110kV智能變電站電氣設計探討

陳蘭蘭

智能變電站是智能電網的可靠支撐，是承擔輸配電的樞紐。在對智能變電站進行科學合理的設計與規劃過程中，需加強對智能變電站中的電氣設計。本文首先選取電氣主接線、防雷保護、監控系統、電源系統等要點，對 110kV 智能變電站的電氣設計進行了簡單分析，其次闡述了智能化一次、二次設備在變電站中的應用，以供參考。

110kV變電站;智能設備;電氣設計

一、引言

隨著我國科技技術的不斷發展，變電站也逐漸實現了智能化發展。110kV變電站是電力系統中的重要組成部分，與電力系統的供電穩定性有著密切關系，而電氣系統則直接決定110kV 智能變電站的性能。為保證其發揮應有的效果，需要做好電氣系統的設計。

二、電氣設計要點

2.1電氣主接線

選擇變電站主接線需要充分考慮變電站在整個系統中的作用、地位、電壓等級、位置、進出線及站內變壓器容量和臺數等條件。線變組接線具備使用高壓設備少、投資及土地占用少、繼電保護簡單、接線方式簡潔等優勢，且在任一電源出現失電的狀況時，可通過備用自投轉移負荷，以便在最短的時間內恢復供電。單母線接線方式下，110kV 變電站的電源進線選擇兩路接 110kV電網，該方式具備運行靈活、方便且供電穩定性高等優點。如果出現主供電源失電的狀況，可通過高壓備用自投的方式實現供電的自動恢復。內橋接線形式則具備所需斷路器少，且方便實現電路的投入及切除等優點。一旦有線路故障發生，只有斷路器會斷開，其他回路的正常運行不會受到影響的優點。

不同的接線方式有著不同的優勢，也被應用在不同的需求和環境方面，在接線方式的選擇上，除了要結合各種接線方式的優缺點外，還要充分考慮各種接線方式的技術性和經濟性。只有確保可行的技術性和經濟性，才能選擇出經濟、合理的接線方式，以促進整個電氣設計的合理化。

2.2?防雷保護

從雷電對變電站的危害性來分析，需選擇合理的手段對110kV變電站進行保護，避免其受到雷擊，從而引發一系列不良反應。變電站防雷設計主要涉及直擊雷保護及過壓保護。為防止直擊雷對設備的沖擊，一般采用設置屋頂避雷帶構成主建筑物及變壓器的直擊雷保護。針對沿送電線路雷電侵入波的過電壓，110kV電壓配電裝置可在每條出線設置一組氧化鋅避雷器的方式進行保護，10k電壓等級配電裝置可在母線上設置一組氧化鋅避雷器的方式進行保護。此外，變電站主接地網可采用網格布置，利用水平接地體為主，垂直接地體為輔而構成的復合接地網，主要設備接地端子應采用引下線分別接入主接地網不同網格。

2.3?監控系統

智能變電站監控系統的設備配置和功能要求應按無人值班模式設計，采用開放式分層分布式網絡結構，邏輯上由站控層、間隔層、過程層以及網絡設備構成。 ????站控層可采用一體化監控系統，按《智能變電站一體化監控系統建設技術規范》設計，由監控主機兼操作員工作站、數據服務器、綜合應用服務器、數據通信網關機、防火墻、正反向隔離裝置、網絡打印機、交換機等設備構成，提供站內運行的人機聯系界面，實現管理控制間隔層、過程層設備等功能，形成全站監控、管理中心，并與遠方監控、調度中心通信。間隔層由保護、測控、計量、故障錄波及網絡分析等若干個二次子系統組成，在站控層及網絡失效的情況下，仍能獨立完成間隔層設備的就地監控功能。過程層由合并單元、智能終端等構成，完成與一次設備相關的功能，包括實時運行電氣量的采集、設備運行狀態的監測、控制命令的執行等。站內監控保護統一建模，統一組網，信息共享，通信規約統一采用DL/T 860，實現站控層、間隔層、過程層二次設備互操作。

