220kV智能变电站的设计与应用

张望

摘要：随着经济发展和技术进步，智能变电站已经成为未来变电站的发展趋势。它通过信息共享和设备智能化，大大提高了电力系统的安全性和可靠性。本文就220kV智能变电站进行了总体分析，以供参考。

关键词：智能变电站;设计;应用

1.智能变电站的内涵

1.1设计原则

智能化变电站的设计要采用先进可靠、高度集成、低碳环保的智能设备，以实现全站信息数字化、通信平台网络化和信息共享标准化，并且要能够自动完成电力信息的采集测量以及控制保护等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动、智能巡检等高级应用功能。

1.2智能化变电站的表现方式

要符合IEC61850通信规约的应用;一次设备智能化;二次设备的网络化;电子互感器及常规互感器就地数字化;合并单元及智能终端的应用;增加变压器等的在线监测装置;高级应用的实现;辅助系统的应用等等。

1.3智能变电站的特点优势

可靠性：变电站的最基本要求。智能变电站在可靠性方面具有优秀的自诊和自治功能，能对设备故障进行可靠的预警监测，提高了供电的可靠性，有效减少系统损失。

信息化：在接收“四遥”信息的同时，智能变电站也能够接收其他数字信息，包括设备、图像以及环境信息。智能变电站对信息的处理更加准确、实时和可靠，相比传统变电站，站与站之间以及站内信息的传输和访问更加方便快捷。

数字化：智能变电站不仅能采集电气量信息，也能采用数字化方式采集非电气量和安全警报信息，从而能够对系统正常运行、预警与故障准确判断。

自动化：智能变电站自动化体现在系统工程数据的自动生成，二次设备的自动校验以及变电站的状态自检。

2.智能变电站的设计与应用

2.1 220kV变电站的数字化设计

数字化变电站，是由传统意义上的变电站经数字化改造或建设而成。其基础是现代信息技术的应用，220kV数字化变电站正是以IEC61850标准进行建模和通信的。其技术特性概括起来有以下三点，即：“一次设备智能化、二次设备网络化、通讯信息标准化”。

2.2 220kV数字化变电站建设中的主要技术问题

2.2.1电流电压回路的接入方式

常规综自站的电流电压回路，一般采用点对点接入，用控制电缆将互感器二次侧的电流电压接入保护、测控装置，在装置内实现交流采样。220kV数字化变电站的光电互感器采用光纤输出，传输的不再是交流的电流、电压，而是采样后的数字编码信息，高效快捷。

2.2.2  220kV线路纵联差动保护的配合

220kV线路大多配置纵联保护。其中，以纵联电流差动保护为主。在建设220kV数字化变电站时，一般只在新建站采用数字化设备。线路对端的常规站扩建部分仍采用常规一二次设备，不采用数字化设备。否则，扩建间隔设备将无法接入现有母线保护、故障录波器等公共设备，也无法使用已有的母线电压互感器。

2.3智能变电站在线监测与故障诊断

系统主要分为三个部分：过程层、间隔层以及站控层。变压器油色谱在线监测、GIS局部放电监测、SF6气体、微水监测、容性设备在线监测等装置则分别采集相应的状态数据，通过接入器汇总，再以IEC61850协议发送到监控中心。

2.4智能变电站设计中的关键技术

智能变电站的关键技术包括一次设备智能化、二次设备网络化和IEC61850标准。

2.4.1 IEC61850标准

变电站在处理通讯和保护、监控系统信息时，要有一种操作性强且高效的通讯协议来进行信息的标准化传输。IEC61850作为国际标准为智能变电站的信息共享、交互操作提供了依据，是实现电力系统无缝通信的基础，达到了真正意义上的双向互动、功能自由，具有良好的扩展性和可适应性。其功能的实现必须以智能变电站功能分層、信息建模、数据自描述和配置语言为基本前提。

2.4.2电子式互感器

电子式互感器是智能变电站的重要环节。传统的电磁式互感器由于成本高、绝缘复杂并不适用于智能变电站。由它输出的电流可能会发生畸变，导致电网运行的安全性受影响，同时PT也会由于电磁谐振而产生过压，使电气设备无法正常运行。

智能变电站中的电子式互感器可以适应小功率信号和数字信号的输入，满足IEC61850标准。目前主要可以分为两种，包括光电式电子互感器和线圈式电子互感器。

2.4.3智能开关

智能开关是智能化变电站中的很重要的设备。是利用先进的计算机技术、电子式互感器以及电力电子技术将高压电器设备重新组合起来的智能化高压电器。由微机控制，电力电子器件执行，能够测量大量的数字量和模拟量，自动化程度更高，与上级监控设备、系统的协调性更好。受技术条件限制，现阶段仅限于通过就地安装的智能终端控制装置实现网络操作及信息互传。

2.4.4智能变压器

智能变压器的内部安装有各类传感器和执行器，可以实时在线监测诸如油温、微水、油中气体、铁心电流、绕组温度等信息，并自动分析其工作状态，通过智能化监控单元实现与其他系统的信息交换和操作指令。

总之，智能化变电站是今后变电站设计与应用中的主流，目前存在的问题主要有：智能化终端厂家各成体系，相互之间配合还存在部分问题。有时需要现场对设备做出调整，但由于其一体化设计难以改动。受技术条件所限，有些变电站只能采用高压设备智能化，而中低压则采用半智能化设计的做法。但是随着技术的发展，这些问题终将得到妥善解决。

参考文献：

[1]赵亚强.变电站采用监控五防一体化系统的深入探讨[J].信息安全与技术，2010年10期.

[2]王文政.数字化变电站技术在宁波110kV云林变的实现[D].浙江大学，2011年.

[3]孙一民，李延新，黎强.分阶段实现数字化变电站系统的工程方案[J].电力系统自动化，2007年05期.