淺談110kV智能變電站設計及其可靠性分析

陳方龍

摘? 要：變電站是連接智能電網進行發電、輸電、變電站、配電、能源使用和分配的關鍵。它還支持智能電網電壓傳輸，發電設施的大規模接收和分配，智能電網功率流、信息流和業務流。

關鍵詞：110kV;設計;可靠性

中圖分類號：H251.3文獻標識碼：A

引言

目前，變電站想要有效的實現系統內各種信息相互交織、設備自動監測、信息有效管理功能等，就必須及時的應用人工智能技術、計算機技術、網絡技術、通信技術以及傳感器技術等對各種數據進行采集、傳輸以及分析，以此在監控中心建立一個高效率的監測管理平臺對系統運行狀態進行實時監控。

1.智能變電站繼電保護簡介

傳統的變電站需要依賴人工操作進行系統的維修和檢測，造成了一定程度的人力資源浪費且工作效率低下，也給變電站的長期穩定運行帶來了困難。與傳統變電站相比，智能變電站具備較大的優勢。智能變電站繼電保護設備能夠有效減少人為操作誤差帶來的安全隱患，應用電子科技設備來保障電力系統的安全。智能變電站繼電保護裝置還能實現對變電站運行狀況的一體化管控，及準確分析人為失誤或外界條件變化等引發的故障，在智能化系統的合理安排下有效處理故障，并將故障參數及時傳遞給施工單位，實現智能變電站的網絡節點上進行實時監督。

在智能變電站繼電保護設備在開展繼電保護時，其主要的工作原理是變電站運行出現故障時會引發電流突增、電壓驟變、運行頻率降低或溫度及瓦斯的溫度同時升高等情況，相關參數超過了繼電保護的額定值。此時，繼電保護設備會及時發出跳閘指令或報警信號。電流值和時間值是跳閘指令發出的2 個參考依據，如果電流值是跳閘的性質，那么跳閘速度將會與電流值上升速度成正比。當時間值是跳閘的性質時，跳閘指令會在故障電流值高于整定值后發出，暫停變電站運行，從而更好地保護變電站。利用繼電保護設備保護智能變電站，可以提升變電站供電的可靠性，提升設備的可用系數，延長設備使用壽命，促進企業的經濟發展。智能變電站在運行時需要合并單元、電流互感器、智能終端、交換機和通信網絡等組分協調配合，共同保障智能變電站的平穩運行。

2. 110KV智能變電站的設計

2.1 初級設備的智能

110kV變電站的設計應結合設備的實際運行情況，主變壓器采用電子傳感器，電子傳感器的主要功能是傳輸來自光纖的信號，通過連接磁性光學玻璃和光纖，可以縮短維護周期。另外，可以實現閉環控制。功能更加精確，動態性能也相應提高。

2.2二次設備的網絡化

110kV 智能變電站系統結合了光纖設備。此外，我們還集成了自己的分布式控制系統以實現安全控制，變電站控制設備網絡建立在無人值守的變電站監控室中，充分利用智能變電站設備來實現變電站系統的智能控制和管理。

3. 對110kV智能變電站的設計以及對其可靠性進行分析

3.1 智能變電站調試流程

（1）組態配置。所謂的組態配置，是整個智能變電站相關系統設計中的環節，在圖紙的引導下，對變電站內 IED設備涉及到的 ICD 文件進行實例化操作，并合理設置成 SCD文件，此項工作基本都是在系統集成人員完成之后，再經由設備使用者確認。（2）系統測試。開展此項工作的目的主要是保證設備功能以及性能指標的準確性，其中，相關調試實驗包括裝置單體型調試、變電站諸多分系統調試等。（3）系統動模。一般情況而言，實行系統動模主要是為了對繼電保護等系統的可靠性進行驗證，此項試驗中涉及到的一次接線操作，要盡可能和實際工程保持一致。（4）現場調試。進行現場調試作業，重點是為了保證系統與設備的現場安裝準確性，主要涉及到回路、相關通信鏈路的檢驗與傳動等試驗，并且設備各項輔助系統也要在此階段實現合理調試。

3.2異常狀況下的繼電保護系統運行維護

在異常狀態下到繼電保護系統故障問題主要分為智能終端故障、間隔合并單元故障以及交換機故障等。并且，隨著智能變電站規模的不斷擴大，各種新設備的加入使繼電保護系統運行維護的難度提升。縱觀繼電保護系統的各類故障，間隔合并單元故障可以說是其發生頻率最高的故障之一。因此，繼電保護系統運行維護工作需要加強對間隔合并單元故障的處理，確保故障發生原因分析的科學性。例如，如果在雙套配置的間隔中，合并單元出現故障，相關人員在處理故障時應該及時退出間隔與故障合并單元對應的保護出口壓板，還需要退出與故障合并單元相關的母線保護裝置。例如，如果在單套配置的間隔中出現合并單元故障，相關工作人員應該及時斷開間隔單元電源開關，并退出運行，有效保障繼電保護系統的正常運行。

3.3母線保護配置方案

現階段，我國針對智能變電站繼電保護技術措施提出了具體的要求，在母線保護配置過程中，必須要采用光纖作為保護配置方式，以此才能有效地實現連接線纜直接采樣、直接跳閘方式的目的。這種母線保護配置方案是單套配置，采用光纖在很大程度上能夠有效地接收到對母線進行保護時采集的電流信號以及開關量信息信號等，相關工作人員再對其詳細的分析，能夠將這些信息有效地傳輸到各個間隔之中，以此實現間隔的正常運行。母線保護配置方案的主要工作方式是：第一，充分的了解和掌握每一個智能開關的工作狀態，繼而有效地在GOOSE網絡上下發相關的報文任務;第二，MU充分的利用GOOSE網絡將報文傳輸到各個間隔之間，以此有效的達到母線保護的目的;第三，在進行母線保護的過程中將每一個間隔的采樣信息都詳細的收集起來;第四，當母線區域發生故障時，母線保護就將GOOSE報文相應的發送到該區域。

結束語

綜上所述，與國外相比，中國一些智能變電站的理論和方法還處于較低水平，但這帶來了挑戰和影響，包括對傳統變電站的影響，計算機保護系統和自動控制系統提出了挑戰。我國的智能變電站的建設和持續發展需要漫長的過程，其實施也是需要細分的過程。近年來，日本在智能變電站的開發和研究方面取得了一些突破和進步，并逐步建立了標準體系，為將來的 110kV 智能變電站的發展奠定了基礎，它可以建立良好的基礎，并保證傳輸網絡的運行。

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