110kV智能變電站設計及其可靠性分析

徐濤

（常州常供電力設計院有限公司，江蘇 常州 213000）

一、智能化變電站概述

（一）智能變電站在建設以及設計的過程中對于信息技術以及智能技術的需求比較強，依賴性也更高，智能變電站能夠實現實時監控以及機電保護等多種功能，進而實現對電力資源的優化配置與管理。

（二）智能變電站具有三層不同的結構，技術人員應該對其結構進行合理的處理與利用，將變電站運行過程中所產生的信息進行高效的傳遞與共享，這樣才能夠最大程度地發揮職能變電站的價值，提升其應用優勢。

（三）技術人員在進行智能變電站建設的時候還應該充分結合計算機終端進行工作，這樣才能夠為智能變電站提供更加有效的支持，進而降低電力設備的故障率，保障電力運行的安全性與穩定性。

二、110kV智能變電站設計

（一）變電站一次主設備狀態在線監測系統

變電站一次主設備狀態在線監測系統可實現對變電站一次主設備的運行狀態參數的實時采集，建立變電站一次主設備運行狀態綜合數據庫，自動生成設備狀態參數報表和變化趨勢曲線，對設備狀態的歷史參數進行橫向比較分析、趨勢分析等，對設備狀態進行初步診斷，為專家診斷系統提供支撐，通過網絡可實現對變電站一次主設備的狀態監測、診斷和評估。

某110kV變電站一次主設備狀態在線監測系統軟件擬集成在一體化監控系統內，作為一體化監控系統的一個高級應用模塊，實現對系統的一體化監控。一次主設備狀態在線監測采集到的運行數據按61850協議建模，并將數據上傳至統一信息平臺，實現跨專業協同作業。

（二）110kV智能變電站二次回路設計

在電氣二次設計中，若是相關裝置的規格出現問題，那么在實際工作中智能變電站的建設就會受到影響，所以相關工作人員在實際工作中就要特別注意，在電氣二次設計過程中認真標注裝置接口規格，有效提高工程建設效率。同時在招標過程中可以根據規格標準進行參數標注，以保證在施工過程中能夠做到裝置規格與實際裝置接口一致，最終有效提高智能變電站建設效率與質量。

智能變電站可以運用智能終端和GOOSE網絡信息的多播、共享機制，降低開關輔助接點與斷路器的數量，雙套智能終端要運用到2開2閉輔助接點，連鎖則運用到2～3對接點，位置指示燈則會運用到1開1閉輔助接點，另外還得需要2開2閉來當作備用，一共會需要運用到8開8閉的輔助接點。雖減小了輔助接點數量有限，節省的費用十分有限，但是可以降低二次回路的維護工作量。

三、110kV智能變電站可靠性分析

（一）斷路器、互感器的應用

在當下，為了對變電站中一次設備的運行狀態進行更準確的判斷，工作人員應將變電站中斷路器、互感器等加入到高壓電器設備的智能化試驗的行列中。高壓斷路器是變電站中最常見的一種設備，不論常規站還是智能站都離不開高壓斷路器。該設備的運行工況直接影響到變電站的故障切除與線路運行的恢復。由于高壓斷路器的使用頻率高，現有的機械特性不能滿足高電壓、高頻次的使用需求，因此該設備故障較多，是檢修的重點。現有的傳感技術可以使得該設備處于更為便捷的監測下：實時監測泄漏電流、監測SF6氣體密度、監測開合的次數、監測設備本身的振動情況、利用紅外線進行設備造影、監測分合閘線圈的絕緣特性與電流等。

電子式互感器作為智能變電站革命性的設備，近年來應用較廣。其變革性體現在合并單元輸出數字信號，保護用小互感器逐漸退出歷史舞臺；PMU相量測量單元被WAMS合并；電能計量裝置改為全數字式，軟件功能可以實現電能在線計量。

（二）綜合自動化系統

變電站綜合自動化系統是借助先進的計算機技術、網絡通信技術和信息處理技術等實現對變電站二次設備的功能集成優化設計的一種綜合性自動化系統，它可以對變電站運行數據進行實時采集、處理、微機監控和遠程協調等，能夠很好地實現無人值守變電站的遙測、遙信、遙控、遙調目的。

目前，變電站無人值守綜合自動化系統大多采用分層分布式的組態結構，具有繼電保護、測控元件相對獨立又相互融合、結構模塊化、支持計算機網絡通信協議等特點。所以它應用非常靈活，可靠性高，便于設計、調試和擴展，尤其適用于老變電站的升級改造。變電站的通信體系分為過程層、間隔層和站控層，它們相互之間通過相應的通信規約轉換進行通信，使變電站綜合自動化系統具備RTU功能。

（三）圖像監控系統

變電站的圖像監控系統主要是通過對變電站現場監視的圖像、聲音等實時數據進行采集，利用先進的模式識別和人工智能技術，實現對變電站現場的電源監測、消防監測、入侵監測及環境監測等功能的自動化系統。特別是在變電站有設備異常、外物侵入、火災、氣體泄漏等事件時，可以通過紅外探測、煙感探測、電子圍欄等遠程監視功能，及時做出處理，故也被稱為遙視系統。先進的遙視系統可以對監控對象進行預警和告警，記憶告警事件。遙視系統可實現變電站現場可視化，這是對無人值守變電站“四遙”的有益補充，進而提高了無人值守變電站運行的安全性和可靠性，實現電力管理智能化。

（四）變電站智能網絡一體化與數據安全傳輸

1.實現雙測控方案，設計一種完全區分兩種信息源的保測裝置，接收的信息類型可以分成兩種，一種為共用信號，主要檢測設備的運行狀態，及時報告斷路器和刀閘位置等訊息等。另一種為私用信號，主要監控裝置本身的信號，比如通信斷鏈和裝置告警等。雙測控的信號處理方式能夠更加明確的檢測目標與數據來源，預防錯誤信息和信息數據丟失，能夠加強數據傳輸的安全性。為變電站一體化打下良好基礎。

2.設計五防系統配置，在智能變電站技術框架下，減少重復配置的遠著呢，采用自動化系統技術實現防誤操作閉鎖功能，防止負荷分合刀閘、誤入帶點間隔、分合斷路器、帶點掛接底線、帶地線合刀閘等防電氣誤操作。

3.設計實現順序控制功能，順序控制的另一種說法叫程序化控制，也就是通過電站站自動化系統，設置一系列可以自動完成多個操作步驟的操作系統，這種系統能夠最大限度避免運行人員錯誤操作提高操作正確率和效率

4.設計實現智能告警和分析決策功能，建設能夠自動對于傳輸信息給予示警的系統，在信息數據傳輸中，經常會發生數據分類混亂或者數據遺漏的情況，采用此系統之后，后臺監控系統會及時警報運行人員遺漏信息數據，減少故障信息，輔助障礙判斷和處理。

四、結語

綜上所述，實現智能電網的一個基本以及原動力是智能化的變電站，在設計和構建智能變電站的過程中，必須添加智能化系統以實現智能化配置與運行，實現更加豐富的系統功能，促進整個電力行業的現代化發展。