110kV智能變電站的設計研究

熊琴

摘 要：隨著我國社會的不斷發展，科技水平也得到了較快的發展，不僅帶動了信息科技技術快速發展，同時也使得我國的電力系統朝向智能化和多元化方向邁進。當前，智能變電站正逐步成為未來變電站發展的主流途徑，對于傳統意義上的變電站產生了巨大的沖擊。

關鍵詞：110KV；智能變電站；設計；研究

伴隨著我國改革開放的不斷深入和經濟的飛速發展，我國社會以及科學技術水平也在不斷的提高，各項生產設備也正朝向智能化、多元化發展，使得社會對于電力系統能源的依賴度不斷提高。為了有效的提高電力系統運行過程中的穩定性和安全性，智能變電站成為越來越多變電站的首要選擇之一，也是實現智能電網控制的基礎和前提條件。智能變電站可以通過智能化的設備對電網進行調節和實時控制，保證電網能夠順利平穩的運行，對于電力設備安全運行起到了至關重要的作用。

1 智能變電站的概述

1.1 定義。智能變電站主要是利用現代先進的科學技術實現設備的智能化，通過相應的組合處理來實現變電站信息的數字化、通信平臺的網絡化以及信息共享的標準化，同時，對于電力運行過程中的數據信息進行采集、控制、處理和檢測等。根據電力設備實際的運行和工作情況，對于輸電網進行實時控制、在線決策以及協同互動等，進而實現與整個配電網上設備的交流互動。智能變電站是一種新興的變電站形式，它是由傳統數字變電站而發展起來的，在數字變電站的基礎上加入智能化設備，實現整個變電站網絡系統的自動化是只能電網控制系統的關鍵所在。

1.2 基本結構。通常情況下，智能變電站都需要依照IEC61850標準的相關要求而進行設計并構建，從物理結構的角度來看，主要可以分為智能化一次設備和網絡化二次設備兩部分，從功能以及系統的角度來看，可以分為站控層、間隔層以及過程層三部分。站控層的主要功能就是要對變電站的現場設備進行實時監控和管理，促進設備與設備之間的信息交流和數據共享。間隔層的設備主要涵蓋計算設備和測控設備等，可以接入到其他的智能設備實現規約的轉換功能，它主要的作用就是保護變壓器以及線路設備。而過程層設備包括變壓器以及斷路器等一次設備和相應的智能組件及電子設備等，可以高效的完成相應矢量的采集以及發送控制命令等一次設備功能。

2 智能變電站與傳統變電站的區別

與傳統變電站相比，智能變電站在智能化開關、光纖類傳感器、通信網絡以及自動化管理系統中的改革創新較為明顯，下面列舉一些智能變電站與傳統變電站的幾點區別。

2.1 智能化一次設備。智能化一次設備包括智能斷路器以及數字互感器等。通常來說，數字互感器主要包括無源和有源兩大類別，以全光纖式電流互感器為代表的無源型數字互感器作用機理簡單，即為法拉第電磁感應現象，其中傳感介質是由光纖組成的，具有良好的同步性，且光纖沒有磁滯后性以及鐵磁共振的現象出現。與傳統的互感器相比，數字互感器的傳輸元件以及敏感的元件均有光纖代替，其維護與安裝工作相對而言也較為簡潔，大大提高了抗干擾能力和電力設備的可靠性。

2.2 網絡化二次設備以及通信網絡。智能變電站的網絡化二次設備是由三個主要結構共同構成的，分別是間隔層、過程層以及站控層。過程層主要起到協調變電站電能傳輸、分配、控制以及轉換等各方面的能力，是一次設備與二層設備的結合面。間隔層可以實現設備各種信號的輸入以及輸出工作，而站控層的功能則呈現高度集中的態勢，在一臺計算機中可以實現，也可在多臺計算機中實現。

3 智能變電站的設計要點

3.1 智能化一次設備的選擇。由于實際工作工程中的不同需要，110KV智能變電站在主變側采用的均是電子式互感器，利用光纖作為主要的信號傳輸元件，采取膠結的方式實現光纖與磁光玻璃之間的對接，相對而言，其維護的周期更短，而閉環控制技術也可以在一定程度上保證其具有較高精準度和較大的動態范圍。其他的一次設備可在原有設備的基礎上，使用智能終端作為一次設備的智能化接口，實現電力系統的要求。

3.2 構件網絡構架。在組網時采取高速以太網路能夠有效的保證系統數據傳輸速度每秒高于100Mb，同時可以在所有的相關設備上都安裝形影的通信接口，并支持IEC61850的相關要求。按照邏輯功能，網絡可以被劃分為過程層、站控層以及間隔層三個主要的方面。站控層的網絡拓撲多使用單星型的結構，在100KV的電力網絡中，最常使用的就是常規工業級的工作組網絡交換設備，從而形成站控層。對于GOOSE控制網來說，可以使用IEC61850規約要求的工業級網絡交換設備，且設備必須要支持GOOSE技術。過程層網絡可以大致分為GOOSE以及采樣數據網兩部分，從物理的特性角度來看，這兩部分之間獨立存在，其網絡結構采用星型拓撲。根據系統保護的雙重化要求，在對變電站網絡進行優化構建時，必須要滿足繼電保護的相關安全要求，堅持雙重化配置，兩個過程層網絡相對獨立，有效的保障電力系統的安全。

4 110KV智能變電站一次設備的方案闡述

在進行110KV智能變電站的設計時，應該嚴格按照變電站的設計要求以及具體應用的領域而進行方案制定，在對智能化一次設備進行選擇時，應該運用科學的方法，在安全可靠、經濟性高的前提下適當選擇，同時應該配置出對應的傳感器以及智能終端等設備，將常規的一次設備轉換成為智能一次設備。

4.1 對主變壓器進行智能化改造。利用智能化的終端設備，可以實現對主變中性點隔離開關以及有載調壓開關等設備的智能化管理和控制，同時對于主變壓器的電量、油中溶解氣體的特征量進行全程的監控分析。

4.2 在對110KV進線側和內橋測進行智能化的改造過程中，針對主變10KV的進線間隔可以適當考慮選擇配置羅氏線圈電子式電流電壓互感器，在進行出線間隔改造方面，常規的互感器相對而言性價比更高，可酌情選擇。

4.3 智能開關的設置。一般情況下，10KV選擇安裝在就地開關柜的多功能裝置，而實現了保護、測控以及計量的功能，110KV對于斷路器的運行狀態信息進行實時采集，并針對這類信息進行分析和控制，實現了斷路器的控制管理功能。與此同時，可以采取統一的在線檢測系統，通過對光纖來傳輸電子設備的實時信號，將傳感器的信號間隔只能單元進行連接，對于電子設備運行狀態進行實施的信息的采集分析，大大提高系統的穩定性和安全性。

5 結語

目前，我國智能變電站的相關研究理論仍處于研究的初級階段，盡管如此，也給我國傳統的變電站計算機保護系統、自動化控制以及一次設備帶來了極大的挑戰，只能變電站正在逐步成為變電站發展的主流方向。110KV智能變電站更應在純屬的理論及技術支持下，逐步的增加設備的兼容性、自動化的綜合能力，大大提高智能變電站應用的穩定性和關鍵領域的研究突破。

參考文獻

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