智能變電站技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)及優(yōu)化方案

武麗燕 郭倩倩 藺紅霞 秦慧敏

摘要：智能變電站是目前最為先進(jìn)的變電站。智能變電站技術(shù)是變電站自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展中具有里程碑意義的一次變革，對(duì)變 電站自動(dòng)化系統(tǒng)的各方面將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。在系統(tǒng)可靠性、經(jīng)濟(jì)性、維護(hù)簡(jiǎn)便性等方面均比常規(guī)變電站有較大提升。本文 淺析智能變電站技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)及優(yōu)化方案。

關(guān)鍵詞：智能變電站技術(shù)；關(guān)鍵點(diǎn)；優(yōu)化方案

中圖分類(lèi)號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-3178（2018）06-0116-01

引言

智能變電站是建立在IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)和通信規(guī)范基礎(chǔ)上，能夠?qū)?/p>

現(xiàn)變電站內(nèi)智能電氣設(shè)備間信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站。智 能變電站采用先進(jìn)、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備，以全站 信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動(dòng) 完成信息采集、測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量和監(jiān)測(cè)等基本功能，并可 根據(jù)需要支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同 互動(dòng)。

1 大慶油田第一座智能變電站的結(jié)構(gòu)

1.1設(shè)備布置

合并單元MU（MergingUnit）：對(duì)一次互感器傳輸過(guò)來(lái)的電氣模擬

量進(jìn)行合并和同步處理，并將處理后的數(shù)字信號(hào)按特定格式轉(zhuǎn)發(fā)給 間隔層（保護(hù)測(cè)控等）設(shè)備使用。智能終端ST（SmartTerminal）：進(jìn)行 實(shí)時(shí)數(shù)模及模數(shù)轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)對(duì)一次設(shè)備的控制、信號(hào)采集等功能。 本次設(shè)計(jì)變電站的 110kV、35kV 側(cè)、主變保護(hù)及綜合測(cè)控均采用數(shù) 字化設(shè)備，采用電磁式互感器經(jīng)合并單元采樣方式；6kV采用常規(guī)微 機(jī)保護(hù)設(shè)備。

1.2網(wǎng)絡(luò)布置

整站網(wǎng)絡(luò)建立在IEC61850通信技術(shù)規(guī)范基礎(chǔ)圖1數(shù)字化保護(hù)裝

置連接示意圖上，采用分層分布式系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由站控層、間隔 層和過(guò)程層組成。過(guò)程層SV/GOOSE、站控層 MMS 網(wǎng)絡(luò)完全獨(dú)立，裝 置采用獨(dú)立的數(shù)據(jù)接口接入不同網(wǎng)絡(luò)。其中，過(guò)程層SV/GOOSE 網(wǎng)各 電壓等級(jí)需獨(dú)立，主變 SV/GOOSE網(wǎng)可獨(dú)立或接入最高電壓等級(jí)。

2 智能變電站的主要技術(shù)特點(diǎn)分析

2.1一次設(shè)備主要內(nèi)容介紹

高壓智能設(shè)備也是智能設(shè)備的另一種稱呼，更是構(gòu)建智能電網(wǎng)

的重要環(huán)節(jié)，也因?yàn)槠渚邆涞奶厥庑院蛡鹘y(tǒng)的電網(wǎng)之間存在明顯的 差別。智能電網(wǎng)當(dāng)中的智能變電站會(huì)利用傳感器來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)控運(yùn)行狀 況，使電網(wǎng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、可觀測(cè)以及可控制的目標(biāo)。在我國(guó)所 頒布的相關(guān)文獻(xiàn)當(dāng)中一次設(shè)備給出了專門(mén)的界定與規(guī)定，因此在一 次設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中需要以這些既有的規(guī)定作為前提，再開(kāi)展一 體化設(shè)計(jì)，主要包含以下內(nèi)容：（1）需要完成高壓設(shè)備以及相關(guān)部件、

