110 kV智能變電站設計及可靠性探討

+李樂為+李丹++王爭

摘要：近年來，工業生產和人們生活用電總量增加，變電站的規模和數量也在不斷擴大，工作人員運維管理的負擔也隨之增加。隨著智能技術的成熟和發展，變電站智能化設計有效提高了其管理和運行效率，滿足了生產生活用電需求。基于此，對110 kV變電站的智能化設計方案加以討論，從而為其他變電站的智能化設計提供參考。

關鍵詞：110 kV；變電站；智能；可靠性

中圖分類號：TM63；TM73文獻標識碼：A 文章編號：2095－6835（2014）09－0018－02

隨著社會的發展，為了更好地實現對變電站的運維管理工作，保障其正常供電滿足生產生活用電需求，變電站系統已逐漸采用智能化設計取代傳統的變電站電網系統，從而實現對供電電網的智能化調節和控制，確保其運行的可靠性。

1智能變電站結構及特點分析

所謂“智能變電站”即在現代化智能設備的配合使用下，以變電站的信息數字化、通信平臺的網絡化、信息共享的標準化為基本要求，并能自動對電網運行的基本信息執行采集、測量、控制和保護等。此外，還可根據實際情況對輸配電網進行智能化調節控制和在線決策分析，與其他變電站進行信息交互等功能。

相比于結構簡單且使用常規型電源和互感器器件的傳統變電站來說，智能變電站在結構上有了很大改變，其根據物理結構劃分主要有智能化一次設備和網絡化二次設備，而按系統功能模塊則主要劃分為站控層、間隔層和過程層，如圖1所示。

圖1智能變電站的結構組成

由于智能變電站采用智能化組件，比如電子互感器、智能斷路器等設備，受外界干擾較小，系統工作穩定性較高；再由于智能變電站各層分工明確，可全面監控和管理變電站的各運行設備，保障電網線路的可靠供電。相比于傳統的變壓器，智能變壓器使用IEC 61850通信標準，可以實現變電站的可靠通信，確保系統中各自動化設備間信息傳輸的穩定和正確。

2110 kV智能變電站設計及其可靠性分析

2.1智能化一次設備的使用

在110 kV智能化變電站中，智能化一次設備屬于底層基礎性元器件，其工作的智能化水平將直接反映整個變電站系統的智能化程度，因而智能化一次設備的選擇至關重要。從圖1中可以看出，智能化一次設備主要由電子式互感器和智能斷路器組成。電子式互感器主要有無源和有源兩種。無源互感器以光纖電流互感器居多，其根據磁光的法拉第效應，利用光纖作為信息傳輸的載體，頻帶范圍較寬且安裝體積小；而有源互感器則是將傳統的電壓或電流式互感器輸出的電壓、電流數字化處理，并利用光纖、網絡單元等將數據信息傳送到測控保護裝置等。由于電子式互感器采用光纖通信，其在抗外界干擾和工作可靠性方面比傳統常規型變壓器有較大的優勢。而智能斷路器設備則主要是使用現代電子技術及智能化控制設備形成執行單元取代常規的機械動作式開關和繼電器，由于是自動化控制，其比傳統機械動作可靠。

在進行110 kV智能化變電站設計時，為了滿足其工作需要，在主變各側使用電子式互感器，并以光纖作為通信載體，而其他一次設備仍可選擇常規設備，但需要以智能終端作為一次設備的智能化接口，以滿足其他智能裝置的功能性需求。變壓器配電裝置，一般采用中置式真空型開關柜。

2.2網絡架構的搭建

110 kV智能變電站的組網形式采用高速以太網，從而可以保障其信息通信傳輸率在100 Mb/s以上；在所有的智能設備上配備相應的通信接口，并符合IEC 61850標準，以確保設備間的正常通信。

對于110 kV智能變電站用于監控的站控層，網絡拓撲結構應優先考慮單星型形式，且使用常規工業級別的工作組網絡交換裝置，從而形成站控層單以太網；另外，針對于GOOSE控制網，其工業網絡交換裝置應以IEC 61850標準要求為準，且對應的設備要能夠支持GOOSE技術。而過程層網絡主要有SV網和GOOSE網，其在物理分布上是獨立進行的、互不干擾的，其拓撲結構應選擇使用星型，且系統需要具備保護雙重化性能，則在相對應的過程層網絡配置也要進行雙重化，同時應確保繼電保護符合有關規定，其雙重配置的過程層網絡相互對立。最后，由于110 kV變電站以輻射方式對外供電，因而其間隔層的進線側無需安裝保護裝置，僅在內橋或分段位置安裝相應的保護裝置。

