110kV智能变电站的设计与可靠性探讨张代威

110kV智能变电站的设计与可靠性探讨张代威

张代威

(身份证号码：42058119870706xxxx；武汉璞信电力设计咨询有限公司)

摘要：随着社会经济的快速发展，人们对于电力资源的需求量日益增加，为了促进电力行业的发展，必须加强智能变电站建设，保障其正常运行。通过智能变电站能够对电网进行智能化调节和控制，减少运行人员，也能够节约用地和电缆的使用，对于变电站设计至关重要。

关键词：110kV智能变电站；设计；可靠性；探讨

导言：现在我国的变电站主要有两种，一种是传统变电站，一种是正在兴起智能变电站。现在传统常规的变电站还占据着主体地位，但是和兴起的智能变电站相比缺点就尤为明显了。随着现在信息技术和网络技术的快速发展而出现的智能变电站，加快了我国变电站建设技术的发展脚步，只是当前智能变电站建设技术没有完全成熟，变电站的电网运行还需要优化，本文将对110kV智能变电站的设计与可靠性进行探讨分析研究。

1智能变电站概述

1.1智能化变电站的概念

在智能变电站设计中，广泛使用先进、环保的智能化设备，可靠性较高。智能变电站的智能化建设标准为信息数字化、通信网络化，并且可以实现信息共享，对于数据信息能够进行实时采集、分析和控制，而且还具有较好的监测能力。

1.2智能化变电站结构组成

智能化变电站主要是由站控层、间隔层、过程层所组成的。

1.2.1站控层。站控层由很多系统组成，包括监控系统、通信系统等等，通过站控层，有利于对变电站设备进行监控、数据采集、电能采集、信息管理保护等等。

1.2.2间隔层。间隔层最为重要的组成设备是二次设备，主要包括监控设备、继电保护设备、IED设备等多种形式。在变电站的实际运行过程中，间隔层可以在间隔设备方面发挥作用，这样才能实现控制器、传感器以及远方信息输入的输出。

1.2.3过程层。过程层的主要组成设备是一次设备以及智能化构建，具体包括电压、电流互感器、断路器设备。与此同时，还需要一些智能电子设备，包括合并单元、智能终端等等。

2110kV智能变电站的主要特点

2.1智能变电站能实现非常好的低碳环保效果

传统变电站的建设一般对环境造成的是电磁辐射污染。而建设智能变电站时，新型的光纤电缆取代传统的通信电缆，提高了信息传输能力，减少了通信电缆的数量，简化了设计和安装调试；数字量输入输出模块的应用，简化了硬件系统；电子式传感器取代传统充油式传感器，增强观测的可控制性。无论哪种改善和取代，均降低了原始能源的损耗，提高了能源之间的转化率，降低了建设成本，虽然在某种程度上还是会对环境造成一定的影响，但相比于传统变电站，极大程度上减少了对环境的不良影响。

2.2智能变电站具有良好的交互性

无论是传统的还是智能的变电站，都需要有一定的交互性，只不过智能变电站相比于传统变电站得到了极大的提高。它能对信息进行采集和分析，进而精准可靠的回馈给电网，并且与电网的上级控制系统互动，确保电网能安全、有效、稳定的运行。

2.3智能变电站具有高度可靠性

在满足电能质量的基础上，客户使用电能的最基本的就是安全、可靠、稳定。智能变电站相比于传统变电站不仅具有极高的可靠性，而且还具有自我诊断、自我恢复的功能。这样的功能在很大程度上能减少变电站故障的发生，并且在故障发生时进行自我快速诊断、处理，极大地减少了故障所造成的影响，实现电网的高质量运行。

