淺析110kV智能變電站設(shè)計(jì)

貴州頂效開發(fā)區(qū)陽光電力有限公司 何秀媛

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淺析110kV智能變電站設(shè)計(jì)

貴州頂效開發(fā)區(qū)陽光電力有限公司 何秀媛

【摘要】與傳統(tǒng)的變電站相比，智能變電站在自動(dòng)化、節(jié)能環(huán)保方面有很大的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為電力行業(yè)重要的發(fā)展方向。本文主要以110kV智能變電站作為研究對(duì)象，根據(jù)實(shí)例對(duì)110kV變電站的設(shè)計(jì)進(jìn)行了探究，并且對(duì)變電站的可靠性進(jìn)行了分析，以期促進(jìn)智能變電站的推廣和應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】110kV智能變電站；設(shè)計(jì)；可靠性

0　引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)于電力資源的需求量日益增加，為了促進(jìn)電力行業(yè)的發(fā)展，必須加強(qiáng)智能變電站建設(shè)，保障其正常運(yùn)行。通過智能變電站能夠?qū)﹄娋W(wǎng)進(jìn)行智能化調(diào)節(jié)和控制，減少運(yùn)行人員，也能夠節(jié)約用地和電纜的使用，對(duì)于變電站設(shè)計(jì)至關(guān)重要。

1　智能變電站概述

1.1智能化變電站的概念

在智能變電站設(shè)計(jì)中，廣泛使用先進(jìn)、環(huán)保的智能化設(shè)備，可靠性較高。智能變電站的智能化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)為信息數(shù)字化、通信網(wǎng)絡(luò)化，并且可以實(shí)現(xiàn)信息共享，對(duì)于數(shù)據(jù)信息能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、分析和控制，而且還具有較好的監(jiān)測(cè)能力。

1.2智能化變電站結(jié)構(gòu)組成

智能化變電站主要是由站控層、間隔層、過程層所組成的。

（1）站控層。站控層由很多系統(tǒng)組成，包括監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等等，通過站控層，有利于對(duì)變電站設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、電能采集、信息管理保護(hù)等等。

（2）間隔層。間隔層最為重要的組成設(shè)備是二次設(shè)備，主要包括監(jiān)控設(shè)備、繼電保護(hù)設(shè)備、IED設(shè)備等多種形式。在變電站的實(shí)際運(yùn)行過程中，間隔層可以在間隔設(shè)備方面發(fā)揮作用，這樣才能實(shí)現(xiàn)控制器、傳感器以及遠(yuǎn)方信息輸入的輸出。

（3）過程層。過程層的主要組成設(shè)備是一次設(shè)備以及智能化構(gòu)建，具體包括電壓、電流互感器、斷路器設(shè)備。與此同時(shí)，還需要一些智能電子設(shè)備，包括合并單元、智能終端等等。

2　110kV智能變電站設(shè)計(jì)要點(diǎn)及其案例分析

2.1110kV智能變電站設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1.1一次設(shè)備智能化

智能變電站主要是運(yùn)用電子式互感器，并且使用光纖傳輸信號(hào)，而其他設(shè)備依然沿用傳統(tǒng)的變電站設(shè)備形式。在設(shè)備接口方面，智能化接口可以使用智能終端設(shè)備，更好的發(fā)揮智能化功能，合理控制智能變電站的配電。所以互感器的選擇則至關(guān)重要。

2.1.2二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化

現(xiàn)階段，在智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，IEC61850標(biāo)準(zhǔn)最為完善，能夠體現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)化和技術(shù)化這雙重技術(shù)。早在2000年，嵌入式硬件和操作設(shè)備已經(jīng)開始飛速發(fā)展，并且在實(shí)踐中得到了推廣和應(yīng)用，而這些也為IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的完善和應(yīng)用提供了條件。傳統(tǒng)的IEC60870-5-103標(biāo)準(zhǔn)只是一個(gè)單純的通信規(guī)約，而IEC61850標(biāo)準(zhǔn)不僅是通信規(guī)約，而且還是變電站數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)，在指導(dǎo)變電站設(shè)計(jì)、運(yùn)行、維護(hù)方面能夠發(fā)揮十分重要的作用。具體而言，IEC61850標(biāo)準(zhǔn)最大的不同在于對(duì)象模型方面，其能夠綜合利用服務(wù)器模型、邏輯設(shè)計(jì)模型、數(shù)據(jù)對(duì)象模型等，建立健全變電站數(shù)據(jù)模型，并通過XML配置語言對(duì)模型進(jìn)行詳細(xì)描述。

2.2實(shí)例分析

110kV合興變電站在2011年已經(jīng)投入使用，與傳統(tǒng)的變電站相比，其二次回路、設(shè)備形式以及檢測(cè)形式差異性較小。

（1）110kV合興變電站規(guī)劃建設(shè)規(guī)模：變電站的接線形式為110kV為單母線分段接線，35kV單母線分段接線，10kV單母線分段接線。變壓器2×50MVA，110kV進(jìn)線2回，35kV出線8回，10kV出線20回，10kV電容器4×4.8Mvar。