2.3可靠性分析

110 kV智能變電站的可靠性分析主要從設備可靠性和系統工作性能的可靠性著手。在設備可靠性方面，由于110 kV智能變電站使用智能話一次性設備，其斷路器綜合應用電子和自動化控制等技術，可以獨立收集變電站在工作中的各數據信息，從而能準確判斷變壓器系統中的故障隱患并及時報警，將故障影響力降到最低；而電子式互感器一般工作壽命能維持20～25年，與變壓器的使用壽命基本相同，因而如果運維、管理恰當，則可有效保障變電站運行的可靠性。

系統工作性能的可靠性分析主要集中在其網絡架構上，由于其在站監控和過程層中的網絡拓撲結構為星型架構，從而使得各變電站到監控中心的通信線路是相互獨立的、互不干擾的，因而具備較好的實時性，且能有效避免某個線路的故障問題而影響到其他線路。

3結束語

綜上所述，盡管受技術發展的限制，智能變電站還是有很大的發展空間，其優勢必然將成為未來變電站發展的主流趨勢，能更好地滿足工業生產和日常生活用電量的需求。

參考文獻

［1］蔣航.110 kV智能變電站的設計研究［J］.中國高新技術企業，2013（33）.

〔編輯：李玨〕

110 kV Substation Design and Reliability of SmartLi Lewei, Li Dan, Wang ZhengAbstract: In recent years, the total industrial production and peoples life electricity increases, the size and number of substations is also expanding, the burden of operation and maintenance management staff have increased. With the maturity and development of intelligence technology, intelligent substation design effectively improves the efficiency of its management and operation, to meet the needs of production and living. Based on this, the 110 kV substation intelligent design scheme is discussed, which provide reference for other intelligent substation design. Key words: 110 kV; substation; intelligence; reliability

摘要：近年來，工業生產和人們生活用電總量增加，變電站的規模和數量也在不斷擴大，工作人員運維管理的負擔也隨之增加。隨著智能技術的成熟和發展，變電站智能化設計有效提高了其管理和運行效率，滿足了生產生活用電需求。基于此，對110 kV變電站的智能化設計方案加以討論，從而為其他變電站的智能化設計提供參考。

關鍵詞：110 kV；變電站；智能；可靠性

中圖分類號：TM63；TM73文獻標識碼：A 文章編號：2095－6835（2014）09－0018－02

隨著社會的發展，為了更好地實現對變電站的運維管理工作，保障其正常供電滿足生產生活用電需求，變電站系統已逐漸采用智能化設計取代傳統的變電站電網系統，從而實現對供電電網的智能化調節和控制，確保其運行的可靠性。

1智能變電站結構及特點分析

所謂“智能變電站”即在現代化智能設備的配合使用下，以變電站的信息數字化、通信平臺的網絡化、信息共享的標準化為基本要求，并能自動對電網運行的基本信息執行采集、測量、控制和保護等。此外，還可根據實際情況對輸配電網進行智能化調節控制和在線決策分析，與其他變電站進行信息交互等功能。

相比于結構簡單且使用常規型電源和互感器器件的傳統變電站來說，智能變電站在結構上有了很大改變，其根據物理結構劃分主要有智能化一次設備和網絡化二次設備，而按系統功能模塊則主要劃分為站控層、間隔層和過程層，如圖1所示。

圖1智能變電站的結構組成

由于智能變電站采用智能化組件，比如電子互感器、智能斷路器等設備，受外界干擾較小，系統工作穩定性較高；再由于智能變電站各層分工明確，可全面監控和管理變電站的各運行設備，保障電網線路的可靠供電。相比于傳統的變壓器，智能變壓器使用IEC 61850通信標準，可以實現變電站的可靠通信，確保系統中各自動化設備間信息傳輸的穩定和正確。

2110 kV智能變電站設計及其可靠性分析

2.1智能化一次設備的使用

在110 kV智能化變電站中，智能化一次設備屬于底層基礎性元器件，其工作的智能化水平將直接反映整個變電站系統的智能化程度，因而智能化一次設備的選擇至關重要。從圖1中可以看出，智能化一次設備主要由電子式互感器和智能斷路器組成。電子式互感器主要有無源和有源兩種。無源互感器以光纖電流互感器居多，其根據磁光的法拉第效應，利用光纖作為信息傳輸的載體，頻帶范圍較寬且安裝體積小；而有源互感器則是將傳統的電壓或電流式互感器輸出的電壓、電流數字化處理，并利用光纖、網絡單元等將數據信息傳送到測控保護裝置等。由于電子式互感器采用光纖通信，其在抗外界干擾和工作可靠性方面比傳統常規型變壓器有較大的優勢。而智能斷路器設備則主要是使用現代電子技術及智能化控制設備形成執行單元取代常規的機械動作式開關和繼電器，由于是自動化控制，其比傳統機械動作可靠。

