500 kV智能變電站的設計思路和建設模式

朱 建

（國網江蘇省電力有限公司常州供電公司, 江蘇 常州 213200）

0 引 言

隨著智能電網技術的應用，我國500 kV智能變電站得到了快速發展。500 kV智能變電站是電力系統的重要組成部分，其設計與建設的目的是對變電站內設備進行控制與保護。變電站設計過程中遵循節能環保、操作簡單和經濟合理等原則，嚴格按照國家相關規定進行設計，確保符合電力行業的標準要求。變電設計作為電力系統安全運行的基本保障，對變電運行的水平及質量具有直接影響。設計人員應該重視變電設計中存在的細節問題，避免因考慮不周全造成的系統故障，熟練運用各種方法解決問題，提高變電系統運行的可靠性和安全性，確保我國城市電力系統的穩定運行[1]。

1 智能變電站的概念

城市發展離不開電力能源的支持。因此，需要加強城市電網建設。電網的鋪設工作與變電站電能的輸送、配置和統籌規劃有聯系，只有確保變電站的正常運行，才可以將電力能源安全運輸至城市的每一個角落。智能化設計和建設理念的出現，主要是由于時代發展與社會能源的供求緊張關系決定的。為實現城市電網的安全運行與電力能源的正常供給，變電站要進行合理規劃。智能變電站的具體含義是將變電站中的設備與現代的高新技術相結合，通過信息智能化方式促進變電站的創新與發展，從而保證城市電能的高效、穩定和可持續發展，完成變電站的智能化、自動化和數字化發展，并通過使用科學技術對電網應用進行現代化設計與建設。與傳統的變電設計相比較，智能變電站的使用具有更多優勢，操作性能更加完善，對線路的梳理也具有便利條件，可為城市電網的數據提供及時性和準確性。因此，智能變電站具有更大的發展空間，可以對生活進行智能化管理。此外，根據現有情況分析，智能化變電站不僅可以保證電力系統的穩定運行，還對變電站設備的穩定運行、減少事故發生概率等具有重要作用。它既保證了城市建設運行中基本電力的能源供給，也減少了由于電力能源問題造成的財產損失。對于變電站信息的共享方面，它也與傳統變電站不一樣。通過智能化技術的使用，可以將動態運行中的圖片與環境信息及時傳輸給控制中心。變電站的自動化操作方法，既減少了變電站的工作風險，又可以利用數字化信息為維修人員提供準確的預警功能[2]。

2 智能變電站設計原則

隨著科技的發展和發展水平的提高，智能變電站的應用得到了快速發展。因此，在變電站設計過程中，要按照原則去完善和落實。首先，充分考慮國家既定的方針和規定，確保變電設計能夠符合電力行業的標準，滿足國家法律法規和對電力運行提出的要求，確保運行中的人員安全和供電可靠。在實現設計質量的基礎上引入先進的設備和技術，可以提高電力系統的整體水平。其次，在現代化技術水平發展下，積極應用自動化技術提高變電站的自動化水平。綜合考慮節能環保、成本費用和維護管理等問題，將可持續發展理念完美融合到變電設計中，并貫徹落實、嚴格執行。最后，變電所的建設需要消耗一定的土地資源，也會對周圍環境、人員造成一定影響。所以，設計人員根據建設地點的實際情況，將環境保護等問題融入設計工作，確保各項參數符合標準規劃要求，并以此為基礎進行施工建設。

3 智能變電站設計涉及的關鍵技術

3.1 電子式互感器

在500 kV智能變電站中，電子式互感器是整個變電站中的重要技術之一。傳統的電磁式互感器使用成本較高、絕緣復雜、精準度較低，并不適合應用在智能變電站中，從而造成輸出電流出現畸變或使電網運行的安全性和穩定性受到影響。同時，PT（電壓互感器）也會因為電磁諧振而產生過量電壓，導致電氣設備不能正常使用。因為電子式互感器具有抗電磁的干擾能力強，測量精確、頻率響應范圍寬，不會出現PT諧振和體積小的優勢，使得電子式互感器廣泛應用于智能化變電站中[3]。

3.2 智能化開關

智能開關的使用主要通過計算機技術與電子式互感器、電力電子技術等，將信息技術與傳統的高壓電器設備進行融合，從而實現了智能化高壓電器。智能開關是利用微機進行控制，采用的控制裝置需要現場安裝。其中，主要的使用功能涉及智能感知、波形精確控制的跳變、合閘角度和時間、故障預報、運行狀態的智能化評估和監測、專家人工智能判定和信息網絡化共享等。