（2）110kV合興變電站設(shè)計(jì)方案：電子式互感器目前運(yùn)行穩(wěn)定性不高，抗干擾能力差，所以在本次設(shè)計(jì)中，過程層依然沿用常規(guī)電磁式電流互感器、電壓互感器，通過合并單元，可以將傳統(tǒng)互感器模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，然后傳輸至控制器以及其他電子設(shè)備上。智能終端設(shè)備實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)開關(guān)的數(shù)字化接口，然后安裝在以此設(shè)備周邊的端子箱，限制一次設(shè)備的控制電纜、信號(hào)電纜的位置，實(shí)現(xiàn)保護(hù)、測(cè)控裝置的I/O采集和輸出功能，使用過程層網(wǎng)絡(luò)，按GOOSE協(xié)議與間隔層保護(hù)、測(cè)控設(shè)備通信，有利于實(shí)現(xiàn)變電站的信息共享。

（3）110kV合興變電站采用智能化設(shè)計(jì)后變電站占地面積從傳統(tǒng)的4680m2減少到4036m2，而且節(jié)約了電纜等設(shè)備投資以及相應(yīng)的施工投資、節(jié)約了保護(hù)小室及主控室等的占地面積和投資、GIS智能控制柜優(yōu)化了二次回路和結(jié)構(gòu)、智能控制裝置提供了系統(tǒng)的交互性、聯(lián)調(diào)在出廠前完成，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試工作量減少、基于通訊和組態(tài)軟件的聯(lián)鎖功能比傳統(tǒng)硬接點(diǎn)聯(lián)鎖方便、縮小了與互感器的電氣距離，減輕了互感器的負(fù)載。

綜合使用各項(xiàng)先進(jìn)的技術(shù)，包括計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，及時(shí)獲得設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，并且將這些參數(shù)交由有關(guān)專家進(jìn)行系統(tǒng)分析，能夠及早發(fā)現(xiàn)潛在故障。110kV電壓等級(jí)GOOSE與SV分開組網(wǎng)；SV采用雙單網(wǎng)，GOOSE采用共享雙網(wǎng)。

傳統(tǒng)的變電站微機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置，能夠采用端子與端子之間的連接形式，使得變電站的保護(hù)裝置能夠與一次設(shè)備和二次設(shè)備進(jìn)行有效配合。新時(shí)期，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化保護(hù)測(cè)控裝置應(yīng)運(yùn)而生，二次設(shè)計(jì)方式也有了很大的突破。在變電站中，有很大一部分節(jié)點(diǎn)、繼電保護(hù)出入口、交流輸入等被過程層的一系列設(shè)備所覆蓋，在這種情況下，光纖接口逐漸開始發(fā)展并得到了廣泛應(yīng)用。隨著光纖技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字化保護(hù)測(cè)控裝置的隱蔽性越來越強(qiáng)，用戶很難準(zhǔn)確的了解到裝置中的實(shí)際情況，在這種情況下，人們提出了虛端子的概念。

在變電裝置中，虛端子主要源于ICD文件，該文件的主要內(nèi)容有三種，包括虛開入、虛開出以及MU輸入。其中的每一部分都是由虛端子進(jìn)行描述的。虛端子邏輯聯(lián)系表的重要依據(jù)是裝置虛端子表，通過虛端子邏輯聯(lián)系表，能夠以表格的形式整理出各個(gè)裝置之間的邏輯關(guān)系，而且還能夠?qū)@種復(fù)雜的邏輯關(guān)系進(jìn)行系統(tǒng)化整理，這樣就減少了現(xiàn)場(chǎng)的操作，更有利于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作。

3　110kV智能變電站設(shè)計(jì)中存在的問題

目前110kV智能變電站存在最大的問題就是電子互感器目前運(yùn)行穩(wěn)定性不高，抗干擾能力差，而且受生產(chǎn)廠家的質(zhì)量影響較大。但隨著技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)出現(xiàn)了光纖互感器。光纖互感器的理論基礎(chǔ)是電子互感器技術(shù)，采用光纖互感器，能夠有效的提高互感器的運(yùn)行可靠性以及抗干擾能力，提高互感器的應(yīng)用成熟型，提高變電站數(shù)字化水平，從而保障電網(wǎng)的正常運(yùn)行。但是，由于價(jià)格昂貴目前使用范圍不大，隨著技術(shù)的發(fā)展，這些問題都將被克服，智能化變電站將會(huì)得到進(jìn)一步的推廣。

4　結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)變電站的自動(dòng)化系統(tǒng)面臨很多挑戰(zhàn)。我國智能變電站的發(fā)展起步較晚，但是由于其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)明顯，因此已經(jīng)成為變電站發(fā)展的主要方向。在此背景下，要求110kV智能變電站具備較高的技術(shù)水平，不斷增強(qiáng)設(shè)備以及自動(dòng)化系統(tǒng)的功能，提高供電穩(wěn)定性，這樣才能保障電網(wǎng)運(yùn)行可靠性。

參考文獻(xiàn)

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