在進行110 kV智能化變電站設計時，為了滿足其工作需要，在主變各側使用電子式互感器，并以光纖作為通信載體，而其他一次設備仍可選擇常規設備，但需要以智能終端作為一次設備的智能化接口，以滿足其他智能裝置的功能性需求。變壓器配電裝置，一般采用中置式真空型開關柜。

2.2網絡架構的搭建

110 kV智能變電站的組網形式采用高速以太網，從而可以保障其信息通信傳輸率在100 Mb/s以上；在所有的智能設備上配備相應的通信接口，并符合IEC 61850標準，以確保設備間的正常通信。

對于110 kV智能變電站用于監控的站控層，網絡拓撲結構應優先考慮單星型形式，且使用常規工業級別的工作組網絡交換裝置，從而形成站控層單以太網；另外，針對于GOOSE控制網，其工業網絡交換裝置應以IEC 61850標準要求為準，且對應的設備要能夠支持GOOSE技術。而過程層網絡主要有SV網和GOOSE網，其在物理分布上是獨立進行的、互不干擾的，其拓撲結構應選擇使用星型，且系統需要具備保護雙重化性能，則在相對應的過程層網絡配置也要進行雙重化，同時應確保繼電保護符合有關規定，其雙重配置的過程層網絡相互對立。最后，由于110 kV變電站以輻射方式對外供電，因而其間隔層的進線側無需安裝保護裝置，僅在內橋或分段位置安裝相應的保護裝置。

2.3可靠性分析

110 kV智能變電站的可靠性分析主要從設備可靠性和系統工作性能的可靠性著手。在設備可靠性方面，由于110 kV智能變電站使用智能話一次性設備，其斷路器綜合應用電子和自動化控制等技術，可以獨立收集變電站在工作中的各數據信息，從而能準確判斷變壓器系統中的故障隱患并及時報警，將故障影響力降到最低；而電子式互感器一般工作壽命能維持20～25年，與變壓器的使用壽命基本相同，因而如果運維、管理恰當，則可有效保障變電站運行的可靠性。

系統工作性能的可靠性分析主要集中在其網絡架構上，由于其在站監控和過程層中的網絡拓撲結構為星型架構，從而使得各變電站到監控中心的通信線路是相互獨立的、互不干擾的，因而具備較好的實時性，且能有效避免某個線路的故障問題而影響到其他線路。

3結束語

綜上所述，盡管受技術發展的限制，智能變電站還是有很大的發展空間，其優勢必然將成為未來變電站發展的主流趨勢，能更好地滿足工業生產和日常生活用電量的需求。

參考文獻

［1］蔣航.110 kV智能變電站的設計研究［J］.中國高新技術企業，2013（33）.

〔編輯：李玨〕

110 kV Substation Design and Reliability of SmartLi Lewei, Li Dan, Wang ZhengAbstract: In recent years, the total industrial production and peoples life electricity increases, the size and number of substations is also expanding, the burden of operation and maintenance management staff have increased. With the maturity and development of intelligence technology, intelligent substation design effectively improves the efficiency of its management and operation, to meet the needs of production and living. Based on this, the 110 kV substation intelligent design scheme is discussed, which provide reference for other intelligent substation design. Key words: 110 kV; substation; intelligence; reliability

摘要：近年來，工業生產和人們生活用電總量增加，變電站的規模和數量也在不斷擴大，工作人員運維管理的負擔也隨之增加。隨著智能技術的成熟和發展，變電站智能化設計有效提高了其管理和運行效率，滿足了生產生活用電需求。基于此，對110 kV變電站的智能化設計方案加以討論，從而為其他變電站的智能化設計提供參考。

關鍵詞：110 kV；變電站；智能；可靠性

中圖分類號：TM63；TM73文獻標識碼：A 文章編號：2095－6835（2014）09－0018－02

隨著社會的發展，為了更好地實現對變電站的運維管理工作，保障其正常供電滿足生產生活用電需求，變電站系統已逐漸采用智能化設計取代傳統的變電站電網系統，從而實現對供電電網的智能化調節和控制，確保其運行的可靠性。

1智能變電站結構及特點分析

所謂“智能變電站”即在現代化智能設備的配合使用下，以變電站的信息數字化、通信平臺的網絡化、信息共享的標準化為基本要求，并能自動對電網運行的基本信息執行采集、測量、控制和保護等。此外，還可根據實際情況對輸配電網進行智能化調節控制和在線決策分析，與其他變電站進行信息交互等功能。

相比于結構簡單且使用常規型電源和互感器器件的傳統變電站來說，智能變電站在結構上有了很大改變，其根據物理結構劃分主要有智能化一次設備和網絡化二次設備，而按系統功能模塊則主要劃分為站控層、間隔層和過程層，如圖1所示。

