35kV智能數(shù)字化技術(shù)變電站設(shè)計(jì)要點(diǎn)初探

左麗君

摘要：就目前35kV變電站的應(yīng)用情況來(lái)看，變電站的供電能力與現(xiàn)階段的電網(wǎng)發(fā)展需求不相符，直接影響了社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的獲取。為完善變電站設(shè)計(jì)方案，要參照110kV以上變電站的數(shù)字化和智能化設(shè)計(jì)，促進(jìn)35kV變電站實(shí)現(xiàn)智能數(shù)字化建設(shè)。首先結(jié)合35kV變電站現(xiàn)狀進(jìn)行闡述，然后對(duì)35kV智能數(shù)字化技術(shù)變電站設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，著重探討該方案的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，目的在于為35kV變電站的信息化和智能化發(fā)展提供理論參考。

關(guān)鍵詞：35kV變電站 數(shù)字化 智能化 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

目前在我國(guó)的35kV變電站應(yīng)用運(yùn)行中存在著變電站輻射范圍小、供電能力不強(qiáng)的問(wèn)題，使35kV變電站的應(yīng)用范圍較小，無(wú)法與110kV以上的變電站運(yùn)行情況相對(duì)比。本文通過(guò)對(duì)35kV變電站的現(xiàn)狀進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，進(jìn)而對(duì)35kV只能數(shù)字化技術(shù)變電站展開討論，將重點(diǎn)對(duì)35kV智能數(shù)字化技術(shù)變電站設(shè)計(jì)的要點(diǎn)進(jìn)行研究，促進(jìn)35kV數(shù)字化技術(shù)變電站智能化的實(shí)現(xiàn)。

一、變電站概述

35kV變電站在運(yùn)行的過(guò)程中基于多種因素影響，往往表現(xiàn)出一些狀況，因此，需要加強(qiáng)對(duì)35kV變電站運(yùn)行情況進(jìn)行具體分析。建設(shè)35kV變電站的區(qū)域主要是指我國(guó)的廣大農(nóng)村以及工礦區(qū)環(huán)境。之所以采用35kV變電站對(duì)農(nóng)村以及工況區(qū)域進(jìn)行電力輸送是因?yàn)閲?guó)家電網(wǎng)的110kV網(wǎng)絡(luò)改造以及城市電網(wǎng)密度需求大，使得35kV電網(wǎng)不適用于城市電網(wǎng)使用。從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展角度考慮，當(dāng)前我國(guó)的35kV電網(wǎng)建設(shè)將越來(lái)越不能滿足社會(huì)發(fā)展的需要，因此需要對(duì)其進(jìn)行深度開發(fā)，縱向研究其潛能。通常情況下，35kV變電需要的配置只需要達(dá)到3150kVA-8000kVA，其最大容量也不會(huì)超過(guò)1OOOOkVA。這種形式的變電站系統(tǒng)往往表現(xiàn)出運(yùn)行靈活等特點(diǎn)。35kV主回路通常為單母帶分段，有時(shí)候也會(huì)出現(xiàn)雙目帶分段。總體上看，35kV的變電站整體建設(shè)規(guī)模相對(duì)較小，電容量低，結(jié)構(gòu)單一，總體投資金額少。

二、變電站的數(shù)字化技術(shù)融合與應(yīng)用

35kV變電站采用新型的數(shù)字換技術(shù)能夠確保變電站技術(shù)核心。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，使得數(shù)字化、信息化處理能力進(jìn)一步提高，實(shí)現(xiàn)了信息資源的集中性處理，真正實(shí)現(xiàn)了原本保護(hù)控制單元模塊根本不能實(shí)現(xiàn)的集中與分布應(yīng)用。信息化技術(shù)發(fā)展速度飛快，軟件開發(fā)更新?lián)Q代日新月異，這些都是形成獨(dú)立裝置，實(shí)現(xiàn)處理能力，完成整個(gè)變電站運(yùn)行的關(guān)鍵所在。尤其是對(duì)35kV以下的變電站系統(tǒng)而言，信息化、集成式技術(shù)能夠更加完整的保護(hù)變電站的功能發(fā)揮。

35kV變電站數(shù)字化技術(shù)融合與應(yīng)用應(yīng)當(dāng)建立在功能發(fā)揮有效以及功能模型構(gòu)建的基礎(chǔ)上，以真正實(shí)現(xiàn)了規(guī)范性信息數(shù)據(jù)途徑暢通為根本保障[1]。這樣一來(lái)，變電站的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)就不再是作為一種性質(zhì)簡(jiǎn)單的通信協(xié)議，而是充分發(fā)揮出其智能化的功用，為變電站信息一體化建設(shè)提供了標(biāo)準(zhǔn)。

三、35kV智能數(shù)字化變電站技術(shù)設(shè)計(jì)分析

（一）35kV變電站系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

在進(jìn)行35kV變電站系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，其應(yīng)當(dāng)遵循一定的設(shè)計(jì)原則，數(shù)字化變電站設(shè)計(jì)最應(yīng)當(dāng)將功能發(fā)揮和需求滿足作為出發(fā)點(diǎn)。以下對(duì)一典型35kV變電站進(jìn)行系統(tǒng)分析。首先應(yīng)當(dāng)建立數(shù)字化的變電站設(shè)計(jì)模型，其次，根據(jù)模型形成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及相關(guān)配置要求。設(shè)計(jì)方案應(yīng)當(dāng)根據(jù)建設(shè)實(shí)際情況制定[2]。另外，根據(jù)變電站的實(shí)際應(yīng)用特點(diǎn)，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)充分考慮國(guó)內(nèi)外高壓設(shè)備設(shè)施發(fā)展運(yùn)行概況。

