淺談110kV智能變電站設(shè)計(jì)方案

張志敏 王超琦

（1.安徽合肥 230000 2.北京國(guó)電工程招標(biāo)有限公司 北京 100040）

淺談110kV智能變電站設(shè)計(jì)方案

張志敏1王超琦2

（1.安徽合肥 230000 2.北京國(guó)電工程招標(biāo)有限公司 北京 100040）

經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展帶來(lái)了用電量的大幅度增加，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民日常生活的用電量的提升對(duì)電力供應(yīng)數(shù)量和質(zhì)量的要求愈加嚴(yán)格。供電基礎(chǔ)設(shè)施和供電設(shè)備不斷增加來(lái)提高供電效率和供電數(shù)量，變電運(yùn)行人員的缺失、不斷增加的變電站數(shù)量及無(wú)人值班的變電運(yùn)行模式兼具社會(huì)效益的經(jīng)濟(jì)效益的優(yōu)勢(shì)讓智能變電站運(yùn)行模式開(kāi)始推廣和應(yīng)用。對(duì)智能變電站的設(shè)計(jì)工作進(jìn)行研究有利于提高變電站管理運(yùn)行效率，提高供電的穩(wěn)定性和連續(xù)性，最大化供電企業(yè)的資源利用率和降低供電的人員成本。本文主要闡述智能變電站的定義以及其相應(yīng)的結(jié)構(gòu)、技術(shù)特點(diǎn)等等，并且根據(jù)110kV智能變電站的設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)方案研究。

110kV；智能；變電站；設(shè)計(jì)方案

隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展以及市場(chǎng)形式的不斷變化，智能變電站得到了廣泛的發(fā)展和普及。由于發(fā)展起點(diǎn)慢、科技創(chuàng)新應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)有限，整體的智能模式優(yōu)勢(shì)與問(wèn)題同在，因此如何發(fā)揮智能變電站模式的優(yōu)點(diǎn)，尋找并解決智能模式中存在的問(wèn)題，及時(shí)的促進(jìn)其發(fā)展和進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)人員成本的下降是現(xiàn)在急需解決的首要問(wèn)題。

1 智能變電站的定義、基本結(jié)構(gòu)以及技術(shù)特點(diǎn)

1.1 智能變電站定義

智能變電站主要是指對(duì)現(xiàn)代化的設(shè)備進(jìn)行有效的運(yùn)用，使其能夠充分的組合，以此實(shí)現(xiàn)信息共享標(biāo)準(zhǔn)化以及變電站信息的數(shù)字化，除此之外，還能夠自動(dòng)對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行控制以及測(cè)量、保護(hù)，并且機(jī)械化的對(duì)出現(xiàn)的臨時(shí)狀況進(jìn)行在線的分析與決策，按照決策對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)其與周?chē)淖冸娬镜膮f(xié)同合作。

1.2 智能變電站的基本結(jié)構(gòu)

110kV智能變電站的基本結(jié)構(gòu)按照不同的分類(lèi)元素，可以分為多種不同的類(lèi)型，主要的兩種分類(lèi)元素為物理結(jié)構(gòu)以及系統(tǒng)功能。如果按照職智能變電站的物理結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)（如果按照智能變電站的物理結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)），其基本結(jié)構(gòu)可以分為智能一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備兩種基本結(jié)構(gòu)，如果按照智能變電站的系統(tǒng)功能來(lái)說(shuō)，智能變電站可以分為三種基本結(jié)構(gòu)，其分別為過(guò)程層、間隔層以及站控層。三種結(jié)構(gòu)的構(gòu)成各不相同，過(guò)程層的構(gòu)成主要為變壓器等相關(guān)智能組件；間隔層主要構(gòu)成為計(jì)量設(shè)備等相關(guān)接入轉(zhuǎn)化設(shè)備；站控層主要構(gòu)成為防誤閉鎖系統(tǒng)以及火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)等。

圖1 110kV中置式變電站示意圖

1.3 智能變電站的技術(shù)特點(diǎn)

1.3.1 中端分級(jí)控制設(shè)備技術(shù)