2.4智能变电站具有高度集成性

高度集成也就是说智能变电站能有效地把最近发展迅速的通信技术、虚拟电厂技术、信息传感技术、计算机技术和微网技术等高度融合，使其数据的采集和处理更加简单精确。

3110kV智能变电站设计中存在的问题

目前110kV智能变电站存在最大的问题就是电子互感器目前运行稳定性不高，抗干扰能力差，而且受生产厂家的质量影响较大。但随着技术的发展，已经出现了光纤互感器。光纤互感器的理论基础是电子互感器技术，采用光纤互感器，能够有效的提高互感器的运行可靠性以及抗干扰能力，提高互感器的应用成熟型，提高变电站数字化水平，从而保障电网的正常运行。但是，由于价格昂贵目前使用范围不大，随着技术的发展，这些问题都将被克服，智能化变电站将会得到进一步的推广。

4建设110KV智能变电站的总体思路

首先要在IEC61850通信标准的前提下建立110KV智能变电站，通过站控层和间隔层实现信息的及时沟通。在传统一次设备的基础上，进行智能配置，使用光纤和保护测控设备完成连接，安装数字式的继电保护与安全自动装置。其次在计量系统上的配置，要使用光纤以太网接口数字式的电能表，通过主变过负荷的联切装置要根据开关量信息实现交换，以站控层的网络GOOSE系列的服务来实现。

5110kV智能变电站设计实施方案

为了更好的提高变电站的供电安全性、稳定性，要使用110kV内桥接线作为主要接线方式，一切设计实施方案都要在该接线方式的基础上进行。

5.1过程层设计实施方案。110kV智能变电站的过程层设计，要求其可与间隔层设备进行点对点对接，并运用网络式通信方式与总线相连。采用光纤传输的传输方式，将传统变电器加入智能化，变成由变压器、本体智能终端加、变压器智能组件相结合的智能变压器。开关设备智能化由GIS开关、智能终端、智能组件相互配合的方式来实现，电子式电流电压互感器智能化则采用站内直流供电的光电电流电压互感器来实现。

5.2间隔层设计实施方案。辐射式供电方式是110kV电网的主要供电方式，所以110kV仅在内桥或分段处配置一套内桥保护测控装置，一般不在进线侧设置保护装置。而间隔层内主要安装的就是继电保护装置、测控装置等。

5.2.1保护装置、测控配置。为了保障测控一体化的有效运转，变压器可设计主要和后备两套保护功能，并确保每套保护功能都可直接点对点的对变压器运行状况进行采集，实现变压器的全方位保护。对于馈线、电容等方面的保护，可运用测控一体化装置，采取间隔单套配置的方式，单独就其运行状态进行监控。

5.2.2自投装置。采用智能备投装置对自投装置进行改进，综合整理控制网、线路测控保护装置、相关智能操作箱等相关设备信息，建构自投网络，实现备投装置的智能化。

5.2.3录波装置。当出现故障时，就体现了录波装置的重要性。110kV智能变电站可设置集中式故障录波装置，将主变的高压侧、110kV进线等进行集中录波，有效的做到数据整合和分析，对故障的及时排查具有重大意义。

5.3站控层设计实施方案。站控层可将全站信息进行整合，统一进行建模、采集、整理、分析、存储、整理等，并发送至上级平台，为数据的准确性打下了坚实的基础，提高了工作效率的同时，提升了工作质量。

5.4自动化网络设计实施方案。站控层网络和过程层网络是110kV智能变电站自动化网络的两个重要组成部分，是将GOOSE网、SV网、时钟同步网三网合一的组网方式。

5.5保护装置设计实施方案。全站皆同步保护装置，来实现测控一体化装置的安全、稳定运行，保护装置主要安装于主控制室内。

结束语

随着科学技术的发展，传统变电站的自动化系统面临很多挑战。我国智能变电站的发展起步较晚，但是由于其应用优势明显，因此已经成为变电站发展的主要方向。在此背景下，要求110kV智能变电站具备较高的技术水平，不断增强设备以及自动化系统的功能，提高供电稳定性，这样才能保障电网运行可靠性。

参考文献:

[1]张伟.110kV智能变电站设计方案研究[J].商品与质量,2015(02):76-77.

[2]范清华.小议110kV智能变电站设计及其可靠性[J].科技经济市场,2015(09):189-189.