張志敏 王超琦

（1.安徽合肥 230000 2.北京國電工程招標有限公司 北京 100040）

淺談110kV智能變電站設計方案

張志敏1王超琦2

（1.安徽合肥 230000 2.北京國電工程招標有限公司 北京 100040）

經(jīng)濟的快速發(fā)展帶來了用電量的大幅度增加，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民日常生活的用電量的提升對電力供應數(shù)量和質(zhì)量的要求愈加嚴格。供電基礎設施和供電設備不斷增加來提高供電效率和供電數(shù)量，變電運行人員的缺失、不斷增加的變電站數(shù)量及無人值班的變電運行模式兼具社會效益的經(jīng)濟效益的優(yōu)勢讓智能變電站運行模式開始推廣和應用。對智能變電站的設計工作進行研究有利于提高變電站管理運行效率，提高供電的穩(wěn)定性和連續(xù)性，最大化供電企業(yè)的資源利用率和降低供電的人員成本。本文主要闡述智能變電站的定義以及其相應的結構、技術特點等等，并且根據(jù)110kV智能變電站的設計要點進行相關的設計方案研究。

110kV；智能；變電站；設計方案

隨著經(jīng)濟的迅速發(fā)展以及市場形式的不斷變化，智能變電站得到了廣泛的發(fā)展和普及。由于發(fā)展起點慢、科技創(chuàng)新應用經(jīng)驗有限，整體的智能模式優(yōu)勢與問題同在，因此如何發(fā)揮智能變電站模式的優(yōu)點，尋找并解決智能模式中存在的問題，及時的促進其發(fā)展和進步，實現(xiàn)人員成本的下降是現(xiàn)在急需解決的首要問題。

1 智能變電站的定義、基本結構以及技術特點

1.1 智能變電站定義

智能變電站主要是指對現(xiàn)代化的設備進行有效的運用，使其能夠充分的組合，以此實現(xiàn)信息共享標準化以及變電站信息的數(shù)字化，除此之外，還能夠自動對電網(wǎng)進行控制以及測量、保護，并且機械化的對出現(xiàn)的臨時狀況進行在線的分析與決策，按照決策對設備進行實時控制，以此來實現(xiàn)其與周圍的變電站的協(xié)同合作。

1.2 智能變電站的基本結構

110kV智能變電站的基本結構按照不同的分類元素，可以分為多種不同的類型，主要的兩種分類元素為物理結構以及系統(tǒng)功能。如果按照職智能變電站的物理結構來說（如果按照智能變電站的物理結構來說），其基本結構可以分為智能一次設備和網(wǎng)絡化二次設備兩種基本結構，如果按照智能變電站的系統(tǒng)功能來說，智能變電站可以分為三種基本結構，其分別為過程層、間隔層以及站控層。三種結構的構成各不相同，過程層的構成主要為變壓器等相關智能組件；間隔層主要構成為計量設備等相關接入轉(zhuǎn)化設備；站控層主要構成為防誤閉鎖系統(tǒng)以及火災報警系統(tǒng)等。

圖1 110kV中置式變電站示意圖

1.3 智能變電站的技術特點

1.3.1 中端分級控制設備技術

中端分級控制設備技術的主要目的是控制技術水平的高低，主要的方式為依據(jù)電力安全的生產(chǎn)準則對其進行有效的控制，這種方式不僅能夠極大程度的提升變電站設備的利用率，還能夠使智能變電站的間隔層以及設備層獨立的進行工作，從而充分發(fā)揮其功能，不受其他的基本結構的干擾。除此之外，這種中端分級控制設備技術可以通過減輕中央處理設備的負荷來降低運作風險。

1.3.2 引用設備控制端

1.3.3 光纖技術的電力裝置集成化

光纖技術的電力裝置集成化這一技術可以有效的提升智能變電站的穩(wěn)定性，因此是智能變電站運作的主要方式，對于相關局域網(wǎng)的監(jiān)督管理有著重要的意義。它不僅可以實現(xiàn)穩(wěn)定的進行各層之間的數(shù)據(jù)運輸，還能夠集中化的進行是智能管理以及檢測工作，除此之外，還能夠充分的節(jié)約安裝成本以及設備空間。

2 110kV智能變電站的設計要點

2.1 對智能化一次設備進行選擇

由于光纖的性能優(yōu)點較多，其與磁光玻璃的膠結可以使維護周期迅速縮短，因此在110kV智能變電站中，主要使用的電子互感光纖傳輸元件。與其他的主變側(cè)的傳輸元件相比，它的閉環(huán)控制技術有著較高的精確度，與此同時，有一部分一次設備將原有的設備的智能化接口作為智能終端，這樣的特性能夠充分的實現(xiàn)電力系統(tǒng)的運行要求。

對于110kV電力系統(tǒng)的配電來說，主要使用中置式真空開關柜對其進行出線保護測控，這種開關柜的使用極大程度的降低了成本費用，只需要在主變低壓側(cè)的外部匹配智能終端，但是不需要再對每個出線柜都予以相關的配置。

