110 kV智能变电站设计及可靠性探讨

+李乐为+李丹++王争

摘要：近年来，工业生产和人们生活用电总量增加，变电站的规模和数量也在不断扩大，工作人员运维管理的负担也随之增加。随着智能技术的成熟和发展，变电站智能化设计有效提高了其管理和运行效率，满足了生产生活用电需求。基于此，对110 kV变电站的智能化设计方案加以讨论，从而为其他变电站的智能化设计提供参考。

关键词：110 kV；变电站；智能；可靠性

中图分类号：TM63；TM73文献标识码：A 文章编号：2095－6835（2014）09－0018－02

随着社会的发展，为了更好地实现对变电站的运维管理工作，保障其正常供电满足生产生活用电需求，变电站系统已逐渐采用智能化设计取代传统的变电站电网系统，从而实现对供电电网的智能化调节和控制，确保其运行的可靠性。

1智能变电站结构及特点分析

所谓“智能变电站”即在现代化智能设备的配合使用下，以变电站的信息数字化、通信平台的网络化、信息共享的标准化为基本要求，并能自动对电网运行的基本信息执行采集、测量、控制和保护等。此外，还可根据实际情况对输配电网进行智能化调节控制和在线决策分析，与其他变电站进行信息交互等功能。

相比于结构简单且使用常规型电源和互感器器件的传统变电站来说，智能变电站在结构上有了很大改变，其根据物理结构划分主要有智能化一次设备和网络化二次设备，而按系统功能模块则主要划分为站控层、间隔层和过程层，如图1所示。

图1智能变电站的结构组成

由于智能变电站采用智能化组件，比如电子互感器、智能断路器等设备，受外界干扰较小，系统工作稳定性较高；再由于智能变电站各层分工明确，可全面监控和管理变电站的各运行设备，保障电网线路的可靠供电。相比于传统的变压器，智能变压器使用IEC 61850通信标准，可以实现变电站的可靠通信，确保系统中各自动化设备间信息传输的稳定和正确。

2110 kV智能变电站设计及其可靠性分析

2.1智能化一次设备的使用

在110 kV智能化变电站中，智能化一次设备属于底层基础性元器件，其工作的智能化水平将直接反映整个变电站系统的智能化程度，因而智能化一次设备的选择至关重要。从图1中可以看出，智能化一次设备主要由电子式互感器和智能断路器组成。电子式互感器主要有无源和有源两种。无源互感器以光纤电流互感器居多，其根据磁光的法拉第效应，利用光纤作为信息传输的载体，频带范围较宽且安装体积小；而有源互感器则是将传统的电压或电流式互感器输出的电压、电流数字化处理，并利用光纤、网络单元等将数据信息传送到测控保护装置等。由于电子式互感器采用光纤通信，其在抗外界干扰和工作可靠性方面比传统常规型变压器有较大的优势。而智能断路器设备则主要是使用现代电子技术及智能化控制设备形成执行单元取代常规的机械动作式开关和继电器，由于是自动化控制，其比传统机械动作可靠。

在进行110 kV智能化变电站设计时，为了满足其工作需要，在主变各侧使用电子式互感器，并以光纤作为通信载体，而其他一次设备仍可选择常规设备，但需要以智能终端作为一次设备的智能化接口，以满足其他智能装置的功能性需求。变压器配电装置，一般采用中置式真空型开关柜。

2.2网络架构的搭建

110 kV智能变电站的组网形式采用高速以太网，从而可以保障其信息通信传输率在100 Mb/s以上；在所有的智能设备上配备相应的通信接口，并符合IEC 61850标准，以确保设备间的正常通信。

对于110 kV智能变电站用于监控的站控层，网络拓扑结构应优先考虑单星型形式，且使用常规工业级别的工作组网络交换装置，从而形成站控层单以太网；另外，针对于GOOSE控制网，其工业网络交换装置应以IEC 61850标准要求为准，且对应的设备要能够支持GOOSE技术。而过程层网络主要有SV网和GOOSE网，其在物理分布上是独立进行的、互不干扰的，其拓扑结构应选择使用星型，且系统需要具备保护双重化性能，则在相对应的过程层网络配置也要进行双重化，同时应确保继电保护符合有关规定，其双重配置的过程层网络相互对立。最后，由于110 kV变电站以辐射方式对外供电，因而其间隔层的进线侧无需安装保护装置，仅在内桥或分段位置安装相应的保护装置。

