智能变电站与电动汽车充电站的一体化设计与实效性分析

李华桥

深圳市鹏电跃能能源技术有限公司

智能变电站与电动汽车充电站的一体化设计与实效性分析

李华桥

深圳市鹏电跃能能源技术有限公司

随着社会的发展和科技的进步，我国电网建设逐渐展开一体化的进程。由于我国对电动汽车的需求日益增大，推进智能变电站与电动汽车充电站的一体化发展具有关键作用，不但可以有效节省投资成本，还能在有效空间内满足用户对供电的要求。本文将以智能变电站与电动汽车充电站的实际情况为基础，对智能变电站与电动汽车充电站一体化的设计思路进行探索，并详细分析其实效性，以期能够为我国智能电网建设提供有效的参考。

变电站；电动汽车充电站；一体化

随着2009年“坚强智能电网”这一发展战略的提出，我国已经正式展开智能电网建设的实施。在智能电网建设中，特高压电网为其主要网架，用来协调各级电网运行，使我国电网逐渐趋向信息化和自动化，从而使智能电网的“电力流、业务流、信息流”一体化建设趋于完善。现在，随着电动汽车的需求增大，智能变电站与电动汽车充电站一体化逐渐成为一种新型的供电模式，在一体化设计中，对于一次设备，其设计方案主要是以三绕组电力变压器为基础；对于二次设备，其设计方案则主要以IEC61850国际标准为基础，然后对其实效性进行分析，从而促进我国智能电网一体化的发展。

一、智能变电站与电动汽车充电站一体化设计

电动汽车充电站中主要有充电系统、供电系统等日常运行所需的系统配置；而作为电动汽车充电站的主要供电来源，智能变电站的组成主要有一次设备与二次设备两部分。在电动汽车充电站中，供电系统主要功能是为充电设备提供电源，其开关、线路、变压器、检测、控制、保护等装置主要分为一次装备和二次装备，供电系统电力来源主要来自智能变电站。因此，在智能电网一体化设计中，主要从一次装备与二次装备两个方面的一体化来展开的。

1、一次装备一体化设计

一次装备一体化设计主要是对智能变电站的一次设备和电动汽车充电站的供电设施的整合。在其一体化设计中，通过三绕组三相电力变压器来实现智能变电站中变压器的整合，使其高压测出线成为上一级的电源接入点，中压测出线为中压配电网供应电力，低压测出线将直接作用于电动汽车充电站充电工作与智能变电站供电工作，从而使一次设备的一体化设计中能够科学合理分布智能变电站与电动汽车充电站结构的同时，还能有效减少整体电网的建筑面积，进而大大减少了一次设备的投资经费。

2、二次装备一体化设计

二次装备一体化设计主要是整合智能变电站与电动汽车充电站的二次装备，构建一体化的通信系统，在二次装备一体化设计中，以IEC61850国际标准为基础，通过先进的二次设备，基于原来的一体化通信系统，将智能变电站与电动汽车充电站的监控系统、通信系统以及计量系统进行整合，实现通平台一体化的目的，对智能变电站和电动汽车充电站的信息共享功能大大提升［1］，从而能够有效提高我国智能电网一体化整体的信息化、自动化和智能化水平，进一步推动我国智能电网的发展。

二、一体化实例以及实效性分析

1、智能变电站与电动汽车充电站一体化实例

以某地区为例，其近期负荷为35MW，远期负荷为50MW，根据本地区的负荷增长，以60辆电动公交车充电量为标准，分析智能变电站与电动汽车充电站的一体化的设计思路。

1.1一次装备设计

使用两台三绕组三相变压器，线路变压器组接线为双回路电源电缆进线的66kV侧主接线，其中66kV侧使用组合电器设备。在10kV侧，通过单母线分段接线方式，以24回为出线间隔，返出全部电缆。此外，在10kV母线上通过分组投切的方法装置两组务工电容补偿配置，并在10kV每段母线上安置一组消弧线圈与接地变压器装置。

1.2二次设备设计

在二次设备一体化设计中，以IEC61850国际通信标准为基础，以“三层两网”为结构，开放一体化通信网络系统。其中“三层”包括间隔层、站控层和过程层。在站控间隔层以单星形网络设计为结构，通过电压间隔对过程层进行分区。对66kV间隔使用直采网跳的模式，对10kV、0.4kV间隔则使用三网合一的模式。站控间隔层的网络选择SNTP对时方式，过程层则选择B码对时方式，最后，剩下的皆使用IEEE 1588对时方式［2］。

1.3站内布局设计

在一体化站内布局设计中，具有两个分区：智能变电站及其附属房间、电动汽车充电站厂房区。智能变电站主要有两层结构，第一层主要设有散热器室、电池维修间、66kV变压器室、66kV组合电器室、66kV消弧线圈室等，第二层主要有监控室、工作间、10kV电容器室、10kV消弧线圈室、休息室等附属房间。而对于在电动汽车充电站厂房区，主要设有各工作系统的装置。

2、一体化设备整合实效性分析

2.1一次装备设计的实效性

在一次装备一体化设计中，三绕组变压器的使用大大减少了10kV变压器和10kV电源电缆，增加了其经济效益。而且，电动汽车充电站中的开关柜也相应减少了12面左右，还减少了监控和远动装置的数量，减少设备的同时，使设备维护管理工作量也相应减少，在一定程度上节省很多投资成本，大大提高了一次设备的实效性。

2.2二次设备设计的实效性

通过66kV智能变电站一体化系统的实施，在保证其缘由功能的基础上，实现了全站的监控系统、消防系统等功能，丰富了联动功能，而且还实现模拟量、视频信号、开关量等功能的实时操作，大大提高了信息的实用性，促进电网通信系统的发展。

2.3站内布局设计的实效性

通过对站内布局一体化的设计，直接节省智能变电站的占地空间，实现智能化要求，使各个操作室的安排更加科学合理，具有人性化，在方便智能变电站与电动汽车充电站日常工作运行的同时，提高了工作效率，节省了大量的投资成本。

综合以上，根据具有变电、充电、换电等功能的一体化电网设计，基于一次装备与二次装备的一体化技术设计以及一体化布局设计，提出了具体的智能变电站与电动汽车充电站一体化措施，并对其的实效性进行全面的分析，从而推动智能变电站与电动汽车充电站的一体化发展，使智能变电站和电动汽车充电站一体化建设能够满足人们对电力供应的需求，减少了供电站的占地面积和投资成本，促进我国智能电网的进一步发展，并对城市建设征地困难等问题提供一定的缓解作用。

［1］孙峰，张幼明，黄旭.智能变电站与电动汽车充电站一体化设计关键技术研究［J］.东北电力技术，2012，08：1-5.

［2］孙峰，禹加，张幼明，程绪可，董鹤楠.智能变电站与电动汽车充电站一体化设计［J］.电气应用，2013，S2：592-596.