圖2 110kV智能變電站主變壓器示意圖

2.2 構建網(wǎng)絡構架

想要大幅度的增加數(shù)據(jù)的傳輸速率，就要充分的運用以太網(wǎng)絡，使其速率超過100Mb/s，與此同時，所有的設備都支持IEC61850規(guī)約，并且都有相應的通信接口。網(wǎng)絡根據(jù)邏輯功能可以分為三類，其分別為間隔層、過程層以及站控層。

過程層網(wǎng)絡又可以具體分為兩種，其分別為采樣數(shù)據(jù)網(wǎng)和GOOSE網(wǎng)，其網(wǎng)絡結構為星型拓撲，兩者之間存在著獨立性。站控層網(wǎng)絡，其拓撲選取的是單星型結構。針對雙重化的系統(tǒng)保護的特殊要求而言，必須要確保對于有關的過程層網(wǎng)絡為雙重化配置。在進行網(wǎng)絡構建的過程中，首要的問題為堅持雙重化配置的兩個過程層完全獨立，只有做到兩個過程層完全獨立，才能夠滿足對于繼電保護的相關要求，使后續(xù)工作能夠逐漸的開展，從而使得電力系統(tǒng)的安全能夠有足夠的保障。

3 110kV智能變電站的設計方案

3.1 某智能變電站的工程概況

某110kV智能變電站，其為全戶內(nèi)終端變電站，目前擁有12回10kV出線以及1回110kV出線，50K～A（50kVA）變壓器1臺。該變電站的規(guī)模較小，主要使用的是GIS組合電器以及開關柜設備。

3.2 智能化一次設備

（1）對主變壓器進行智能化改造。通過科學的使用智能化的終端設備，可以充分的實現(xiàn)對油中所溶解氣體的特征量的監(jiān)測分析，除此之外，還能夠?qū)崿F(xiàn)對于有載調(diào)壓開關等主變壓器的電量以及相關設備的控制以及管理。

（2）對110kV的進線側(cè)以及內(nèi)橋側(cè)進行智能化的改造，具體的方式為：可以選用羅氏線圈電子式的電流電壓互感器來進行相關操作，由于考慮到性價比的因素，對于出線間隔的處理是可以選擇一些較為常規(guī)的互感器的，比如說羅氏線圈電子式電流互感器。

（3）設置變電站的智能開關。在進行110kV的安裝操作時，可以運用就地開關柜的多功能裝置來實現(xiàn)測控、計量以及相關的保護功能，并且通過對斷路器狀態(tài)的分析、監(jiān)測以及采集，來有效的實現(xiàn)對110kV斷路器的管控工作。

3.3 110kV智能變電站系統(tǒng)的優(yōu)化設計

（1）間隔層

對于間隔層的優(yōu)化設計，在優(yōu)化設計變電站系統(tǒng)時，可以直接連接110kV設備與站控層的中心交換機。與此相對比，單星型網(wǎng)絡拓撲結構是進行110kV間隔設置時必須要做的工作，此時通過光纖能夠有效實現(xiàn)與站控層網(wǎng)絡的合理連接。

（2）過程層

由于間隔層以及過程層設備都是屬于就地一體化設計的形式，因此大大的簡化了網(wǎng)絡結構，可以直接的取消過程層網(wǎng)絡，從而能夠大幅度的節(jié)約成本。

（3）站控層

選取單星型結構的站控層網(wǎng)絡結構，在進行網(wǎng)絡構建的實際過程中，需要根據(jù)MMS、SNTP合一的形式，在滿足智能化功能要求的前期下，適當?shù)臏p少成本以及設備投資。與此同時，還需要結合該變電站的實際情況，配置兩臺24口站控層以太網(wǎng)的交換機，以此來滿足該變電站實際需求，實現(xiàn)智能變電站的長期穩(wěn)定發(fā)展。

4 結束語

綜上所述，110kV智能變電站的模式大范圍普及和應用適應了當前市場經(jīng)濟發(fā)展的形勢，對其的模式和應用的系統(tǒng)化研究以及設計能夠有效、及時發(fā)展管理中的漏洞，便于解決實際問題，保證智能變電站合理發(fā)揮作用，滿足工農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的用電需求。經(jīng)濟不斷進步，科技不斷發(fā)展，電力的供應為其提供動力，經(jīng)濟和科技也在不斷推進電力企業(yè)管理水平，科技應用的效率化和效益化。

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TM63

A

1004-7344（2016）08-0033-02

設備控制端這一技術可以有效的提升智能變電站的可靠性，其主要是依靠引用設備控制端來進行電力系統(tǒng)的運維工作，由于終端的高智能性，導致其可以代替人工進行事故的檢測、判斷以及決策工作，并且比人工技術人員更加專業(yè)、迅速，能夠有效的減少變電連鎖故障的產(chǎn)生。

2016-3-2

張志敏（1990-），男，助工，本科，2011年6月畢業(yè)于合肥工業(yè)大學。

王超琦（1990-），男，助工，本科，2011年6月畢業(yè)于合肥工業(yè)大學。