智能變電站的規(guī)劃與建設(shè)探究

王曉東

（國(guó)網(wǎng)浙江義烏市供電有限公司，浙江金華322000）

0 引言

智能電網(wǎng)建設(shè)推動(dòng)了智能變電站建設(shè)的熱潮，智能變電站技術(shù)含量高、對(duì)設(shè)備可靠性要求高，給其自身的規(guī)劃與建設(shè)帶來(lái)了新的命題。智能變電站體系復(fù)雜，內(nèi)部各類一次和二次設(shè)備眾多，有必要探究智能變電站的詳細(xì)規(guī)劃與建設(shè)技術(shù)，以推動(dòng)我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)。

1 智能變電站及其架構(gòu)概述

智能變電站是智能電網(wǎng)的代表，近年來(lái)，隨著我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)如火如荼地開展，智能變電站遍地開花。智能變電站的重要特征在于信息化和自動(dòng)化，其內(nèi)部眾多的電氣設(shè)備網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，信息能夠互操作，能夠基于一個(gè)友好、互操作、共享的信息網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)交換站內(nèi)信息。

圖1為一個(gè)典型的智能變電站的三層兩網(wǎng)架構(gòu)，其中，三層是指過程層、站控層、間隔層，具體如下：

1.1 過程層

過程層主要是智能變電站內(nèi)的各個(gè)設(shè)備，包括各類設(shè)備：光電式互感器、智能開關(guān)裝置、各類中間通信裝置（合并單元、智能終端）。過程層用于變電站內(nèi)的信息采集與控制，以及各類命令的執(zhí)行。

1.2 站控層

站控層是整個(gè)變電站的靈魂與控制中心，也是變電站的管理中樞，主要實(shí)現(xiàn)各類控制信息、通信信息交換以及網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)功能，完成站內(nèi)的狀態(tài)交換，并進(jìn)行相應(yīng)的邏輯分析，實(shí)現(xiàn)閉鎖、跳閘等功能。

1.3 間隔層

作為三層之間的聯(lián)系層和過渡層，間隔層主要是指各類二次設(shè)備，這一層主要包括各類繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置、相應(yīng)的測(cè)控儀表等，來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)智能變電站運(yùn)行安全的功能。

2 智能變電站的規(guī)劃與建設(shè)

智能變電站規(guī)劃時(shí)，需要考慮的因素眾多，包括建設(shè)成本、規(guī)劃選址、拆遷成本、周邊環(huán)境等，綜合各類因素后才能進(jìn)入實(shí)施階段。目前，智能站建設(shè)最常用采用的是緊湊型，以最大化地進(jìn)行信息的共享與整合，可以從變電站電氣一次、電氣二次、網(wǎng)絡(luò)化等方面考慮。

2.1 智能變電站電氣一次

智能變電站的電氣一次設(shè)備與常規(guī)一次設(shè)備有所區(qū)別，以光電式、光纖為主，智能變電站對(duì)電氣一次的要求比常規(guī)變電站高，同時(shí)所需造價(jià)更高。在進(jìn)行智能變電站電氣一次的規(guī)劃時(shí)，應(yīng)充分考慮滿足智能化設(shè)備、智能組件等與電氣一次的集成化，并進(jìn)行電氣一次設(shè)備安裝、排布、環(huán)境的綜合評(píng)估，實(shí)現(xiàn)智能變電站智能化、集成化、一體化的需求。

圖1 智能變電站的三層架構(gòu)

以某110 kV智能變電站為例，該變電站采用內(nèi)橋接線，采用中性點(diǎn)接線方式，綜合考慮到智能變電站的設(shè)計(jì)需求和標(biāo)準(zhǔn)，采用了雙層配電方式，站內(nèi)直接接入110 kV電源，并實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守情況下的安全穩(wěn)定運(yùn)行。一次設(shè)備方面，變壓器安放和布置在變電站外，變電站一層設(shè)計(jì)了電容器組、低壓配電室、接地變室，二層設(shè)計(jì)了地理信息系統(tǒng)，并在整個(gè)變電站內(nèi)布置了設(shè)備搬運(yùn)與安裝通道。

2.2 智能變電站電氣二次

進(jìn)行電氣二次規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮共享性和唯一性的雙重原則。首先，共享性的問題，各類電氣二次設(shè)備不應(yīng)該進(jìn)行數(shù)據(jù)重復(fù)采集，同時(shí)，智能變電站內(nèi)部各類電氣二次設(shè)備應(yīng)該信息共享，并基于相同的通信規(guī)約，具有良好的互操作性。此外，唯一性，所有的信號(hào)和出口均為一對(duì)一設(shè)計(jì)和規(guī)劃，不可進(jìn)行重復(fù)規(guī)劃設(shè)計(jì)。

二次設(shè)備廠家眾多、分類眾多，在站內(nèi)需要進(jìn)行組屏，需要注意以下原則：適宜采用集中布置的原則，適當(dāng)進(jìn)行組合和優(yōu)化，確立合適的組屏方案；如果應(yīng)用了戶內(nèi)配電，則配電現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)該安裝相應(yīng)的保護(hù)和測(cè)控裝置，進(jìn)行就地安裝。

值得注意的是，根據(jù)現(xiàn)行的《110（66）～220 kV智能變電站設(shè)計(jì)規(guī)范》，雖然在三層兩網(wǎng)上沒有差異，但現(xiàn)行規(guī)范出臺(tái)較晚，不少條款在設(shè)計(jì)規(guī)范上與實(shí)際建設(shè)存在差異，在進(jìn)行變電站建設(shè)時(shí)應(yīng)該充分考慮這些差異。

2.3 智能變電站網(wǎng)絡(luò)化控制

以某110 kV變電站的二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化為例，站內(nèi)二次組網(wǎng)集合了站控層相關(guān)設(shè)備、間隔層各類保護(hù)與測(cè)控設(shè)備，根據(jù)“四網(wǎng)合一、三層一網(wǎng)”的原則，將其變電站事件（GOOSE）報(bào)文、制造報(bào)文規(guī)范（MMS）報(bào)文、IEEE.1588對(duì)時(shí)報(bào)文、采樣測(cè)量值（SMV）報(bào)文同網(wǎng)傳輸，這種通信方式極大地便利了站間設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化，如圖2所示。

圖2 數(shù)字化變電站整站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

此外，除了電氣一次、電氣二次、網(wǎng)絡(luò)通信以外，還需要考慮智能變電站內(nèi)部其他組件，如智能化狀態(tài)監(jiān)測(cè)、合并單元、故障錄波裝置等的規(guī)劃和布置，以最終構(gòu)成智能變電站內(nèi)部立體、閉環(huán)、互動(dòng)的站間設(shè)備環(huán)境。

3 結(jié)語(yǔ)

智能變電站的規(guī)劃與建設(shè)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及區(qū)域電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃、負(fù)荷分布、技術(shù)水平、用地安排等多項(xiàng)環(huán)節(jié)，同時(shí)變電站內(nèi)各類電氣一次和電氣二次設(shè)備眾多，如何有效規(guī)劃和建設(shè)，實(shí)現(xiàn)全站電氣一次、電氣二次、網(wǎng)絡(luò)通信高效工作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化，依然是智能變電站規(guī)劃與建設(shè)技術(shù)未來(lái)發(fā)展的探索重點(diǎn)。