智能變電站技術關鍵點及優化方案

武麗燕 郭倩倩 藺紅霞 秦慧敏

摘要：智能變電站是目前最為先進的變電站。智能變電站技術是變電站自動化技術發展中具有里程碑意義的一次變革，對變 電站自動化系統的各方面將產生深遠的影響。在系統可靠性、經濟性、維護簡便性等方面均比常規變電站有較大提升。本文 淺析智能變電站技術關鍵點及優化方案。

關鍵詞：智能變電站技術；關鍵點；優化方案

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：2095-3178（2018）06-0116-01

引言

智能變電站是建立在IEC61850 標準和通信規范基礎上，能夠實

現變電站內智能電氣設備間信息共享和互操作的現代化變電站。智 能變電站采用先進、可靠、集成、低碳、環保的智能設備，以全站 信息數字化、通信平臺網絡化、信息共享標準化為基本要求，自動 完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監測等基本功能，并可 根據需要支持電網實時自動控制、智能調節、在線分析決策、協同 互動。

1 大慶油田第一座智能變電站的結構

1.1設備布置

合并單元MU（MergingUnit）：對一次互感器傳輸過來的電氣模擬

量進行合并和同步處理，并將處理后的數字信號按特定格式轉發給 間隔層（保護測控等）設備使用。智能終端ST（SmartTerminal）：進行 實時數模及模數轉換，實現對一次設備的控制、信號采集等功能。 本次設計變電站的 110kV、35kV 側、主變保護及綜合測控均采用數 字化設備，采用電磁式互感器經合并單元采樣方式；6kV采用常規微 機保護設備。

1.2網絡布置

整站網絡建立在IEC61850通信技術規范基礎圖1數字化保護裝

置連接示意圖上，采用分層分布式系統，網絡結構由站控層、間隔 層和過程層組成。過程層SV/GOOSE、站控層 MMS 網絡完全獨立，裝 置采用獨立的數據接口接入不同網絡。其中，過程層SV/GOOSE 網各 電壓等級需獨立，主變 SV/GOOSE網可獨立或接入最高電壓等級。

2 智能變電站的主要技術特點分析

2.1一次設備主要內容介紹

高壓智能設備也是智能設備的另一種稱呼，更是構建智能電網

的重要環節，也因為其具備的特殊性和傳統的電網之間存在明顯的 差別。智能電網當中的智能變電站會利用傳感器來實時監控運行狀 況，使電網設備實現自動化、可觀測以及可控制的目標。在我國所 頒布的相關文獻當中一次設備給出了專門的界定與規定，因此在一 次設備的實際應用當中需要以這些既有的規定作為前提，再開展一 體化設計，主要包含以下內容：（1）需要完成高壓設備以及相關部件、

傳感器、執行器等一體化設計，從而實現控制和監測目的。（2）需要 將高壓設備、互感器、斷路器等進行一體化設計，減少智能變電站 的占地面積。（3）在智能組件當中，需要進行計量、控制、測量和保 護等，以此為基礎開展一體化設計，完成一次和二次設備的融合設 計。

2.2智能設備與順序控制

對智能化的設備進行一系列的操作時，適宜采用順序控制，這

種控制方式的優勢在于可以滿足無人值班以及區域監控中心站管理 模式的要求，可以接受來自監控中心、調度中心以及后臺所發出的 各種指令。當設備出現突發故障時，可以進行緊急斷電處理，擁有 良好的圖形界面設計，可以同時滿足近端和遠端的可視化操作技術。

2.3智能變電站應具備的高級功能

（1）對智能變電站的設備實現廣泛的在線監測，能夠讓設備的

檢修更加科學合理，也可以有效的獲得電網運行狀態數據，實現對 二次設備狀態特征量的有效采集。但目前的技術水平不足以實現對 變電站內所有設備實行在線監測，因此對變電站內的主要一次設備 實行在線監測比較切合實際。例如：主變、HGIS/GIS、避雷器等設備。 （2）信息融合的目的是對信息獲取、信息表示及信息內部聯系進行綜 合處理和優化的技術。多信息融合技術的含義是指通過對信息進行 多角度處理，進而得到各種信息的內在聯系和規律，利用這些最終 實現信息優化。對設備進行狀態監測，可以及時獲得被監測設備的 狀態信息，相關人員結合所獲得的信息，如所檢測設備的參數、結 構、運行狀態以及運行信息等，可以對監測設備的壽命進行評估。