35kV變電站系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程具體包括幾個(gè)方面的流程：

1.形成35kV變電站系統(tǒng)模型，并提出相應(yīng)的設(shè)計(jì)配置方案；

2.具體分析變電站分層電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，形成數(shù)字化變電站的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)體系；

3.根據(jù)已形成的變電站系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)數(shù)字化的變電高壓設(shè)備設(shè)施進(jìn)行選定。

（二）基于智能數(shù)字化的35kV變電站設(shè)計(jì)分析

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的全面發(fā)展使得現(xiàn)代化、數(shù)字化的技術(shù)發(fā)展日趨成熟，采用數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行變電站建設(shè)，需要建立在IEC61850通訊協(xié)議基礎(chǔ)上完成。因?yàn)殡娮邮降幕ジ衅饕约爸悄芑_關(guān)等設(shè)施設(shè)備需要形成系統(tǒng)性的結(jié)構(gòu)區(qū)分，只有這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)變電站智能化設(shè)計(jì)與建設(shè)。從具體的技術(shù)內(nèi)容上看，其關(guān)鍵技術(shù)主要包括幾個(gè)方面：

1. IEC61850標(biāo)準(zhǔn)

就概念而言，IEC61850標(biāo)準(zhǔn)主要圍繞以下四個(gè)方面展開：

（1）功能建模。從變電站自動(dòng)化通信系統(tǒng)的通信性能（PICOM）要求出發(fā)，定義了變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能模型（Part5） [3]。

（2）數(shù)據(jù)建模。采用面向?qū)ο蟮姆椒?，定義了基于客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)模（Part7-3/4）。

（3）通信協(xié)議。定義了數(shù)據(jù)訪問(wèn)機(jī)制（通信服務(wù)）和向通信協(xié)議棧的映射，如在變電站層和間隔層之間的網(wǎng)絡(luò)采用抽象通信服務(wù)接口映射到MMS（IEC61850-8-1），在間隔層和過(guò)程層之間的網(wǎng)絡(luò)映射成串行單向多點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸網(wǎng)絡(luò)（IEC61850-9-1）或映射成基于IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)的過(guò)程總線（IEC61850-9-2）（Part 7-2，Part8/9） [4]。

（4）變電站自動(dòng)化系統(tǒng)工程和一致性測(cè)試。定義了基于XML（Extensible Make up Language）的結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言（Part 6），描述變電站和自動(dòng)化系統(tǒng)的拓?fù)湟约癐ED結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。為了驗(yàn)證互操性，Part 10描述了IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)一致性測(cè)試。

2.35kV變電站電子式互感器分析

35kV變電站當(dāng)中電子式互感器從類型上劃分，主要包括兩個(gè)方面：其一，有源電子式互感器；其二，無(wú)源電子式互感器[5]。其中，有源電子式互感器主要采用空心線圈或者是相對(duì)功率低下的鐵芯線圈進(jìn)行電流感測(cè)，并在此基礎(chǔ)上使用電容分壓器感測(cè)電壓情況。之后，模擬信號(hào)會(huì)被通信光纖傳輸?shù)街付ǖ奈恢?。無(wú)源電子式互感器采用磁光效應(yīng)感應(yīng)實(shí)現(xiàn)電流信號(hào)的感測(cè)，流程與上述有緣感測(cè)相似，并通過(guò)光纖完成信號(hào)傳輸。

3.35kV變電站系統(tǒng)智能化一次設(shè)備設(shè)計(jì)分析

采用IEC 62063：1999進(jìn)行系統(tǒng)定義，其中，智能開關(guān)設(shè)備主要是指變電站系統(tǒng)當(dāng)中性能突出的開關(guān)設(shè)備以及控制設(shè)施等，該一次設(shè)備通常配備電子設(shè)備以及傳感器和相關(guān)執(zhí)行器。一次設(shè)備不僅包括了開關(guān)設(shè)備功能，同時(shí)還具有相關(guān)附加功能。

4.35kV變電站系統(tǒng)智能化二次設(shè)備設(shè)計(jì)分析

基于IEC 61850的變電站通信系統(tǒng)，可以通過(guò)利用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)二次設(shè)備功能發(fā)揮和信息共享等操作。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，我國(guó)針對(duì)35kV變電站系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與應(yīng)用主要是基于智能數(shù)字化變電站技術(shù)設(shè)計(jì)原則，通過(guò)智能數(shù)字化變電站系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)分析，形成具有滿足我國(guó)當(dāng)前社會(huì)發(fā)展需要的變電站系統(tǒng)。35kV變電站系統(tǒng)建設(shè)對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要意義，是實(shí)現(xiàn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展的重要保障。

參考文獻(xiàn)：

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[3]張航.智能變電站二次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其工程應(yīng)用研究[D].濟(jì)南：山東大學(xué)，2013（11）

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