35千伏智能变电站的集成化建设模式

李攀

摘 要：在智能电网中，35kV变电站属于一个非常重要的环节，由于其具有分布广泛、建设量大的特点，不仅要考虑其经济性，还要考虑其是否可以高效、安全、可靠、智能地运行。当前并没有现成的建设模式和设计规范可以作为建设该等级电压的智能变电站的依据，因而本文提供了一个电压为35kV的智能变电站集成化建设模式，并从不同角度对比分析了不同类型的智能变电站建设模式。

关键词：智能变电站；集成化；建设模式

变电站在智能电网建设当中发挥了重要作用，它不仅是智能电网的基础，也是电网基础运行数据的命令执行单元和采集源头。为此必须要高度的重视35kV智能变电站的建设，确保电网的安全正常运行。

1 现有建设智能变电站的模式

1.1 智能变电站的作用

智能变电站是采用环保、低碳、集成、可靠、先进的智能设备，以信息共享标准化、通信平台网络化、全站信息数字化作为基本要求，能够自动完成信息测量、计量、保护、控制测量和采集等各项任务，并能按照支持电网可以实时协同互动、在线分析决策、智能调节、自动控制等一系列较高级别功能的变电站。当前我国有分散分布式智能变电站标准建设模式和数字化智能变电站典型建设模式这两种基本的智能化变电站基本模式。

1.2 数字化智能变电站建设模式

数字化变电站是可以在变电站内智能电气间实现信息互操作与共享的变电站，它建立在通信规范基础之上，由网络化二次设备与智能化一次设备分层构建。数字化变电站的每个间隔要求多台设备功能相互独立，并能完成保护测控，其电能质量分析、故障录波、计量、保护的功能也应该互相独立。这种变电站结构复杂、装置数量较多，即便实现了智能变电站的部分功能，也会增加成本。

1.3 分散分布式智能变电站建设模式

国家电网公司所推出的面向110kV及以上变电站的标准模式便是分散分布式模式。这种建设模式采用“直采直跳”的方式，以规定标准传送采样数据，其保护基于间隔，并且它的状态量是通过面向对象通用的变电站的事件方式进行传输的；采用网络化数据的站级保护控制，并在间隔层在线监测设备。这种分散分布式的建设模式可以让整个自动化系统间隔层实现保护自动化、测控两套系统的功能，这种保护的可靠性无须依赖网络。但实际情况是这种模式更加适合较高电压等级的变电站，因为其综合造价高。

2 智能变电站的集成式建设模式

以一种国家电网的35kV智能变电站集成式建设模式为例，这个模式依旧遵循规定标准的两层网络和三层设备来开展设计。其站控层是以设别管理、五防和监控为一体的，并与环境监测、视频监控、安防系统进行协同管理，用两台主机在间隔层来代替全站进行保护，可以同时扩展站域智能后备保护、录波、备自投、计量、接地选线、电压无功控制、母差等各项功能，还能用就地智能化装置在过程层替代简单保护、状态检测组、智能终端、合并单元等设备。

2.1 国家电网的集成式智能站站控层设备

按照国家电网的要求，在35kV变电站主要包括的站控层设备有运动服务器、对时系统以及监控主机等。监控主机可以实现设备检修管理、电能质量分析、故障波形分析以及一体化五防管理等诸多功能，也能完成变电站运动信息的报表管理、历史信息记录、控制和显示的功能。究其主因，监控主机是由多功能工作站配置、双机配置以及单机配置的。运动服务器、对时系统则能按照实际的情况在站域集成以保护主机内部，从而实现调度信息交互、站内不是设备的接入以及全站时钟管理维护的功能；站控层网络既可以由双网设计，也可以由单网设计。

2.2 国家电网的集成式智能站间隔层设备

按照国家电网的要求，在35kV变电站的间隔层设备应该要涵盖按间隔布置和集成站域保护主机的数字式电能表。集成保护主机不仅要实现电能质量监测、全站故障录波、VQC等系统优化控制、部分站域智能后备保护等各项功能，还要完成全站各间隔的保护，这是全站设备控制的核心；要想确保运行的独立性，各数据间互不干扰，并保障系统的安全，还需两台主机能够同时并列运行，并采用双机冗余配置；数字式电能表在进行电量积累时应能够直接接收到来自网络的数据，还能够按照制造报文规范以完成同变电站层设备之间的信息交换。

2.3 国家电网的集成式智能站过程层设备

按照国家电网的要求，该集成式智能站的过程层设备还要有状态传感器或监测设备、就地智能化装置，并且其中的状态传感器可以实现实时在线健康监测一次设备。另外，就地智能化能够完成状态监测、合并单元以及智能终端的主IED功能。在过程层网络中，既可以采样值和GOOSE独立组网，也可以GOOSE同采样值合并组网以最终形成双网冗余的方式。并且，要想在时钟异常后还能使全系统的保护功能不受到影响，就要采用光纤点到点的方式同步对时网络。

3 智能变电站的集成式建设模特点

这种模式是按照实际35kV变电站的需要来整合很多的功能与设备，能够有效降低网络复杂程度并减少设备的数量。例如在过程层中，由于使用光缆连接二次设备，并且一次设备是通过每间隔配置的一台智能化装置就地连接的，不但功能完整而且接线比较简单。由于采用了统一的硬、软件平台，使得变电站的智能设备可以在现场进行编程，这样在现场既可以增加功能，又可以对其进行灵活调整，稳定、快捷、简单。不但极大地降低了培训成本、调试成本和设备成本，同时也采用了双重冗余配置以保护重要网络或设备，最终使二次系统的可靠稳定能够得到确保。另外，该模式也采用了电子式互感器以及光纤等新型材料和装置，极大地优化了电缆设计、设备占地等问题，不但大幅降低对二次设备的电磁与功能兼容要求，也改善了对变电站的电磁环境要求，从而间接地降低了有关二次设备的成本。

4 结语

通过集成化的手段，35kV集成式智能变电站建设模式不仅降低了变电站的投资、增加了变电站的可靠性，也有效地实现了智能变电站所应具有的功能。可以说35kV集成式智能变电站的建设模式是一种较为合理、经济、可靠的选择。