（3）智能預警及智能處理。在智能變電站的監控系統上安裝智能預警 及事故信息綜合分析決策系統，可以實現信息分類及處理，并能夠 提取故障報警信息，幫助相關人員對故障發生原因進行合理判斷。 利用變電站邏輯以及推理模型實現對預警信息的分類以及分類處理，

相關人員通過對變電站運行狀態進行在線分析和推理，可以針對變 電站的異常提出進一步的解決措施，也可以為主站提供智能預警， 并為主站分析解決故障提供一定的數據支持。

3110kV智能變電站技術關鍵點

光纜設計。除線路保護專用通道外，站內宜采用多模光纖，選

擇光纖纖徑時需由數字化保護廠家確認。站內光纜宜采用非金屬加 強芯光纜，這種光纜相對柔軟，便于施工敷設。站外宜采用鎧裝非 金屬加強芯阻燃光纜，當采用槽盒敷設時，宜采用非金屬加強芯阻 燃光纜。每根光纜宜備有2～4芯，光纜芯數宜選4、8、12 和24 芯。 其中，電流、電壓、跳合閘控制回路等需要增強可靠性的接線，應 采用相互獨立的光纜，其余起始點相同的光纜宜整合。（2）控制電 纜設計。主變非電量保護由本體智能終端實現，根據規范要求，主 變及電抗器非電量保護應采用電纜直接跳閘，應敷設本體智能終端 至主變各側智能終端的跳閘控制電纜，此處與其他光纜跳閘回路有 所不同。母線 PT合并單元已經具有電壓并列功能，但是只能通過光 口傳輸給數字化保護和數字式電能表使用。如果站內仍使用電子式 電能表，需要另增設電壓并列裝置，三相計量電壓通過控制電纜傳 輸至電能表。（3）虛端子設計。在傳統的微機保護中，互感器二次 輸出及一次設備開關量通過控制電纜接入端子。由于 GOOSE、SV 輸 入輸出信號在網絡上傳輸的變量與傳統屏柜上的端子存在對應關系，

為了形象地理解和應用這些信號，將其稱為虛端子。IEC61850建模 標準雖未明確規定二次虛擬回路的建模方法，但標準中規定可以在 邏輯節點的Inputs（輸入）部分綁定外部信號，雖然包含的信息有限，

但仍能滿足虛擬二次回路的應用，包括配置全站 SCD、統一映射等 應用。

4 優化方案

4.1設備布置優化

根據用戶單位要求，110kV 智能組件未安裝于一次設備控制柜

內，獨立組柜安裝于一次設備控制柜旁，造成保護柜與控制柜之間 連有 14 根控制電纜，增加了施工工作量，也不便于日后維護檢修。 根據規范要求及國家電網運行經驗，可以采用以下兩種設備布置優 化方案。方案一：將智能組件安裝于一次設備控制柜內，控制及采樣 回路采用內部配線方式，用光纜與保護設備連接。方案二：將智能組 件和保護裝置全部安裝于一次設備控制柜內，控制及采樣回路采用 內部配線方式，數字化設備間采用跳纖連接，柜體宜采用加寬型。

4.2光纜部分優化

為滿足施工單位提前申報材料，光纜全部采用 4 芯。雖然增強

了接線可靠性，但在非重要接線中（組網、對時等）造成光纜過多， 增加了敷設工程量。在今后的設計中，應根據實際情況整合光纜， 減少施工敷設工程量。

結語

智能化變電站的系統可以將變電站的多個一次設備信息進行收

集，并利用智能化的組件對其進行綜合處理。我們根據大慶油田 110kV 該變電站的設計經驗進行總結，提出相應的優化方案，減少 了施工和維護的工作量，也為智能變電站建設提供了經驗。

參考文獻

[1]汪龍根.智能變電站及技術特點分析[J].山東工業技

術，2017（12）：156-156.

[2]梁飛宇.關于智能變電站及其技術特點分析[J].電子測 試，2015（13）.