110KV智能变电站电气设计的要点分析

常夏

摘要：社会经济的发展和科学技术的进步，带动了信息技术的应用，也带动了电力系统逐渐向着智能化的方向发展。作为未来变电站发展的必然趋势，智能变电站对于传统变电站提出了巨大的挑战，也在不断发展和完善。文章针对智能变电站的特点，对110kV智能变电站的设计要点进行了分析，并结合相应的工程实例，对其设计方案进行了探讨。

关键词：110kV智能变电站；电气设计；设计方案

中图分类号：F407文献标识码： A

1 智能变电站概述

1.1 定义

智能变电站，主要是利用现代化的智能设备，通过相应的组合和处理，实现变电站信息的数字化、通信平台的网络化以及信息共享标准化，并自动对电力网络的运行信息进行采集、测量、控制、保护以及检测等，同时，可以根据实际工作的需要，对输配电网进行实时控制、在线决策分析、协同互动等功能，实现与周边变电站的交流互动的。智能变电站作为一种新兴的变电站形式，是在数字化变电站的基础上发展和演变而来的，可以实现变电站系统的自动化和智能化，是智能电网运行和控制的关键。

1.2 基本结构

一般情况下，智能变电站是依据IEC61850标准的规定进行构建的，从物理结构划分，可以分为智能化一次设备和网络化二次设备，从系统功能结构划分，可以分为站控层、间隔层和过程层。站控层的功能主要是对变电站现场设备的监控和管理，同时可以实现设备之间的信息交互，主要由监控系统、保护信息管理系统、火灾报警系统、防误闭锁系统等组成；间隔层设备包括计量设备、测控设备等接入其他智能设备的规约转换设备，其主要作用在于对线路、变压器等设备的保护；过程层设备主要有变压器、断路器等一次设备以及相应的智能组件和智能电子设备，可以完成相应矢量的采集以及控制命令符的发送等一次设备的相应功能。

2 智能变电站的设计要点

110kV智能变电站设计，其基本设计要点在于：

2.1 智能化一次设备的选择

首先，110kV智能变电站由于实际工作的需要，在主变侧，采用的是电子式互感器，主要使用光纤作为信号的传输元件，采用胶结的方式对磁光玻璃与光纤进行连接，相对来说，维护周期较短，而闭环控制技术也保证了其自身的精准度和较大的动态范围。其他一次设备可以保持原有设备不变，同时使用智能终端作为一次设备的智能化接口，实现电力系统的运行要求。

其次，对于110kV电力系统中的配电装置，使用中置式真空开关柜，由于其各出线的保护测控装置统一安装在各自的开关柜上，因此，只需要在主变低压侧外配置智能终端即可，不需要在每个出线柜上都进行配置。

2.2 构建网络构架

组网形式使用高速以太网络，可以确保系统的数据传输速率不低于100Mb/s，同时使所有设备都具有对应的通信接口，且支持IEC61850规约。

按照逻辑功能，可以将网络划分为过程层、站控层和间隔层三个部分。

对于站控层而言，其网络拓扑采用单星型结构。对于110kV电力网络，使用常规工业级的工作组网络交换设备，形成站控层单以太网；而对于GOOSE控制网，可以采用IEC61850规约要求的工业级网络交换设备，相应的设备必须支持GOOSE技术。

过程层网络可以分为GOOSE网和采样数据网，从物理特性方面看，两者之间相互独立，其网络结构为星型拓扑。针对系统保护双重化的特殊要求，要确保相应的过程层网络为双重化配置。在对网络进行构建时，为了保证电力系统的安全，要满足继电保护的相关要求，坚持双重化配置的两个过程层网络完全独立的原则。

3 智能变电站的设计方案

结合某智能变电站的设计，对其设计方案进行分析。

3.1 工程概况

该变电站属于全户内终端变电站，设计电压等级为110kV，目前拥有50MVA变压器1台，设计规划为2台，拥有1回110kV出线，12回10kV出线，为单母分段。整个变电站规模相对较小，仅建设有1个生产综合小楼，10kV线路采用开关柜设备，而110kV使用GIS组合电器。

3.2 智能化一次设备

要根据智能变电站的设计和应用要求，在满足可靠性、经济性的前提下，运用相应的方法，对智能化一次设备进行适当选择，同时配置对应的传感器、智能终端等功能模块，将常规一次设备转换为智能一次设备。

首先，对主变压器的智能化改造。利用智能化终端设备，可以实现对主变中性点隔离开关、有载调压开关等设备的管理和控制以及对主变压器电量、油中溶解气体的特征量的监测分析实现。

其次，在对110kV进线侧和内桥测进行智能化改造时，可以使用罗氏线圈电子式电流电压互感器，针对主变10kV的进线间隔，需要配置罗氏线圈电子式电流互感器；对于出线间隔，考虑到性价比的因素，可以选择常规的互

感器。

最后，智能开关的设置。10kV采用安装在就地开关柜的多功能装置，实现保护、测控和计量功能，而110kV通过对断路器状态信息的采集、分析和监测，实现对断路器的控制和管理。同时，可以采用统一的在线监测系统，通过电缆，实现信号的传输，将传感器的信号与间隔智能单元进行连接，实现在线数据信息采集和状态监测，保证系统的稳定和安全。

3.3选择电气主结线方式

变电站电气主接线是变电站电气设计过程的首要部分，同时也是电力系统的重要环节之一。变电站电气主接线连接着各种高压电器，负责接受和分配高压设备的电能，反映各种设备的相互作用、连接方式和各回路间的相互关系，是变电站电气部分重要组成。变电站电气主接线的性能直接影响着变电站的运行过程的可靠性、灵活性，并对电力输变过程的配电装置的布置、继电保护的配置、自动装置和控制方式的选择等方面的作用有决定性的影响。

线路―变压器组接线是最简单主接线方式。高压配电装置只配置2个设备单元，接线简单清晰，占地面积小，送电线路故障时南送电端变电所出线断路器跳闸。当1台主变或一条线路故障退出运行，只需在变电所低压侧作转移负荷操作，就能确保100%负荷正常用电，且不影响相邻变电所的运行。内桥接线是终端变电所最常用的主接线方式。其高压侧断路器数量较少，线路故障操作简单、方便，系统接线清晰，保护配置整定简单。当送电线路发生故障时，只需断开故障线路的断路器，对其它回路的正常运行不造成影响。因此，对于地方电网中110kV终端变电所，如主变容量不能满足N-l要求，采用内桥主接线方式有利于提高系统供电可靠性。

4 结语

110kV智能变电站的电气设计应本着具体问题具体分析的原则，根据智能变电站在电力系统中的地位和作用、负荷性质、出线回路数、设备特点、周围环境及变电站规划容量等条件和具体情况，在满足供电可靠性、功能性、具有一定灵活性的前提下尽量优化设计方案，精选设计手段。总之，智能变电站相比于传统变电站，有着巨大的优势，可以有效保证电力系统的稳定和安全。相关设计人员应该加强重视，积极推动智能变电站的发展和普及。

参考文献

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