中端分級(jí)控制設(shè)備技術(shù)的主要目的是控制技術(shù)水平的高低，主要的方式為依據(jù)電力安全的生產(chǎn)準(zhǔn)則對(duì)其進(jìn)行有效的控制，這種方式不僅能夠極大程度的提升變電站設(shè)備的利用率，還能夠使智能變電站的間隔層以及設(shè)備層獨(dú)立的進(jìn)行工作，從而充分發(fā)揮其功能，不受其他的基本結(jié)構(gòu)的干擾。除此之外，這種中端分級(jí)控制設(shè)備技術(shù)可以通過(guò)減輕中央處理設(shè)備的負(fù)荷來(lái)降低運(yùn)作風(fēng)險(xiǎn)。

1.3.2 引用設(shè)備控制端

1.3.3 光纖技術(shù)的電力裝置集成化

光纖技術(shù)的電力裝置集成化這一技術(shù)可以有效的提升智能變電站的穩(wěn)定性，因此是智能變電站運(yùn)作的主要方式，對(duì)于相關(guān)局域網(wǎng)的監(jiān)督管理有著重要的意義。它不僅可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的進(jìn)行各層之間的數(shù)據(jù)運(yùn)輸，還能夠集中化的進(jìn)行是智能管理以及檢測(cè)工作，除此之外，還能夠充分的節(jié)約安裝成本以及設(shè)備空間。

2 110kV智能變電站的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 對(duì)智能化一次設(shè)備進(jìn)行選擇

由于光纖的性能優(yōu)點(diǎn)較多，其與磁光玻璃的膠結(jié)可以使維護(hù)周期迅速縮短，因此在110kV智能變電站中，主要使用的電子互感光纖傳輸元件。與其他的主變側(cè)的傳輸元件相比，它的閉環(huán)控制技術(shù)有著較高的精確度，與此同時(shí)，有一部分一次設(shè)備將原有的設(shè)備的智能化接口作為智能終端，這樣的特性能夠充分的實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的運(yùn)行要求。

對(duì)于110kV電力系統(tǒng)的配電來(lái)說(shuō)，主要使用中置式真空開(kāi)關(guān)柜對(duì)其進(jìn)行出線保護(hù)測(cè)控，這種開(kāi)關(guān)柜的使用極大程度的降低了成本費(fèi)用，只需要在主變低壓側(cè)的外部匹配智能終端，但是不需要再對(duì)每個(gè)出線柜都予以相關(guān)的配置。

圖2 110kV智能變電站主變壓器示意圖

2.2 構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架

想要大幅度的增加數(shù)據(jù)的傳輸速率，就要充分的運(yùn)用以太網(wǎng)絡(luò)，使其速率超過(guò)100Mb/s，與此同時(shí)，所有的設(shè)備都支持IEC61850規(guī)約，并且都有相應(yīng)的通信接口。網(wǎng)絡(luò)根據(jù)邏輯功能可以分為三類(lèi)，其分別為間隔層、過(guò)程層以及站控層。

過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)又可以具體分為兩種，其分別為采樣數(shù)據(jù)網(wǎng)和GOOSE網(wǎng)，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為星型拓?fù)?，兩者之間存在著獨(dú)立性。站控層網(wǎng)絡(luò)，其拓?fù)溥x取的是單星型結(jié)構(gòu)。針對(duì)雙重化的系統(tǒng)保護(hù)的特殊要求而言，必須要確保對(duì)于有關(guān)的過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)為雙重化配置。在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的過(guò)程中，首要的問(wèn)題為堅(jiān)持雙重化配置的兩個(gè)過(guò)程層完全獨(dú)立，只有做到兩個(gè)過(guò)程層完全獨(dú)立，才能夠滿足對(duì)于繼電保護(hù)的相關(guān)要求，使后續(xù)工作能夠逐漸的開(kāi)展，從而使得電力系統(tǒng)的安全能夠有足夠的保障。

3 110kV智能變電站的設(shè)計(jì)方案

3.1 某智能變電站的工程概況

某110kV智能變電站，其為全戶內(nèi)終端變電站，目前擁有12回10kV出線以及1回110kV出線，50K～A（50kVA）變壓器1臺(tái)。該變電站的規(guī)模較小，主要使用的是GIS組合電器以及開(kāi)關(guān)柜設(shè)備。