2.3可靠性分析

110 kV智能变电站的可靠性分析主要从设备可靠性和系统工作性能的可靠性着手。在设备可靠性方面，由于110 kV智能变电站使用智能话一次性设备，其断路器综合应用电子和自动化控制等技术，可以独立收集变电站在工作中的各数据信息，从而能准确判断变压器系统中的故障隐患并及时报警，将故障影响力降到最低；而电子式互感器一般工作寿命能维持20～25年，与变压器的使用寿命基本相同，因而如果运维、管理恰当，则可有效保障变电站运行的可靠性。

系统工作性能的可靠性分析主要集中在其网络架构上，由于其在站监控和过程层中的网络拓扑结构为星型架构，从而使得各变电站到监控中心的通信线路是相互独立的、互不干扰的，因而具备较好的实时性，且能有效避免某个线路的故障问题而影响到其他线路。

3结束语

综上所述，尽管受技术发展的限制，智能变电站还是有很大的发展空间，其优势必然将成为未来变电站发展的主流趋势，能更好地满足工业生产和日常生活用电量的需求。

参考文献

［1］蒋航.110 kV智能变电站的设计研究［J］.中国高新技术企业，2013（33）.

〔编辑：李珏〕

110 kV Substation Design and Reliability of SmartLi Lewei, Li Dan, Wang ZhengAbstract: In recent years, the total industrial production and peoples life electricity increases, the size and number of substations is also expanding, the burden of operation and maintenance management staff have increased. With the maturity and development of intelligence technology, intelligent substation design effectively improves the efficiency of its management and operation, to meet the needs of production and living. Based on this, the 110 kV substation intelligent design scheme is discussed, which provide reference for other intelligent substation design. Key words: 110 kV; substation; intelligence; reliability

摘要：近年来，工业生产和人们生活用电总量增加，变电站的规模和数量也在不断扩大，工作人员运维管理的负担也随之增加。随着智能技术的成熟和发展，变电站智能化设计有效提高了其管理和运行效率，满足了生产生活用电需求。基于此，对110 kV变电站的智能化设计方案加以讨论，从而为其他变电站的智能化设计提供参考。

关键词：110 kV；变电站；智能；可靠性

中图分类号：TM63；TM73文献标识码：A 文章编号：2095－6835（2014）09－0018－02

随着社会的发展，为了更好地实现对变电站的运维管理工作，保障其正常供电满足生产生活用电需求，变电站系统已逐渐采用智能化设计取代传统的变电站电网系统，从而实现对供电电网的智能化调节和控制，确保其运行的可靠性。

1智能变电站结构及特点分析

所谓“智能变电站”即在现代化智能设备的配合使用下，以变电站的信息数字化、通信平台的网络化、信息共享的标准化为基本要求，并能自动对电网运行的基本信息执行采集、测量、控制和保护等。此外，还可根据实际情况对输配电网进行智能化调节控制和在线决策分析，与其他变电站进行信息交互等功能。

相比于结构简单且使用常规型电源和互感器器件的传统变电站来说，智能变电站在结构上有了很大改变，其根据物理结构划分主要有智能化一次设备和网络化二次设备，而按系统功能模块则主要划分为站控层、间隔层和过程层，如图1所示。

图1智能变电站的结构组成

由于智能变电站采用智能化组件，比如电子互感器、智能断路器等设备，受外界干扰较小，系统工作稳定性较高；再由于智能变电站各层分工明确，可全面监控和管理变电站的各运行设备，保障电网线路的可靠供电。相比于传统的变压器，智能变压器使用IEC 61850通信标准，可以实现变电站的可靠通信，确保系统中各自动化设备间信息传输的稳定和正确。

2110 kV智能变电站设计及其可靠性分析

2.1智能化一次设备的使用

在110 kV智能化变电站中，智能化一次设备属于底层基础性元器件，其工作的智能化水平将直接反映整个变电站系统的智能化程度，因而智能化一次设备的选择至关重要。从图1中可以看出，智能化一次设备主要由电子式互感器和智能断路器组成。电子式互感器主要有无源和有源两种。无源互感器以光纤电流互感器居多，其根据磁光的法拉第效应，利用光纤作为信息传输的载体，频带范围较宽且安装体积小；而有源互感器则是将传统的电压或电流式互感器输出的电压、电流数字化处理，并利用光纤、网络单元等将数据信息传送到测控保护装置等。由于电子式互感器采用光纤通信，其在抗外界干扰和工作可靠性方面比传统常规型变压器有较大的优势。而智能断路器设备则主要是使用现代电子技术及智能化控制设备形成执行单元取代常规的机械动作式开关和继电器，由于是自动化控制，其比传统机械动作可靠。

