35千伏智能變電站的集成化建設(shè)模式

李攀

摘 要：在智能電網(wǎng)中，35kV變電站屬于一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，由于其具有分布廣泛、建設(shè)量大的特點(diǎn)，不僅要考慮其經(jīng)濟(jì)性，還要考慮其是否可以高效、安全、可靠、智能地運(yùn)行。當(dāng)前并沒有現(xiàn)成的建設(shè)模式和設(shè)計(jì)規(guī)范可以作為建設(shè)該等級(jí)電壓的智能變電站的依據(jù)，因而本文提供了一個(gè)電壓為35kV的智能變電站集成化建設(shè)模式，并從不同角度對(duì)比分析了不同類型的智能變電站建設(shè)模式。

關(guān)鍵詞：智能變電站；集成化；建設(shè)模式

變電站在智能電網(wǎng)建設(shè)當(dāng)中發(fā)揮了重要作用，它不僅是智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)，也是電網(wǎng)基礎(chǔ)運(yùn)行數(shù)據(jù)的命令執(zhí)行單元和采集源頭。為此必須要高度的重視35kV智能變電站的建設(shè)，確保電網(wǎng)的安全正常運(yùn)行。

1 現(xiàn)有建設(shè)智能變電站的模式

1.1 智能變電站的作用

智能變電站是采用環(huán)保、低碳、集成、可靠、先進(jìn)的智能設(shè)備，以信息共享標(biāo)準(zhǔn)化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、全站信息數(shù)字化作為基本要求，能夠自動(dòng)完成信息測(cè)量、計(jì)量、保護(hù)、控制測(cè)量和采集等各項(xiàng)任務(wù)，并能按照支持電網(wǎng)可以實(shí)時(shí)協(xié)同互動(dòng)、在線分析決策、智能調(diào)節(jié)、自動(dòng)控制等一系列較高級(jí)別功能的變電站。當(dāng)前我國有分散分布式智能變電站標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)模式和數(shù)字化智能變電站典型建設(shè)模式這兩種基本的智能化變電站基本模式。

1.2 數(shù)字化智能變電站建設(shè)模式

數(shù)字化變電站是可以在變電站內(nèi)智能電氣間實(shí)現(xiàn)信息互操作與共享的變電站，它建立在通信規(guī)范基礎(chǔ)之上，由網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備與智能化一次設(shè)備分層構(gòu)建。數(shù)字化變電站的每個(gè)間隔要求多臺(tái)設(shè)備功能相互獨(dú)立，并能完成保護(hù)測(cè)控，其電能質(zhì)量分析、故障錄波、計(jì)量、保護(hù)的功能也應(yīng)該互相獨(dú)立。這種變電站結(jié)構(gòu)復(fù)雜、裝置數(shù)量較多，即便實(shí)現(xiàn)了智能變電站的部分功能，也會(huì)增加成本。

1.3 分散分布式智能變電站建設(shè)模式

國家電網(wǎng)公司所推出的面向110kV及以上變電站的標(biāo)準(zhǔn)模式便是分散分布式模式。這種建設(shè)模式采用“直采直跳”的方式，以規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)傳送采樣數(shù)據(jù)，其保護(hù)基于間隔，并且它的狀態(tài)量是通過面向?qū)ο笸ㄓ玫淖冸娬镜氖录绞竭M(jìn)行傳輸?shù)?；采用網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)的站級(jí)保護(hù)控制，并在間隔層在線監(jiān)測(cè)設(shè)備。這種分散分布式的建設(shè)模式可以讓整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)間隔層實(shí)現(xiàn)保護(hù)自動(dòng)化、測(cè)控兩套系統(tǒng)的功能，這種保護(hù)的可靠性無須依賴網(wǎng)絡(luò)。但實(shí)際情況是這種模式更加適合較高電壓等級(jí)的變電站，因?yàn)槠渚C合造價(jià)高。

2 智能變電站的集成式建設(shè)模式

以一種國家電網(wǎng)的35kV智能變電站集成式建設(shè)模式為例，這個(gè)模式依舊遵循規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的兩層網(wǎng)絡(luò)和三層設(shè)備來開展設(shè)計(jì)。其站控層是以設(shè)別管理、五防和監(jiān)控為一體的，并與環(huán)境監(jiān)測(cè)、視頻監(jiān)控、安防系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)同管理，用兩臺(tái)主機(jī)在間隔層來代替全站進(jìn)行保護(hù)，可以同時(shí)擴(kuò)展站域智能后備保護(hù)、錄波、備自投、計(jì)量、接地選線、電壓無功控制、母差等各項(xiàng)功能，還能用就地智能化裝置在過程層替代簡單保護(hù)、狀態(tài)檢測(cè)組、智能終端、合并單元等設(shè)備。

