110kV 智能变电站电气一次系统设计

110kV 智能变电站电气一次系统设计

 温会文

  国网山西省电力公司超高压变电分公司  山西太原  030032

摘要：我国电力行业最近几年随着我国经济建设的快速发展而发展迅速，为我国整体经济建设的不断进步贡献力量。随着 IEC61850 标准的推广和普及，智能变电站得到了飞速发展和推广应用。与传统变电站相比，110kV 智能变电站站内二次系统的设计、实施、调试、验收等各环节有了很大的不同，表现出越来越多的信息技术特征。由于 110kV 智能变电站系统配置环节多、流程复杂，甚至存在大量重复配置的信息，学习成本高；个别配置错误调试时不易暴露，系统运行出现故障时定位困难，甚至会使系统带病运行，增加了检修人员排查问题的成本。因此，简化配置，降低对相关人员的技术要求，规范配置方法，标准化配置流程成为智能变电站越来越迫切的现实需求。在 110kV 智能变电站体系架构之下，配置流程、配置工具、配置文件管理等方面的课题研究均获得了良好的进展，但目前的研究主要集中在 SCD 文件上，对整个 110kV 智能变电站电气一次系统设计的配置考虑不多。

关键词：110kV 智能变电站；电气一次系统设计

引言

高新技术的快速发展建设我国各行业的发展进程，很多先进技术融入到各行业的发展中，助其自身更为快速。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，110kV 智能变电站的发展也非常关键。

1 应用支持类

110kV 智能变电站数据服务器模块：该模块负责处理存储原始报文及录波信息，通过和应用服务器模块的交互，用来响应与原始报文及录波信息相关的用户请求。该模块通过软件中间件，和其它模块完成信息交互。应用服务器模块：该模块和用户界面应用交互，主要用来响应用户请求并上传模拟控制及收集处理类模块传来的报警及系统事件。该模块对上提供一个开放的，基于 Spring 架构的 HTTPinvoker 接口，用来支持和用户界面的各类应用之间的交互；对下通过软件中间件和数据服务器模块及模拟控制及收集处理类模块交互。应用服务器也有数据服务器的接入能力，用来记录、查询各类事件及告警数据。

2 基础通用方面

为解决早期智能变电站网络交叉重复、设备多、占用屏柜多、建设成本高和运维复杂等弊端，新一代 110kV 智能变电站在设计上更注重二次系统的融合，将原来由独立计量表计承担的考核计量功能并入测控装置及多合一装置，使计量、保护、测控不同业务间共享变电站网络资源，简化了网络架构，由此也带来了现场运维的诸多问题。有必要将此类设备的计量功能进行模块化设计，使计量模块与其他专业模块实施物理隔离，防止相互干扰。110kV 智能变电站数字化计量设备是数字化电能计量系统的重要组成部分，也是智能变电站过程层的基础，其质量的优劣将直接影响用电信息采集系统运行的可靠性、稳定性，影响计量准确性。以数字化计量设备数字化电能表为例，数字化电能表的计量方式、原理结构等与传统模拟量输入电能表有着本质区别，目前数字化电能表不同厂家对通信规约的理解各不相同，电能表外观、型式各异，非常不利于数字化电能表的规范化、标准化管理。设备是否符合 IEC61850 标准规范，不同厂家之间理解差异，均会对系统集成与调试带来困难，但目前尚无完善的数字化计量装置通信规约测试方法与工具，无法保证数字化计量设备无缝接入变电站智能化系统。数字化计量技术作为新兴计量技术，国内设备厂商对其进行了大量的研究，建立了从数字量到模拟量的溯源比较链，实现了数字量向模拟量的溯源。经过几年的发展，数字化计量技术已经克服了很多设备本身引起的计量不准确问题。尽管 110kV 智能变电站数字化计量设备自身准确性问题已经明显改善，但仍然存在由于计量整体回路导致的变电站母线不平衡、站内不平衡，以及配电网数字化计量技术实用化程度不高等问题。造成这些问题的原因，已经不仅仅是设备准确性的问题，需要从检测、设备型式功能、系统仿真检测等多方面进行考虑，对数字化计量设备进行优化升级。

3 110kV 智能变电站运检一体化管控

针对 110kV 智能变电站运检一体化管控，即是将 110kV 智能变电站的运维管理和检修控制，集中在一起管理控制智能变电站，降低智能变电站的运维管理和检修控制成本。在 110kV 智能变电站运检一体化管控过程中，需要综合运用前人研究出的智能变电站运维和检查的管理和控制手段，针对智能变电站运检一体化管控，综合上述章节内容，设计的智能变电站运检一体化管控平台构架图，分为监控平台、基础平台、数据平台三个部分。在 110kV 智能变电站监控平台中，运检一体化主要管控的是智能变电站数据采集和巡视，对智能变电站数据信息的采集。基础平台是对智能变电站的智能运维管理，帮助 110kV 智能变电站运检管控人员运检管控智能变电站设备运行状态。数据平台整理智能变电站数据信息，实时核对智能变电站设备变化状态，减轻 110kV 智能变电站运检管控人员负担。为了保证110kV 智能变电站运检一体化管控平台，在运行过程中的可靠性，充分考虑智能变电站备调机制，确保智能变电站在平台主要运行机制存在问题时可以及时接替主要运行机制，避免智能变电站运检一体化管控出现问题，导致 110kV 智能变电站设备运行状态检测不及时，从而出现漏检现象。

4 智能变电站配置需求

1.监控系统配置，110kV 智能变电站的监控系统，通过解析 SCD 文件形成初步的二次设备数据库，并在此基础上对四遥数据的其他应用属性（取反、偏移量、系数、告警方案、铃声、统计功能等）进行设置，根据应用需求进行复合信号的编辑；绘制主接线图，对一次设备拓扑进行层次建模（变电站、电压等级、间隔、设备），建立监控画面的图元和二次测点的关联关系；最后对高级应用进行设置。2.远动系统配置，110kV 智能变电站的远动机，首先也应导入 SCD 文件，形成二次设备数据库，并根据需求对四遥点的属性进行设置；接下来配置信道的通信参数，设置规约参数；根据主站需求生成复合逻辑信号（比如事故总信号）；最后配置远传的四遥点表。3.其他配置，110kV 智能变电站测控装置在 SCD 文件的基础上进行联闭锁逻辑的配置。保信子站等保护管理系统先导入 SCD 文件，再完成与保护功能相关的配置。

5 智能断路器与电子式互感器的设置

1.高压断路器是变电站中最常见的一种设备，不论常规站还是智能站都离不开高压断路器。该设备的运行工况直接影响到变电站的故障切除与线路运行的恢复。2.电子式互感器作为智能变电站革命性的设备，近年来应用较广。其变革性体现在合并单元输出数字信号，保护用小互感器逐渐退出历史舞台；PMU 相量测量单元被 WAMS 合并；110kV 智能变电站电能计量装置改为全数字式，软件功能可以实现电能在线计量。

结语

智能变电站区别于传统变电站的优势在于它的一次电气设备智能化，这不仅是设备的“物物相连”，更是模拟信号向数字信号转化的过程。建立在 IEC61850 通信协议基础上的信息传递技术，使得设备之间的联系更紧密，监控更便捷，预判更准确。

参考文献：

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