在进行110 kV智能化变电站设计时，为了满足其工作需要，在主变各侧使用电子式互感器，并以光纤作为通信载体，而其他一次设备仍可选择常规设备，但需要以智能终端作为一次设备的智能化接口，以满足其他智能装置的功能性需求。变压器配电装置，一般采用中置式真空型开关柜。

2.2网络架构的搭建

110 kV智能变电站的组网形式采用高速以太网，从而可以保障其信息通信传输率在100 Mb/s以上；在所有的智能设备上配备相应的通信接口，并符合IEC 61850标准，以确保设备间的正常通信。

对于110 kV智能变电站用于监控的站控层，网络拓扑结构应优先考虑单星型形式，且使用常规工业级别的工作组网络交换装置，从而形成站控层单以太网；另外，针对于GOOSE控制网，其工业网络交换装置应以IEC 61850标准要求为准，且对应的设备要能够支持GOOSE技术。而过程层网络主要有SV网和GOOSE网，其在物理分布上是独立进行的、互不干扰的，其拓扑结构应选择使用星型，且系统需要具备保护双重化性能，则在相对应的过程层网络配置也要进行双重化，同时应确保继电保护符合有关规定，其双重配置的过程层网络相互对立。最后，由于110 kV变电站以辐射方式对外供电，因而其间隔层的进线侧无需安装保护装置，仅在内桥或分段位置安装相应的保护装置。

2.3可靠性分析

110 kV智能变电站的可靠性分析主要从设备可靠性和系统工作性能的可靠性着手。在设备可靠性方面，由于110 kV智能变电站使用智能话一次性设备，其断路器综合应用电子和自动化控制等技术，可以独立收集变电站在工作中的各数据信息，从而能准确判断变压器系统中的故障隐患并及时报警，将故障影响力降到最低；而电子式互感器一般工作寿命能维持20～25年，与变压器的使用寿命基本相同，因而如果运维、管理恰当，则可有效保障变电站运行的可靠性。

系统工作性能的可靠性分析主要集中在其网络架构上，由于其在站监控和过程层中的网络拓扑结构为星型架构，从而使得各变电站到监控中心的通信线路是相互独立的、互不干扰的，因而具备较好的实时性，且能有效避免某个线路的故障问题而影响到其他线路。

3结束语

综上所述，尽管受技术发展的限制，智能变电站还是有很大的发展空间，其优势必然将成为未来变电站发展的主流趋势，能更好地满足工业生产和日常生活用电量的需求。

参考文献

［1］蒋航.110 kV智能变电站的设计研究［J］.中国高新技术企业，2013（33）.

〔编辑：李珏〕

110 kV Substation Design and Reliability of SmartLi Lewei, Li Dan, Wang ZhengAbstract: In recent years, the total industrial production and peoples life electricity increases, the size and number of substations is also expanding, the burden of operation and maintenance management staff have increased. With the maturity and development of intelligence technology, intelligent substation design effectively improves the efficiency of its management and operation, to meet the needs of production and living. Based on this, the 110 kV substation intelligent design scheme is discussed, which provide reference for other intelligent substation design. Key words: 110 kV; substation; intelligence; reliability

摘要：近年来，工业生产和人们生活用电总量增加，变电站的规模和数量也在不断扩大，工作人员运维管理的负担也随之增加。随着智能技术的成熟和发展，变电站智能化设计有效提高了其管理和运行效率，满足了生产生活用电需求。基于此，对110 kV变电站的智能化设计方案加以讨论，从而为其他变电站的智能化设计提供参考。

关键词：110 kV；变电站；智能；可靠性

中图分类号：TM63；TM73文献标识码：A 文章编号：2095－6835（2014）09－0018－02

随着社会的发展，为了更好地实现对变电站的运维管理工作，保障其正常供电满足生产生活用电需求，变电站系统已逐渐采用智能化设计取代传统的变电站电网系统，从而实现对供电电网的智能化调节和控制，确保其运行的可靠性。

1智能变电站结构及特点分析

所谓“智能变电站”即在现代化智能设备的配合使用下，以变电站的信息数字化、通信平台的网络化、信息共享的标准化为基本要求，并能自动对电网运行的基本信息执行采集、测量、控制和保护等。此外，还可根据实际情况对输配电网进行智能化调节控制和在线决策分析，与其他变电站进行信息交互等功能。

相比于结构简单且使用常规型电源和互感器器件的传统变电站来说，智能变电站在结构上有了很大改变，其根据物理结构划分主要有智能化一次设备和网络化二次设备，而按系统功能模块则主要划分为站控层、间隔层和过程层，如图1所示。