4 500 kV智能變電站的設計分析與建設模式

4.1 500 kV智能變電站電流互感器繞組配置設計與建設

設計500 kV智能變電站的電流互感器繞組時，電流互感器繞組的配置不當易出現保護空白區。如果開關設置采用GIS或HGIS，需要在斷路器的兩邊配置電流互感器。斷流互感器的兩邊還要使用間隔的保護措施與母線的保護區域進行交叉，在斷路器的兩邊間隔保護范圍也會出現交叉。如果電流互感器與斷路器之間出現故障，交叉保護套會采取相應措施，間隔故障，不會對其他系統運行造成影響。同時，根據各個保護電流互感器不同級別要求，需要保護斷路器母線，并且與斷路器的保護合并使用，并結合使用一個二次繞組。如果開關設備使用的是瓷柱式斷路器，為了減少成本支出，使用單側配置的一組電流互感器，線路保護、主變保護和母線保護相互之間使用TPY繞組[4]。

4.2 500 kV智能變電站中二次系統的設計與建設模式

智能變電站涉及很多方面，其中二次系統的設計工作非常關鍵。

首先，自動化系統網絡的優化。隨著智能變電站技術的普遍使用，每個地區對智能變電站使用的方法存在不同。其中，相同是將光纜集中到一起并組成統一的組網，但組成統一組網不能實現二次設備的網絡化與集成化。另外，這種形式的變電站存在很大缺陷，所接電線使用數量較多，電線線路復雜，提高了成本。與傳統變電站相比沒有明顯優勢，需要不斷進行研究、創新。

其次，二次設備功能整合和配置的優化。在智能變電站技術的應用過程中，會涉及信息化技術與變電技術結合使用，利用信息共享功能實現不同數據的集合化處理，最終實現運輸裝置的集成化。要建設、完善電力傳輸過程中的一體化信息網，以逐漸提高變電站技術的自動化應用，利用全部的數據管理對整個二次設備進行監督管理，實現對電路裝置的保護措施。通過這種信息一體化的形式，可實現變電傳送過程中的運行監督管理、監控和輔助系統的使用，最終做到調控等各部分功能的使用。這種終端智能化裝置具有很多優勢，既可以實現對電力運輸質量的檢查，還可以實現對信息傳遞過程中的逐漸遞進，最終實現對二次系統的良好運行。變電二次設計中，對于電氣設備、裝置設施的選擇尤為重要。電氣設備選擇中，必須確保滿足同一級別的電壓等級在同等電壓條件下實現設備類型一致。

最后，狀態監測系統設計的優化。為了保證系統的運行能夠得到有效實施檢測，需要對其監測的檢測系統進行優化處理，確保設計的效果與實用性。第一，結合智能變電站的穩定運行要求，對智能變電站中的輔助系統主機與運行狀況中的監測系統實施優化處理，保證變電站可以在綜合性強的服務器中使用。同時，二次系統的優化設計過程中需要采取有效的連接方式，以實現變電站的自動化系統與性能可靠的安全隔離裝置連接，從而擴大監測系統實踐中的監測范圍。第二，結合運行狀態與監測系統穩定運行的要求，通過計算機三維空間中的模擬分析，對變電站中的主變壓器進行性能優化設計，最終實現對系統的有效管理[5]。

4.3 500 kV智能變電站繼電保護的設計與建設分析

實際工作中，500kV智能變電站對設備的裝置還有一些特殊要求。例如：在直流電源中，使用雙重化保護措施與方法，要對合并的單元、交換機和智能終端等進行兩組獨立的直流蓄電池，保證直流電源的穩定運輸，實現雙重化的運行發展。針對智能終端方面，每一套智能終端都需要具有較強的交互功能。例如：在進行保護跳合閘工作中，智能終端要接受相應的斷路器信息，才能夠保證實現斷路器的命令，同時完成測控。只有確保智能終端的信息交互作用得到了應用，才可以嚴格控制斷線監視與閉鎖功能，最后確保整體運行的穩定與安全。最終，針對壓板進行設置。所謂的壓板設置是在檢修壓板中使用硬壓板進行，針對主保護與后備保護工作使用軟壓板，從而實現智能變電站中的遠程操控功能。

在500 kV智能變電站繼電保護的設計工作與傳統的設計方案不同，這一系統的設計特點比較明顯。首先，在新的設計方案中，需要對繼電保護裝置進行網絡化發展。其次，整個電力網絡系統中的數據信息平臺更加規范化、標準化。傳統設計中，模擬量與實際的開關量之間的數字化基礎，使用二次設備采集光纜，可以有效節約城市電網系統中的有色金屬材料使用，節約施工成本。通過500 kV智能變電站繼電保護設計方案，能夠強化電力系統中層次與間隔層次之間的信息交流，改善原有設計方案中存在的通信問題，降低調試難度與維護難度，從本質上解決了500 kV智能變電站運行中不穩定因素帶來的影響，提高了運行的安全性和穩定性，為社會與城市的發展提供了重要的電力能源支持。

5 結 論

隨著社會經濟的發展，人們對電力能源的使用規模與使用的安全性能要求越來越高。智能變電站中的繼電保護與安全影響整個電力系統的運行，為了確保城市電網的安全和運行穩定，需要在智能變電站的設計與建設工作中，提高設計水平與建設技術，保證整個電力系統安全運行[6]。