2.4?電源系統

變電站電源系統主要由站用交流電源、直流電源、交流不間斷電源、直流變換電源、蓄電池組等組成。各應進行一體化設計、一體化配置、一體化監控。首先系統中各電源通信規約應相互兼容，能夠實現數據、信息共享。其次系統的總監控裝置應能通過以太網通信接口采用DL/T 860規約與變電站后臺設備連接，實現對一體化電源系統的遠程監控維護管理，其系統結構見圖2-1。

同時，系統應具有監視站用交流電源、直流電源、蓄電池組、交流不間斷電源、直流變換電源等設備的運行參數的功能;應具有交流電源切換、充電裝置充電方式轉換等功能。

三、智能設備的應用

智能變電站主要由智能一次設備、智能二次設備和智能輔助設備組成，其中，“智能”指能夠對自身的物理狀態進行監測和預估，并能通過一體化的通信平臺對異常的狀態進行信息傳遞，同時通過執行機構對故障環節進行處理并實現自愈的功能。

3.1一次設備

智能化的一次設備是建立在傳統的一次設備上，添加對應的智能組件構成。智能組件是指由若干智能電子裝置集合組成，主要承擔宿主設備的測量、控制和狀態監測等基本功能，以及相關計量、保護等功能。與傳統的一次設備相比，最大的不同在于智能化一次設備能夠對自身的狀態進行檢測并能與外界交換測量信息。

對于智能化一次設備來說，其技術的主要特點就表現在模擬數據下的數字化，具體來說就是在檢測與控制一次設備的過程中，要對相關操作仿真參數進行相應的轉換，采用數字信號進行信息數據的傳輸。傳輸期間，在直觀反映其真實狀態的同時，可通過數據分析來決定是否將操作信號下達給主要設備，以此來有效實現系統的互動。

3.2?二次設備

智能化的二次設備可以理解為網絡化的二次系統，主要承擔狀態監測、系統保護、一體化信息傳遞及全站通訊的功能。智能輔助設備則主要實現安防、消防、視頻、環境監測等功能，并實現信息的統一管理，實現與監控系統的信息共享和操作聯動，為無人值守提供技術支撐。

與常規變電站相比，智能變電站在設備上采用智能設備，可實現設備運行狀 態的可視化，設備由定期檢修轉化成狀態檢修，提高了設備的使用效率和供電可 靠性，這些措施都提高設備的整合度，簡化設備配置，減少了安裝、檢修、運行 與維護的成本。

3.3?高級應用

高級應用功能是智能變電站與常規變電站的核心區別，是提高智能變電站自動化、互動化程度的關鍵功能。智能電網要求變電站通過對全網運行數據分層、分級的廣域實時信息統一斷面采集，實現變電站智能柔性集群及自協調區域控制保護，支撐各級電網的安全穩定運行和各類高級應用;設備信息和運維策略與電力調度實現全面互動，實現基于狀態監測的設備全壽命周期綜合優化管理。

在高級應用功能應用深度和完整性方面，分如下兩類：

（1）完整功能：此部分應用基本上僅與站內功能相關，要求完整功能實現，應作為高級功能的基本配置實現，此部分功能包括：順序控制、智能告警、狀態可視化、故障信息綜合決策分析、智能操作票、遠程運維等。

（2）部分功能：此部分應用要完整實現需主站端相應功能升級配合或需具備一定的外部條件，在設計時可與主站端或外部配合預留功能接口，此部分功能一般包括：源端維護、分布式狀態估計、新能源接入等。

智能變電站在傳統數字變電站的基礎上，更加注重和強調面向全站的數據采集和共享、一二次設備的融合，以及系統的自動控制與調度。可以預見，在未來社會發展過程中，變電站設計問題將會越來越受到關注，也會有更多的先進技術被合理的應用到變電站設計過程中，使其性能不斷被完善，為用電需求用戶提供更為全面且安全的服務。

[1] 何牧. 110kV變電站一次電氣設計探析及其對變電站智能化的要求[J] .科技與創新，2016（20）：143.

[2] 陳進. 110kV智能化變電站電氣系統設計[D] .湖南大學，2014.