淺談智能變電站的優點及其優化設計

袁芳　趙宇紅　唐健　陳冬

摘 要：統一堅強智能電網是一個堅強可靠、經濟高效、清潔環保、透明開放、友好互動的現代電網。智能變電站在智能電網建設中是銜接發、輸、變、配、用和調度六大環節的重要環節。智能變電站對比常規變電站具有很多無法比擬的優點，智能變電站的發展必將代替常規變電站。為了體現國家電網“兩型一化”的建設目標，推進新一代智能變電站的發展進程，優化智能變電站的設計是很有必要的。

關鍵詞：堅強智能電網；智能變電站；優點；優化

智能變電站是采用先進、可靠、集成、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、計量和檢測等基本功能，同時，具備支持電網實時自動控制、智能調節、在線分析決策和協同互動等高級功能的變電站[ 1-2 ]。

1 智能變電站對比常規變電站的優點

1.1 電纜通信被光纖通信取代

智能變電站中為節約二次電纜，同時使二次系統的布線更加的清晰和簡潔，采用光纖通信取代電纜通信的方式。因為光纖通信取代電纜通信有很多明顯的優勢，不僅可以減少通信過程中的電磁干擾，在繼電保護裝置正常工作時，不會因為電磁干擾而導致繼電保護裝置的誤動作，可以提高其通信的可靠性。而且光纖通信對于采集到的信號，是通過數字信號的形式將其傳輸到后臺主機的，這樣更加確保了其通信的可靠性。

1.2 電子式互感器的應用

傳統的互感器具有磁飽和問題嚴重、二次線圈不能開路以及二次線圈不能短路等問題。電子式互感器絕緣結構簡單、低壓側無開路高壓危險、數據傳輸抗干擾能力強、電流互感器頻率響應范圍寬、沒有磁飽和問題以及鐵磁諧振現象、體積小、重量輕。在智能變電站中，對于一個電壓等級，電子式互感器使用一臺就可以同時實現在線監測、保護以及計量等功能。可以最大程度地減少一次設備的投入，減少變電站的占地面積和設備的維護工作量。此外電子式互感器的高低壓側是完全電氣隔離的，因此可以避免二次側出現過電壓的現象，提高其供電的可靠性。

1.3 智能終端的應用

在智能變電站中智能終端與一次設備采用電纜連接，與保護、測控等二次設備采用光纖連接。智能終端能夠接收保護跳合閘命令、測控的手合/手分斷路器命令及隔離刀閘、地刀等GOOSE命令，還具備跳/合閘命令輸出的監測功能。當智能終端接收到跳閘命令后，可以通過GOOSE網發出收到跳令的報文，智能終端的告警信息通過GOOSE上送。智能終端的應用可以減少二次電纜的敷設，簡化主控室的控制設備。

1.4 合并單元的應用

智能變電站中應用了合并單元在，可以使系統設備得到簡化以及提高信息傳輸的可靠性。合并單元MU（Merging Unit）是智能變電站特有的功能單元，其主要作用是接收并處理電流、電壓信號以及實現獨立采樣的電壓、電流信號的同步。合并單元對整個通信系統具有十分重要的作用。

1.5 高級應用

智能變電站對比常規變電站的核心區別就是高級應用功能。智能變電站除有信息采集、測量和保護控制等基本功能外，還有順序控制、遠程瀏覽與智能告警、數據辨識等高級應用功能。

2 智能變電站的優化設計

2.1 電氣主接線

在滿足供電可靠的前提下，采用簡潔的主接線方式，最大程度的減少一次設備的投入，達到智能變電站資源節約型、環境友好型的建設目標。電氣主接線優化后可以減少智能電子設備（Intelligent Electronic Device，IED）的使用，相應的減少了網絡交換機的投入，建筑面積和占地面積以及現場安裝工作量也會相應的減少。

2.2 GIS設備的選擇和配置

在土地稀缺的大城市建設智能變電站，為使其具有可觀的經濟效益，并最大程度地節約土地資源，同時保證供電的可靠性和安全性。對GIS緊湊型和小型化設備的選擇，可以有效的減少配電裝置室的建筑面積和整個變電站的占地面積。

2.3 電氣總平面的布置

本著出線方便，節省投資的目標，電氣總平面的布置盡可能的緊湊合理。對于框架式并聯電容器裝置，由于其占地面積比較大，投資也不夠經濟，所以可以研究更加緊湊的布置方案。目前有工程采用三相疊裝的總體結構，較常規方案大大地節約了占地面積。

2.4 高壓設備智能化需要解決的問題

雖然電子式互感器和傳統的電磁式互感器相比具有很多優越性。但是目前電子式互感器產品成熟度欠缺，制造技術不夠成熟以及性能評價體系不夠完善。在實際運行中，電子式互感器運行故障頻發，可靠性、穩定性狀況不佳，尤其是在超高壓和特高壓等級中，可靠性不高。智能變電站中部分互感器仍采用常規互感器，通過常規互感器配置合并單元來實現信息就地化。為了著力解決電子式互感器現存的一些問題，需要研究更加科學、更加有效的智能化方法。

3 結語

與常規變電站相比，智能變電站更加的節能和環保、結構緊湊、自動化水平高。從《電力發展“十三五”規劃（2016-2020年）》中可以看到，特高壓輸電以及智能電網成為“十三五”規劃的重大項目。智能變電站支持分布式電源的接入，因此必須在功能集成、配置優化、經濟可靠以及安全穩定運行中達到更高的要求。在保證供電可靠的同時，減少工程投資，全面推進我國智能變電站的建設。

參考文獻：

[1] Xiaoping Yang， Xianfeng Duan， Yanli Bai. Asymmetrical Voltage Dip Ride-through Enhancement of Directly Driven Wind Turbine with Permanent Magnet Synchronous Generator[C].Sustainable Power Generation and Supply，2009：1-6.

[2] Wenliang Wang， Baoming Ge， Daqiang Bi， et al. Energy Storage based LVRT and Stabilizing Power Control for Direct-Drive Wind Power System[C].2010 International Conference on Power System Technology （POWERCON），2010：1-6.

作者簡介：

袁芳（1989-），女，漢族，湖南邵陽人，碩士，研究方向：電力系統及其自動化。