效之后，仍然能夠獨立監控本層的各項設備，需要設置專門的保護性檢測和控制設備，安裝于各個間隔層配置數字接口處，以便實現檢測和管理間隔層設備的運行。在間隔層各設備之間也采用變電站通用通訊協議，實現自我檢測和自我描述的功能，即間隔層內部使用變電站通用協議來實現整個間隔層內部監控管理的作用。而且間隔層還具備自分析數據功能，同時也向站控層傳輸數據信息。（3）過程層設備的網絡化。過程層中的設備基本上都是一對一連接的，這個層面就相當于過渡結合面，不過過程層中的設備自身也具備自我檢測和自我描述的能力。過程層設備之間也采用變電站通用協議，這樣設備可以實現獨立掃描自檢以及把單一設備采樣信息共享給多個二次設備等功能。變電站的保護裝置能夠實現與站控層智能終端通信，需經過總線端口進行一對一對接。同時該通信系統可以確保設備故障時飛快的跳閘速度，通訊信號完全符合GOOSE服務要求的水平。

三、110kV智能變電站可靠性分析

分析110kV智能變電站的可靠性，主要從兩個方面入手，即：設備的可靠性和系統工作性能的可靠性。首先分析設備的可靠性，因為110kV智能變電站的一次智能化設備采用的是智能化斷路器，運用自動化控制及其應用技術，能夠獨立完成變電站各項數據的收集工作，為判斷系統故障和及時解除隱患提供了基礎條件和保障，減少了故障對系統運行可靠性的影響;且電子互感器的壽命長，基本能夠滿足變壓器的使用周期，降低了維護、管理難度和成本，確保了變電站穩定可靠運行。然后分析系統工作性能的可靠性，主要考慮系統的網絡結構，智能化變電站系統的站控層和過程層采用星型的網絡拓撲結構，這樣就把變電站與監控中心之間的通信線路分割開來，通信線路互不干擾，實時性效果良好，克服了一個線路出現故障從而影響其它線路通信的缺陷，完美地保證了系統工作的可靠性。

四、結束語

綜上所述，智能變電站是電網建設和改造中轉換和控制能源的核心平臺，110kV智能變電站技術不僅能為電網運行的安全穩定提供數據基礎，也為智能電網的高效和自愈提供了技術支持。

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作者簡介：張愛軍，男，漢族，高級工程師，本科學歷，研究方向：變電一次