浅谈110kV智能变电站的设计

柯赛

摘 要：随着信息技术发展，电力系统也向智能化方向快速发展，智能变电站作为当前变电站发展的一个趋势。文章针对智能变电站的基本结构、技术特点，对110kV智能变电站的设计要点进行了详细的分析，并且结合有关的工程实例对其相关的设计方案进行了研究。

关键词：110kV；智能变电站；设计

为进一步提高电力系统运行的安全性和稳定性，当前变电站发展的过程当中，许多设施设备逐步向自动化、智能化发展，这些也是实现智能电网的基础和前提。通过运用智能化设备，智能变电站可以有效实现对电网的智能调节和实时控制，确保电网的正常运行，它高效提升了电力系统的安全性、稳定性，为此工作人员必须要予以高度关注。

1 智能变电站概述

1.1 定义

所谓的智能变电站是指有效运用现代化智能设备及其相应的组合和处理，使得信息共享标准化、通信平台的网络化以及变电站信息的数字化得以实现，同时能够对电力网络的运行进行自动控制、检测、采集、测量以及保护等，并根据实际要求，对输配电网进行在线决策分析、协同互动以及实时控制等，从而真正实现与周围变电站交流互动。

1.2 智能变电站的基本结构

通常情况下，就物理结构而言，智能变电站可以分为智能化一次设备和网络化二次设备；就系统功能而言，智能变电站可以分为过程层、间隔层以及站控层，其中过程层设备主要由变压器以及断路器等一次设备和相关的智能组件构成，间隔层设备主要由计量设备、测控设备等相关接入转化设备构成。而站控层则主要是由防误闭锁系统、保护信息管理系统、监控系统、火灾报警系统等组成。

1.3 智能变电站的技术特点

1.3.1 中端分级控制设备技术

依靠电力安全的生产准则来有效控制技术水平的高低，这样一来，其设备层和间隔层就可以通过较为独立的分级控制模式来发挥其相关的功能，同时也能够较大幅度的提升变电站设备的利用率，大大减轻了中央处理设备的负荷，也使得由于集中控制设备而存在的运作风险得以降低。

1.3.2 引用设备控制端

智能变电站通过计算机的引用设备控制端来实现整个系统的运维工作，总体而言，计算机的终端系统具有高智能化的运作大脑们能够根据监测设备的实际运行情况进行再次运作，从而减少变电连锁故障，110kV变电站的供电可靠性提高。

1.3.3 光纤技术的电力装置集成化

利用先进的科学光纤技术对相关局域网监督管理是智能变电站运作的主要方式，同时它也可以使得各层之间的数据传输变得更加的可靠稳定，实现信息化的自由传播，这不仅能够使得变电站的电能管理及监测更为集中化，也能够使得设备空间及安装成本得到节约。

1.3.4 局部全局的智能控制

110kV智能变电站在选择控制设备时，必须要满足设备智能化的一系列要求，从而有效实现设备的全自动化以及智能化的控制，并通过对第一、二控制基础的有效运用以及先进光电信息技术来科学完成对总端的合理控制，并实现对设备柜以及电流互感器的智能化管理。

2 智能变电站的设计要点

2.1 对智能化一次设备进行选择

（1）依据工作需要，在110kV智能变电站主变侧运用的都是电子式互感器信号传输元件主要使用的是光纤，光纤与磁光玻璃通过胶结的方式进行连接，与其他的相比而言，它有着较短的维护周期，且闭环控制技术能够确保自身有着较大的精准度和动态范围。此外，部分一次设备还能够确保原来设备不变，将其智能化接口作为智能终端，能够有效实现电力系统的运行要求。

（2）使用中置式真空开关柜对l10kV电力系统进行配电，在各自的开关柜上统一安装其各出线的保护测控装置，为此，只需要在主变低压侧外匹配智能终端，不需要对每个出线柜都予以相关配置。

2.2 构建网络构架

有效运用高速以太网络，能够大大提升系统数据的传输速率，使其速率超过100Mb/s，同时所有设备支持IEC61850规约且都有相应的通信接口，依据逻辑功能，则可以将网络划分为三个不同的层次，即间隔层、过程层和站控层。

过程层网络可以分为采样数据网和GOOSE网，从物理特性方面看，其网络结构为星型拓扑，两者之间相互独立。站控层网络拓扑选取的单星型结构。GOOSE控制网的相应设备必须支持GOOSE技术，且符合IEC61850规约。针对双重化的系统保护特殊要求，对于有关的过程层网络为双重化配置必须要确保。在进行构建网络时，应该坚持双重化配置的两个过程层完全独立的网络原则，满足继电保护的相关要求，从而使得电力系统的安全有足够的保证。

3 智能变电站的设计方案

3.1 某智能变电站工程的概况

某智能变电站的设计电压等级为110kV，是全户内终端变电站，目前拥有12回10kV出线，1回110kV出线，设计规划为2台，50K～A变压器1台。该变电站仅有一座生产综合楼，规模较小，使用的是GIS组合电器和开关柜设备。

3.2 智能化一次设备

根据智能变电站设计以及应用等相关要求，在满足经济性、可靠性的前提下，采取一些有效的措施对智能化一次设备进行选择，同时配备相应的传感器以及智能终端等设备，逐步将以往的一次设备转换成现代化的智能一次设备。

（1）对主变压器的智能化改造。通过科学使用智能化终端设备能够有效实现油中溶解气体的特征量的监测分析、有载调压开关等主变压器电量以及设备的控制和管理、主变中性点隔离开关的控制。

（2）对110kV进线侧以及内桥侧进行智能化改造，具体可以选用罗氏线圈电子式的电流电压互感器，考虑到性价比的因素，对于出线间隔可以选择一些较为常规的互感器，比如说罗氏线圈电子式电流互感器。

（3）设置变电站智能开关。在对110kV进行安装时，可以运用就地开关柜的多功能装置实现测控、计量以及相关的保护功能，并通过对断路器状态的分析、监测和采集等方式，有效实现对110kV断路器的管控。

（4）对于智能变电站而言，还可以使用在线统一的监测系统，信号的传输通过电缆得以实现，连接传感器信号与间隔智能单元，从而有效实现对在线数据信息的监测和采集，确保系统的稳定性与安全性。

3.3 智能变电站系统的优化设计

（1）间隔层

优化设计变电站系统时，可以直接连接110kV设备与站控层中心交换机。与此相比，单星型网络拓扑结构是110kV间隔设置时必须要做的工作，此时通过光纤能够有效实现与站控层网络的合理连接。

（2）过程层

间隔层和过程层设备均属于就地一体化设计，大大简化了网络结构，可以直接取消过程层网络，从而使得成本得以节约。

（3）站控层

选取单星型结构的站控层网络结构，进行构建时需要根据MMS、SNTP合一的形式，在满足智能化功能要求的前期下，适当减少成本和设备投资。同时，还需要结合该变电站的实际情况，配置两台24口站控层以太网的交换机，以此来满足该变电站的长远发展以及实际需求。

4 结束语

就目前而言，国内智能变电站仍处于起步阶段，需要进一步的分析和应用，特别是在对110kV智能变电站进行设计时，还需要进一步提升一次设备兼容技术、传统变电站自动化系统以及计算机保护装置等技术水平。所以，我们需要依据电力行业发展的实际情况，逐步实现对智能变电站的推广工作。