2.1 國家電網(wǎng)的集成式智能站站控層設(shè)備

按照國家電網(wǎng)的要求，在35kV變電站主要包括的站控層設(shè)備有運(yùn)動(dòng)服務(wù)器、對(duì)時(shí)系統(tǒng)以及監(jiān)控主機(jī)等。監(jiān)控主機(jī)可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備檢修管理、電能質(zhì)量分析、故障波形分析以及一體化五防管理等諸多功能，也能完成變電站運(yùn)動(dòng)信息的報(bào)表管理、歷史信息記錄、控制和顯示的功能。究其主因，監(jiān)控主機(jī)是由多功能工作站配置、雙機(jī)配置以及單機(jī)配置的。運(yùn)動(dòng)服務(wù)器、對(duì)時(shí)系統(tǒng)則能按照實(shí)際的情況在站域集成以保護(hù)主機(jī)內(nèi)部，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)度信息交互、站內(nèi)不是設(shè)備的接入以及全站時(shí)鐘管理維護(hù)的功能；站控層網(wǎng)絡(luò)既可以由雙網(wǎng)設(shè)計(jì)，也可以由單網(wǎng)設(shè)計(jì)。

2.2 國家電網(wǎng)的集成式智能站間隔層設(shè)備

按照國家電網(wǎng)的要求，在35kV變電站的間隔層設(shè)備應(yīng)該要涵蓋按間隔布置和集成站域保護(hù)主機(jī)的數(shù)字式電能表。集成保護(hù)主機(jī)不僅要實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)、全站故障錄波、VQC等系統(tǒng)優(yōu)化控制、部分站域智能后備保護(hù)等各項(xiàng)功能，還要完成全站各間隔的保護(hù)，這是全站設(shè)備控制的核心；要想確保運(yùn)行的獨(dú)立性，各數(shù)據(jù)間互不干擾，并保障系統(tǒng)的安全，還需兩臺(tái)主機(jī)能夠同時(shí)并列運(yùn)行，并采用雙機(jī)冗余配置；數(shù)字式電能表在進(jìn)行電量積累時(shí)應(yīng)能夠直接接收到來自網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，還能夠按照制造報(bào)文規(guī)范以完成同變電站層設(shè)備之間的信息交換。

2.3 國家電網(wǎng)的集成式智能站過程層設(shè)備

按照國家電網(wǎng)的要求，該集成式智能站的過程層設(shè)備還要有狀態(tài)傳感器或監(jiān)測(cè)設(shè)備、就地智能化裝置，并且其中的狀態(tài)傳感器可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線健康監(jiān)測(cè)一次設(shè)備。另外，就地智能化能夠完成狀態(tài)監(jiān)測(cè)、合并單元以及智能終端的主IED功能。在過程層網(wǎng)絡(luò)中，既可以采樣值和GOOSE獨(dú)立組網(wǎng)，也可以GOOSE同采樣值合并組網(wǎng)以最終形成雙網(wǎng)冗余的方式。并且，要想在時(shí)鐘異常后還能使全系統(tǒng)的保護(hù)功能不受到影響，就要采用光纖點(diǎn)到點(diǎn)的方式同步對(duì)時(shí)網(wǎng)絡(luò)。

3 智能變電站的集成式建設(shè)模特點(diǎn)

這種模式是按照實(shí)際35kV變電站的需要來整合很多的功能與設(shè)備，能夠有效降低網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜程度并減少設(shè)備的數(shù)量。例如在過程層中，由于使用光纜連接二次設(shè)備，并且一次設(shè)備是通過每間隔配置的一臺(tái)智能化裝置就地連接的，不但功能完整而且接線比較簡單。由于采用了統(tǒng)一的硬、軟件平臺(tái)，使得變電站的智能設(shè)備可以在現(xiàn)場進(jìn)行編程，這樣在現(xiàn)場既可以增加功能，又可以對(duì)其進(jìn)行靈活調(diào)整，穩(wěn)定、快捷、簡單。不但極大地降低了培訓(xùn)成本、調(diào)試成本和設(shè)備成本，同時(shí)也采用了雙重冗余配置以保護(hù)重要網(wǎng)絡(luò)或設(shè)備，最終使二次系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定能夠得到確保。另外，該模式也采用了電子式互感器以及光纖等新型材料和裝置，極大地優(yōu)化了電纜設(shè)計(jì)、設(shè)備占地等問題，不但大幅降低對(duì)二次設(shè)備的電磁與功能兼容要求，也改善了對(duì)變電站的電磁環(huán)境要求，從而間接地降低了有關(guān)二次設(shè)備的成本。

4 結(jié)語

通過集成化的手段，35kV集成式智能變電站建設(shè)模式不僅降低了變電站的投資、增加了變電站的可靠性，也有效地實(shí)現(xiàn)了智能變電站所應(yīng)具有的功能?？梢哉f35kV集成式智能變電站的建設(shè)模式是一種較為合理、經(jīng)濟(jì)、可靠的選擇。