图1智能变电站的结构组成

由于智能变电站采用智能化组件，比如电子互感器、智能断路器等设备，受外界干扰较小，系统工作稳定性较高；再由于智能变电站各层分工明确，可全面监控和管理变电站的各运行设备，保障电网线路的可靠供电。相比于传统的变压器，智能变压器使用IEC 61850通信标准，可以实现变电站的可靠通信，确保系统中各自动化设备间信息传输的稳定和正确。

2110 kV智能变电站设计及其可靠性分析

2.1智能化一次设备的使用

在110 kV智能化变电站中，智能化一次设备属于底层基础性元器件，其工作的智能化水平将直接反映整个变电站系统的智能化程度，因而智能化一次设备的选择至关重要。从图1中可以看出，智能化一次设备主要由电子式互感器和智能断路器组成。电子式互感器主要有无源和有源两种。无源互感器以光纤电流互感器居多，其根据磁光的法拉第效应，利用光纤作为信息传输的载体，频带范围较宽且安装体积小；而有源互感器则是将传统的电压或电流式互感器输出的电压、电流数字化处理，并利用光纤、网络单元等将数据信息传送到测控保护装置等。由于电子式互感器采用光纤通信，其在抗外界干扰和工作可靠性方面比传统常规型变压器有较大的优势。而智能断路器设备则主要是使用现代电子技术及智能化控制设备形成执行单元取代常规的机械动作式开关和继电器，由于是自动化控制，其比传统机械动作可靠。

在进行110 kV智能化变电站设计时，为了满足其工作需要，在主变各侧使用电子式互感器，并以光纤作为通信载体，而其他一次设备仍可选择常规设备，但需要以智能终端作为一次设备的智能化接口，以满足其他智能装置的功能性需求。变压器配电装置，一般采用中置式真空型开关柜。

2.2网络架构的搭建

110 kV智能变电站的组网形式采用高速以太网，从而可以保障其信息通信传输率在100 Mb/s以上；在所有的智能设备上配备相应的通信接口，并符合IEC 61850标准，以确保设备间的正常通信。

对于110 kV智能变电站用于监控的站控层，网络拓扑结构应优先考虑单星型形式，且使用常规工业级别的工作组网络交换装置，从而形成站控层单以太网；另外，针对于GOOSE控制网，其工业网络交换装置应以IEC 61850标准要求为准，且对应的设备要能够支持GOOSE技术。而过程层网络主要有SV网和GOOSE网，其在物理分布上是独立进行的、互不干扰的，其拓扑结构应选择使用星型，且系统需要具备保护双重化性能，则在相对应的过程层网络配置也要进行双重化，同时应确保继电保护符合有关规定，其双重配置的过程层网络相互对立。最后，由于110 kV变电站以辐射方式对外供电，因而其间隔层的进线侧无需安装保护装置，仅在内桥或分段位置安装相应的保护装置。

2.3可靠性分析

110 kV智能变电站的可靠性分析主要从设备可靠性和系统工作性能的可靠性着手。在设备可靠性方面，由于110 kV智能变电站使用智能话一次性设备，其断路器综合应用电子和自动化控制等技术，可以独立收集变电站在工作中的各数据信息，从而能准确判断变压器系统中的故障隐患并及时报警，将故障影响力降到最低；而电子式互感器一般工作寿命能维持20～25年，与变压器的使用寿命基本相同，因而如果运维、管理恰当，则可有效保障变电站运行的可靠性。

系统工作性能的可靠性分析主要集中在其网络架构上，由于其在站监控和过程层中的网络拓扑结构为星型架构，从而使得各变电站到监控中心的通信线路是相互独立的、互不干扰的，因而具备较好的实时性，且能有效避免某个线路的故障问题而影响到其他线路。

3结束语

综上所述，尽管受技术发展的限制，智能变电站还是有很大的发展空间，其优势必然将成为未来变电站发展的主流趋势，能更好地满足工业生产和日常生活用电量的需求。

参考文献

［1］蒋航.110 kV智能变电站的设计研究［J］.中国高新技术企业，2013（33）.

〔编辑：李珏〕

110 kV Substation Design and Reliability of SmartLi Lewei, Li Dan, Wang ZhengAbstract: In recent years, the total industrial production and peoples life electricity increases, the size and number of substations is also expanding, the burden of operation and maintenance management staff have increased. With the maturity and development of intelligence technology, intelligent substation design effectively improves the efficiency of its management and operation, to meet the needs of production and living. Based on this, the 110 kV substation intelligent design scheme is discussed, which provide reference for other intelligent substation design. Key words: 110 kV; substation; intelligence; reliability