傳感器、執(zhí)行器等一體化設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)控制和監(jiān)測(cè)目的。（2）需要 將高壓設(shè)備、互感器、斷路器等進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，減少智能變電站 的占地面積。（3）在智能組件當(dāng)中，需要進(jìn)行計(jì)量、控制、測(cè)量和保 護(hù)等，以此為基礎(chǔ)開(kāi)展一體化設(shè)計(jì)，完成一次和二次設(shè)備的融合設(shè) 計(jì)。

2.2智能設(shè)備與順序控制

對(duì)智能化的設(shè)備進(jìn)行一系列的操作時(shí)，適宜采用順序控制，這

種控制方式的優(yōu)勢(shì)在于可以滿足無(wú)人值班以及區(qū)域監(jiān)控中心站管理 模式的要求，可以接受來(lái)自監(jiān)控中心、調(diào)度中心以及后臺(tái)所發(fā)出的 各種指令。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)突發(fā)故障時(shí)，可以進(jìn)行緊急斷電處理，擁有 良好的圖形界面設(shè)計(jì)，可以同時(shí)滿足近端和遠(yuǎn)端的可視化操作技術(shù)。

2.3智能變電站應(yīng)具備的高級(jí)功能

（1）對(duì)智能變電站的設(shè)備實(shí)現(xiàn)廣泛的在線監(jiān)測(cè)，能夠讓設(shè)備的

檢修更加科學(xué)合理，也可以有效的獲得電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì) 二次設(shè)備狀態(tài)特征量的有效采集。但目前的技術(shù)水平不足以實(shí)現(xiàn)對(duì) 變電站內(nèi)所有設(shè)備實(shí)行在線監(jiān)測(cè)，因此對(duì)變電站內(nèi)的主要一次設(shè)備 實(shí)行在線監(jiān)測(cè)比較切合實(shí)際。例如：主變、HGIS/GIS、避雷器等設(shè)備。 （2）信息融合的目的是對(duì)信息獲取、信息表示及信息內(nèi)部聯(lián)系進(jìn)行綜 合處理和優(yōu)化的技術(shù)。多信息融合技術(shù)的含義是指通過(guò)對(duì)信息進(jìn)行 多角度處理，進(jìn)而得到各種信息的內(nèi)在聯(lián)系和規(guī)律，利用這些最終 實(shí)現(xiàn)信息優(yōu)化。對(duì)設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，可以及時(shí)獲得被監(jiān)測(cè)設(shè)備的 狀態(tài)信息，相關(guān)人員結(jié)合所獲得的信息，如所檢測(cè)設(shè)備的參數(shù)、結(jié) 構(gòu)、運(yùn)行狀態(tài)以及運(yùn)行信息等，可以對(duì)監(jiān)測(cè)設(shè)備的壽命進(jìn)行評(píng)估。

（3）智能預(yù)警及智能處理。在智能變電站的監(jiān)控系統(tǒng)上安裝智能預(yù)警 及事故信息綜合分析決策系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)信息分類(lèi)及處理，并能夠 提取故障報(bào)警信息，幫助相關(guān)人員對(duì)故障發(fā)生原因進(jìn)行合理判斷。 利用變電站邏輯以及推理模型實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)警信息的分類(lèi)以及分類(lèi)處理，

相關(guān)人員通過(guò)對(duì)變電站運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線分析和推理，可以針對(duì)變 電站的異常提出進(jìn)一步的解決措施，也可以為主站提供智能預(yù)警， 并為主站分析解決故障提供一定的數(shù)據(jù)支持。

3110kV智能變電站技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)