3.2 智能化一次設(shè)備

（1）對(duì)主變壓器進(jìn)行智能化改造。通過(guò)科學(xué)的使用智能化的終端設(shè)備，可以充分的實(shí)現(xiàn)對(duì)油中所溶解氣體的特征量的監(jiān)測(cè)分析，除此之外，還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)等主變壓器的電量以及相關(guān)設(shè)備的控制以及管理。

（2）對(duì)110kV的進(jìn)線側(cè)以及內(nèi)橋側(cè)進(jìn)行智能化的改造，具體的方式為：可以選用羅氏線圈電子式的電流電壓互感器來(lái)進(jìn)行相關(guān)操作，由于考慮到性價(jià)比的因素，對(duì)于出線間隔的處理是可以選擇一些較為常規(guī)的互感器的，比如說(shuō)羅氏線圈電子式電流互感器。

（3）設(shè)置變電站的智能開(kāi)關(guān)。在進(jìn)行110kV的安裝操作時(shí)，可以運(yùn)用就地開(kāi)關(guān)柜的多功能裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)控、計(jì)量以及相關(guān)的保護(hù)功能，并且通過(guò)對(duì)斷路器狀態(tài)的分析、監(jiān)測(cè)以及采集，來(lái)有效的實(shí)現(xiàn)對(duì)110kV斷路器的管控工作。

3.3 110kV智能變電站系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

（1）間隔層

對(duì)于間隔層的優(yōu)化設(shè)計(jì)，在優(yōu)化設(shè)計(jì)變電站系統(tǒng)時(shí)，可以直接連接110kV設(shè)備與站控層的中心交換機(jī)。與此相對(duì)比，單星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是進(jìn)行110kV間隔設(shè)置時(shí)必須要做的工作，此時(shí)通過(guò)光纖能夠有效實(shí)現(xiàn)與站控層網(wǎng)絡(luò)的合理連接。

（2）過(guò)程層

由于間隔層以及過(guò)程層設(shè)備都是屬于就地一體化設(shè)計(jì)的形式，因此大大的簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以直接的取消過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)，從而能夠大幅度的節(jié)約成本。

（3）站控層

選取單星型結(jié)構(gòu)的站控層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的實(shí)際過(guò)程中，需要根據(jù)MMS、SNTP合一的形式，在滿足智能化功能要求的前期下，適當(dāng)?shù)臏p少成本以及設(shè)備投資。與此同時(shí)，還需要結(jié)合該變電站的實(shí)際情況，配置兩臺(tái)24口站控層以太網(wǎng)的交換機(jī)，以此來(lái)滿足該變電站實(shí)際需求，實(shí)現(xiàn)智能變電站的長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)展。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，110kV智能變電站的模式大范圍普及和應(yīng)用適應(yīng)了當(dāng)前市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的形勢(shì)，對(duì)其的模式和應(yīng)用的系統(tǒng)化研究以及設(shè)計(jì)能夠有效、及時(shí)發(fā)展管理中的漏洞，便于解決實(shí)際問(wèn)題，保證智能變電站合理發(fā)揮作用，滿足工農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的用電需求。經(jīng)濟(jì)不斷進(jìn)步，科技不斷發(fā)展，電力的供應(yīng)為其提供動(dòng)力，經(jīng)濟(jì)和科技也在不斷推進(jìn)電力企業(yè)管理水平，科技應(yīng)用的效率化和效益化。

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TM63

A

1004-7344（2016）08-0033-02

設(shè)備控制端這一技術(shù)可以有效的提升智能變電站的可靠性，其主要是依靠引用設(shè)備控制端來(lái)進(jìn)行電力系統(tǒng)的運(yùn)維工作，由于終端的高智能性，導(dǎo)致其可以代替人工進(jìn)行事故的檢測(cè)、判斷以及決策工作，并且比人工技術(shù)人員更加專(zhuān)業(yè)、迅速，能夠有效的減少變電連鎖故障的產(chǎn)生。

2016-3-2

張志敏（1990-），男，助工，本科，2011年6月畢業(yè)于合肥工業(yè)大學(xué)。

王超琦（1990-），男，助工，本科，2011年6月畢業(yè)于合肥工業(yè)大學(xué)。