智能变电站电气设计的要点探讨

智能变电站电气设计的要点探讨

姬斌

陕西骄阳嘉源电力工程设计有限责任公司    陕西西安市    710000

摘要：近年来,以计算机、网络、通信、大数据、物联网等技术为支撑,智能变电站管理系统得到了迅速发展。传统变电站的显示机制,是在屏幕上实现过程数据方面的展示。操作人员可借助触摸屏或键盘等工具,完成具体信息的输入,实现人机交互。这种传统的操作方式已经难以满足现代电站运行的需求，此时，智能技术的应用可以显著提高变电站运行效率。对于电网系统的整体运行而言，变电站的运行状态，可以直接影响电网系统的供电安全性、稳定性和高效性。当前用电需求逐渐升高，需要借助合理的智能化技术降低变电站的故障率，提高电气系统运行可靠性。

关键词：智能变电站；电气设计；一次设计；二次设计

1.概述

传统电力系统主要由继电器和控制装置共同组成。随着微机、PLC 等设备的不断更新，电能质量得到实时监测，提升了整个电力系统的自动化程度和变电站的智能化水平。将现代计算机技术合理应用到智能变电站中，在管控电力系统时充分利用现代通信技术和综合控制理论，可以更好地规避传统变电站运行中的安全隐患 ；可以充分凸显智能变电站的作用，防止因人工操作发生的失误，真正实现电力系统无人值守。由此可见，智能化是今后变电站发展的必然趋势。

智能化变电站的运行主要以信息网络为载体，可以实现信息共享与交互。智能变电站的网络性能、组成设备、结构形式和操作方式都在逐渐发展，如今，智能变电站已经发展到微机保护阶段。

2.智能变电站电气设计要点

2.1智能变电站电气一次设计

（1）主接线方式

主接线方式主要包括两种：首先是内桥接线，该法在智能变电站电气主接线中的应用极为广泛，线路出现故障且高压侧断路器数量少时，只需要将故障线路断路器断开即可，能够降低对其他线路运转所产生的影响。其次是外桥接线，只需要将线路和变压器组连接即可，该接线法非常简单，并且高压配电装置只需要配置两个单元即可，并不会占用过多土地资源，运行过程中如某条线路出现故障后，只需要在变压器低压侧作转移负荷操作即可确保正常用电，降低对周边变电站所造成的影响。相比较而言，内桥接线方式更适用于智能变电站，系统供电安全性及可靠性更高。

（2）合理选择变压器

智能变电站中，变压器是关键设备之一，其关乎变电站运行的安全性和稳定性，因此合理选择变压器尤为重要，应优选节能型变压器，最大限度地降低变压器功率损耗，达到节能降耗的目的。具体来说，在选择变压器时，应结合实际情况予以灵活的选择，确保满足使用需求。如季节性负荷容量较大、有特殊功能要求时，可选用专用变压器；如冲击性负荷较大，极易影响电能质量时，应优选冲击负荷专用变压器；如对照明和动力方面有一定的要求，并且要保证寿命的情况下，或者电源系统不接地时，应优选照明专用变压器。

（3）高压配电装置设计

高压配电装置的室外布置方式，主要包括三种方式，分别为室外中型布置、室外半高型布置、室外高型布置，每一种布置方式的优缺点不同，相比较而言，室外中型布置方式最为常见，虽然占地面积较大，但是其后期养护非常便利。智能变电站采用分布式母线保护方案时,各间隔合并单元﹑智能终端以点对点方式接入对应母线保护子单元，利用母线线路连接智能变电站内全部电气设备，然后安装于母线上，操作流程简单，经济性高，最重要的是系统运行可靠性理想。室内高压配电装置布置则采用智能断路器+金属防水按钮开关设备形式，主要包括普通电气装置的室内设置、全封闭电气设备的室内设置。相比较而言，普通电气装置的室内布置方法占地面积较大，后一种布置方法虽然具有便于管理维护、运行状态佳、占地面积小等优势，但也需要较高的成本投入，因此适用于土地资源紧张的城市中心区域。

2.2智能变电站电气二次设计

（1）二次装置模块化设计

智能综合自动化变电站关键技术包括预制舱二次组合设备、预制智能控制柜、预制光缆、装配式结构等,实现了规模化生产,工厂集成调试,模块化装配,实现了二次布线“即插即用”,有效地进行现场装配、布线、调试,从而提高工程建设的质量和效率。利用计算机模拟技术,实现电力设备间的互联和协作,实现电力系统的智能调度与控制。

（2）二次系统设备的综合优化

随着电力系统的迅速扩张,电力系统的建设不断向信息化、智能化方向发展,电力系统的网络结构、保护、测控、计量方式不断优化。通过对二次装置的改造,简化了二次装置的结构,改变了原有的二次装置功能不全、接口复杂的情况,提高了变电站的信息资源利用率,改善调度优化控制性能,提高运行可靠性,减少日常的检修和维护工作,节约资源,降低安全,降低运营成本,优化电网。通过对二次装置的综合优化,使二次装置的综合优化设计能够更好地满足今后的发展需要,既能满足“大检修”“大运行”的要求,又能满足电网供电可靠性,方便运行维护,节约资源,降低全寿命周期费用。

（3）交直流一体化电源实施方案

通过将综合电源系统所有开关智能化,集约功能零散化,实现元件外无保护接线，无跨屏硬接线，建立数字化电源硬件平台；一体化监测模块经过以太网接口、IEC61850规约协议与上位机系统进行交互,使综合电源系统成为开放式的系统。智能化变电站集成供电系统,实现了工作流程与资源分配的一体化,减少了设备的冗余配置,降低了设备投入资金和运行维修费用。采用智能化的控制方式,有效的管理,大大提高了生产的效率。同时,由于蓄电池的充电和放电次数的减少,可以降低对环境的影响,满足了“生命周期”的要求。采用一体化设计、一体化配置、一体化监控方式,可将运行状况及信号参数传输到远程监控中心,并可实现现场、远端的远程控制,并可实现站用电源设备的系统联动。

2.3继电保护自动化系统设计

（1）就地间隔保护

在智能变电站中安装继电保护装置时，必须遵守就近原则。在目标设备附件上安装继电保护装置，不仅可以降低设备的故障率，还可以缩短故障持续时间，避免影响整个变电站的正常运行。

对于新建的综合微机线路，应同时采取变压器保护措施，并根据施工现场的目标设备进行优化配置，以提高智能变电站的运行效率，维护操作员和设备的安全。此外，大多数现代继电保护装置使用数值方法进行数据采集，这可以保证数据采集的质量，为后续计算提供重要的数据资料。

（2）站域保护

站域保护模式可以充分利用计算机在控制网络中的优势，科学地调整智能变电站的信息。当计算机接收到来自电力系统的信号时，它可以自动启动电力系统的备份功能。整个保护过程使用电信号传输信息，应急保护响应时间较短，既能满足灵敏度要求，又能维护关键供电设备。

（3）过流电限定保护

在智能变电站内采用过流电限定保护技术，安装过流电阻，能够让继电保护装置不产生零序电压。采用过流电限定保护技术，在电力系统出现故障或者因发生故障而导致设备无法正常工作的时候，需要采用辅助元件代替相关部分的动作，从而避免问题的扩散。

结束语

在科学对变电站电气系统进行设计后，经过实践有着较高的运行效果，可以在降低人力工作量下，通过自动化和多功能的保护，更好的体现电气工程的应用价值，满足变电站的发展需要。

参考文献

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