圖1智能變電站的結構組成

由于智能變電站采用智能化組件，比如電子互感器、智能斷路器等設備，受外界干擾較小，系統工作穩定性較高；再由于智能變電站各層分工明確，可全面監控和管理變電站的各運行設備，保障電網線路的可靠供電。相比于傳統的變壓器，智能變壓器使用IEC 61850通信標準，可以實現變電站的可靠通信，確保系統中各自動化設備間信息傳輸的穩定和正確。

2110 kV智能變電站設計及其可靠性分析

2.1智能化一次設備的使用

在110 kV智能化變電站中，智能化一次設備屬于底層基礎性元器件，其工作的智能化水平將直接反映整個變電站系統的智能化程度，因而智能化一次設備的選擇至關重要。從圖1中可以看出，智能化一次設備主要由電子式互感器和智能斷路器組成。電子式互感器主要有無源和有源兩種。無源互感器以光纖電流互感器居多，其根據磁光的法拉第效應，利用光纖作為信息傳輸的載體，頻帶范圍較寬且安裝體積小；而有源互感器則是將傳統的電壓或電流式互感器輸出的電壓、電流數字化處理，并利用光纖、網絡單元等將數據信息傳送到測控保護裝置等。由于電子式互感器采用光纖通信，其在抗外界干擾和工作可靠性方面比傳統常規型變壓器有較大的優勢。而智能斷路器設備則主要是使用現代電子技術及智能化控制設備形成執行單元取代常規的機械動作式開關和繼電器，由于是自動化控制，其比傳統機械動作可靠。

在進行110 kV智能化變電站設計時，為了滿足其工作需要，在主變各側使用電子式互感器，并以光纖作為通信載體，而其他一次設備仍可選擇常規設備，但需要以智能終端作為一次設備的智能化接口，以滿足其他智能裝置的功能性需求。變壓器配電裝置，一般采用中置式真空型開關柜。

2.2網絡架構的搭建

110 kV智能變電站的組網形式采用高速以太網，從而可以保障其信息通信傳輸率在100 Mb/s以上；在所有的智能設備上配備相應的通信接口，并符合IEC 61850標準，以確保設備間的正常通信。

對于110 kV智能變電站用于監控的站控層，網絡拓撲結構應優先考慮單星型形式，且使用常規工業級別的工作組網絡交換裝置，從而形成站控層單以太網；另外，針對于GOOSE控制網，其工業網絡交換裝置應以IEC 61850標準要求為準，且對應的設備要能夠支持GOOSE技術。而過程層網絡主要有SV網和GOOSE網，其在物理分布上是獨立進行的、互不干擾的，其拓撲結構應選擇使用星型，且系統需要具備保護雙重化性能，則在相對應的過程層網絡配置也要進行雙重化，同時應確保繼電保護符合有關規定，其雙重配置的過程層網絡相互對立。最后，由于110 kV變電站以輻射方式對外供電，因而其間隔層的進線側無需安裝保護裝置，僅在內橋或分段位置安裝相應的保護裝置。

2.3可靠性分析

110 kV智能變電站的可靠性分析主要從設備可靠性和系統工作性能的可靠性著手。在設備可靠性方面，由于110 kV智能變電站使用智能話一次性設備，其斷路器綜合應用電子和自動化控制等技術，可以獨立收集變電站在工作中的各數據信息，從而能準確判斷變壓器系統中的故障隱患并及時報警，將故障影響力降到最低；而電子式互感器一般工作壽命能維持20～25年，與變壓器的使用壽命基本相同，因而如果運維、管理恰當，則可有效保障變電站運行的可靠性。

系統工作性能的可靠性分析主要集中在其網絡架構上，由于其在站監控和過程層中的網絡拓撲結構為星型架構，從而使得各變電站到監控中心的通信線路是相互獨立的、互不干擾的，因而具備較好的實時性，且能有效避免某個線路的故障問題而影響到其他線路。

3結束語

綜上所述，盡管受技術發展的限制，智能變電站還是有很大的發展空間，其優勢必然將成為未來變電站發展的主流趨勢，能更好地滿足工業生產和日常生活用電量的需求。

參考文獻

［1］蔣航.110 kV智能變電站的設計研究［J］.中國高新技術企業，2013（33）.

〔編輯：李玨〕

110 kV Substation Design and Reliability of SmartLi Lewei, Li Dan, Wang ZhengAbstract: In recent years, the total industrial production and peoples life electricity increases, the size and number of substations is also expanding, the burden of operation and maintenance management staff have increased. With the maturity and development of intelligence technology, intelligent substation design effectively improves the efficiency of its management and operation, to meet the needs of production and living. Based on this, the 110 kV substation intelligent design scheme is discussed, which provide reference for other intelligent substation design. Key words: 110 kV; substation; intelligence; reliability