110kV智能变电站一次电气系统设计

110kV智能变电站一次电气系统设计

殷德亮

黑龙江农垦勘测设计研究院有限公司 黑龙江省哈尔滨市 150090

【摘要】我国的经济在当前取得了快速的发展，与此同时人们的生活水平也在不断提升。在这种背景之下，人们的生产以及生活所消耗的电量也在日益增加，对于供电的可靠性以及安全性方面的要求也在更加苛刻，同时对于供电经济性以及可行性也提出了更好的技术要求。由此来看，有效的分析110kV 变电站及其电气设计方面，且将这一方面的工作做好是十分必要的，这不仅仅能够确保电网高效以及安全的运行和发展，同时对于我国电力行业的发展也具有极其重要的作用。

【关键词】智能变电站；电气系统；设计要点

变电站是汇集电源、升降电压和分配电力的场所，是发电厂和用户联系的中间环节。在高速发展的智能电网中，智能变电站的发展也非常关键。所谓智能变电站就是通过物联网技术与综合自动化技术实现了自我控制、自我检测、自我上报故障等功能的变电站。

1.智能变电站的体系架构

在智能变电站中，除了主变压器、母线、各出线开关，一次电气系统还包括图像信息处理系统、通信系统、监控系统以及故障上报系统等。对智能化的监控与信息处理设备的分层设计也是智能变电站区别于传统变电站的关键。

其中，图像监视及安全警卫可以通过站内多角度的摄像头与声光报警装置，为变电站提供全天候全景的监控，监控数据实时保存，在没有出现报警信号时，该数据允许在达到存储上限后进行覆盖；消防监测与控制系统通过烟雾传感器、摄像头等监控设备对火情进行第一时间上报，配合消防泵进行灭火救援，为后面的消防工作提供了便捷；通过变压呼吸器监测变压器的运行工况，从而判断变压器的负载能力；各个SF6 断路器中均安装有SF6 气体传感器，以确保SF6 气体因故障泄漏后及时报警，并启动排气系统进行气体的排放，减少对工作人员的危害；所有高负荷的电气设备上均安有温度传感器，以实时监测设备的过热情况，一旦过热情况发生，则发出警报并通知操作人员。

这些在线监测与报警系统的设计可以使变电站中的日常维护、检修更为安全，实现设备“开口说”的功能，同时节省检修人力、物力。此外，110kV 变电站中的设备相对较少，电压等级相对较低，对于智能化体系架构的实施更为快捷，反应更为灵敏。

在智能变电站的体系结构中，其还涉及通信规约的关键技术设计。目前，国内外主要使用IEC 61850 通信规约。它可以将变电站的站控层、间隔层和终端层用统一的标准连接起来，避免设备之间因为生产厂家不同而造成通信受阻问题。所有设备之间通过该协议上传下达数据，将运行情况最终统一上报给管理人员，以便进一步处理。

2.110kV 智能变电站电气系统设计要点分析

2.1智能化一次设备进行选择

（1）同变电站的工作实际需求进行紧密的结合，在110kV智能变电站主变侧使用电子式互感器信号传输元件， 其中所使用的主要就是光纤， 并且它同磁光玻璃之间的连接像是主要是利用胶结， 因为这种连接方式的使用能够将维护周期缩短， 同时闭关控制技术的应用能够使得自身动态范围以及精确度提升。除此之外，有一些一次设备还能够将原来所使用的

设备保持不变，将智能化接口当做智能终端，这样也就能够使得电力系统的相关运作要求得到真正的实现。

（2）在对110kV 电力系统进行配电的时候，应该选取中置式真空开关柜， 并且将其出线的保护测控装置在开关柜上进行同意的安装，这样的话，在主变低压侧外不在需要对于各个

出线柜进行相关的配制。

2.2网络构架的构建

高速以太网的科学合理应用能够将系统数据的传输速率显著的提升，另外，变电站当中的设备对于IEC61850 规约都应该支持， 同时还具有与之相对应的通信接口， 按照逻辑功能，可以将网络划分为站控层、过程层以及间隔层三个层次。其中站控层所使用的是单星型结构的网络拓扑，GOOSE 控制网的相应设备对于IEC61850 规约也应该能够很好的支持。其

中过程层网络也包含有GOOSE 网以及采样数据网，就物理特性角度来说，这一网络属于星型拓扑网络结构，这两者之间互不干涉，是一种独立的关系。对于双重化的系统保护特殊要求而言，首先应该必须保证过程层网络为双重化配置。在对网络进行构建的时候， 应该必须要坚持的原则就是双重化配置的过程层之间是不相互干涉的，两者完全独立，并且对于继电保护方面的相关要求一致， 只有这样才能够充分的保证电力系统的安全性。

3.110KV 智能变电站的电气系统设计方案

110KV相关智能变电站，是全户内的终端。就实际的运用情况来看，这种变电站的规模很小，主要应用的是GIS 的组合电器与开关柜的设备。根据智能变电站的设计与应用相关要求，在满足其经济性与可靠性的条件下，运用科学合理的措施选择智能化的一次设备，而且配备相对应的传感器与智能终端，把原来的相关一次设备转变成现代化的智能一次设备。①智能化改造110KV的进线侧与内桥侧：在进行相应改造的过程中，可以选择罗氏线圈的电子式电流、电压互感器。如果想进一步考虑其使用元件的性价比，出线的间隔可以运用较为常规的互感器。相关实践证明，罗氏的线圈电子式互感器应用效果很好。②对主变压器进行智能化改造：科学合理地应用智能化的终端设备，可以对主变的中性点与隔离开关等对应功能进行有效实现。③设置变电站的智能开关：在安装过程中要想进一步实现计量、保护与测控等相关功能，可以运用开关柜多功能设置，经过对断路器状态进行采集、分析与监测等形式实现110KV断路器的相应管控。④针对于智能化的变电站，要想运用电缆做相应的信号传输需要运用在线统一的监测系统，并且保证采集到的相关数据信息与监测工作的顺利实施，从而进一步保障系统运行的稳定性与安全性。

4.总结

智能变电站在我国还处于起步的阶段， 对于这一方面的相关工作还需要进行更加深入的应用以及分析． 尤其是110kV智能变电站电气系统的设计．在设计过程当中应该将计算机保护装置、一次设备兼容技术等相关的水平进一步提升，掌握好这一方面工作设计的要点．并且与我国当前电力行业发展情况进行紧密的结合，只有这样才能够将智能变电站的推广工作逐步的实现．进而推动我国电力事业的快速进步。

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