光纜設(shè)計(jì)。除線路保護(hù)專用通道外，站內(nèi)宜采用多模光纖，選

擇光纖纖徑時(shí)需由數(shù)字化保護(hù)廠家確認(rèn)。站內(nèi)光纜宜采用非金屬加 強(qiáng)芯光纜，這種光纜相對(duì)柔軟，便于施工敷設(shè)。站外宜采用鎧裝非 金屬加強(qiáng)芯阻燃光纜，當(dāng)采用槽盒敷設(shè)時(shí)，宜采用非金屬加強(qiáng)芯阻 燃光纜。每根光纜宜備有2～4芯，光纜芯數(shù)宜選4、8、12 和24 芯。 其中，電流、電壓、跳合閘控制回路等需要增強(qiáng)可靠性的接線，應(yīng) 采用相互獨(dú)立的光纜，其余起始點(diǎn)相同的光纜宜整合。（2）控制電 纜設(shè)計(jì)。主變非電量保護(hù)由本體智能終端實(shí)現(xiàn)，根據(jù)規(guī)范要求，主 變及電抗器非電量保護(hù)應(yīng)采用電纜直接跳閘，應(yīng)敷設(shè)本體智能終端 至主變各側(cè)智能終端的跳閘控制電纜，此處與其他光纜跳閘回路有 所不同。母線 PT合并單元已經(jīng)具有電壓并列功能，但是只能通過(guò)光 口傳輸給數(shù)字化保護(hù)和數(shù)字式電能表使用。如果站內(nèi)仍使用電子式 電能表，需要另增設(shè)電壓并列裝置，三相計(jì)量電壓通過(guò)控制電纜傳 輸至電能表。（3）虛端子設(shè)計(jì)。在傳統(tǒng)的微機(jī)保護(hù)中，互感器二次 輸出及一次設(shè)備開(kāi)關(guān)量通過(guò)控制電纜接入端子。由于 GOOSE、SV 輸 入輸出信號(hào)在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)淖兞颗c傳統(tǒng)屏柜上的端子存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，

為了形象地理解和應(yīng)用這些信號(hào)，將其稱為虛端子。IEC61850建模 標(biāo)準(zhǔn)雖未明確規(guī)定二次虛擬回路的建模方法，但標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定可以在 邏輯節(jié)點(diǎn)的Inputs（輸入）部分綁定外部信號(hào)，雖然包含的信息有限，

但仍能滿足虛擬二次回路的應(yīng)用，包括配置全站 SCD、統(tǒng)一映射等 應(yīng)用。

4 優(yōu)化方案

4.1設(shè)備布置優(yōu)化

根據(jù)用戶單位要求，110kV 智能組件未安裝于一次設(shè)備控制柜

內(nèi)，獨(dú)立組柜安裝于一次設(shè)備控制柜旁，造成保護(hù)柜與控制柜之間 連有 14 根控制電纜，增加了施工工作量，也不便于日后維護(hù)檢修。 根據(jù)規(guī)范要求及國(guó)家電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，可以采用以下兩種設(shè)備布置優(yōu) 化方案。方案一：將智能組件安裝于一次設(shè)備控制柜內(nèi)，控制及采樣 回路采用內(nèi)部配線方式，用光纜與保護(hù)設(shè)備連接。方案二：將智能組 件和保護(hù)裝置全部安裝于一次設(shè)備控制柜內(nèi)，控制及采樣回路采用 內(nèi)部配線方式，數(shù)字化設(shè)備間采用跳纖連接，柜體宜采用加寬型。

4.2光纜部分優(yōu)化

為滿足施工單位提前申報(bào)材料，光纜全部采用 4 芯。雖然增強(qiáng)

了接線可靠性，但在非重要接線中（組網(wǎng)、對(duì)時(shí)等）造成光纜過(guò)多， 增加了敷設(shè)工程量。在今后的設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況整合光纜， 減少施工敷設(shè)工程量。

結(jié)語(yǔ)

智能化變電站的系統(tǒng)可以將變電站的多個(gè)一次設(shè)備信息進(jìn)行收

集，并利用智能化的組件對(duì)其進(jìn)行綜合處理。我們根據(jù)大慶油田 110kV 該變電站的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，提出相應(yīng)的優(yōu)化方案，減少 了施工和維護(hù)的工作量，也為智能變電站建設(shè)提供了經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]汪龍根.智能變電站及技術(shù)特點(diǎn)分析[J].山東工業(yè)技

術(shù)，2017（12）：156-156.

[2]梁飛宇.關(guān)于智能變電站及其技術(shù)特點(diǎn)分析[J].電子測(cè) 試，2015（13）.