220kV智能变电站设计及可靠性分析

李宛潼

摘 要：随着社会的飞速发展与电气设施的普及，原有的老旧电力系统已经很难满足当前人们的日常使用强度，甚至频繁出现老旧电网崩溃的事故发生，不但造成了诸多企业的财产损失，更对城市居民的使用日常有了严重的影响，所以新的城市电网建设相对于城市发展迫在眉睫。本文针对如何加强城市电网做核心论题，并将智能变电站的概念融入城市电网的建设中，分析可行性的同时并对尚且存在的问题提出一些建议。

关键词：智能电网；变电站设计；可靠性

中图分类号：TM63 文献标志码：A

城市电网的发展一直是我国经济建设的基础，随着用电设备的普及同时对全国各地的电网要求也日益加剧，一方面加重了电网方面管理负担，更导致电力系统超负荷运转，为使用上埋下了深深隐患。再者电力资源的运转直接影响到环境资源的消耗，依照现如今可持续发展观为前提理念来说，无法做到节能减排和绿色发展便注定被社会发展所摒弃，故而新型智能变电站的发展是我国基础建设必然趋势。

1 智能变电站的概念

城市电网的铺设离不开变电站的输配与统筹，只有变电站的正常运行才能够将用电以安全的形式输送到城市的每一处，而智能化这一概念的产生，源自于城市所面临日益匮乏的用电需求压力，为满足区域电网与新能源的大规模接入，自然针对变电站这一核心的处理效能进行更高的规划。

所谓智能变电站的定义在于将设备与国际接轨，将信息智能化的发展应用在电网领域的管理上，从而将高效、稳固和集中的目標运用到可持续发展的理念中，用以塑造更加智能化的设备顶替原有变电站平台的落后与低效，最终依靠科学的手段将控制管理与理性分析应用在城市电网的铺设上。

相较于传统的变电站设计，智能变电站有更加完善的操作性能与信息共享的凭条，同时对于线路梳理也有着非常可观的优势，满足城市电网数据实时性的同时更有众多未来发展的可能性，从而真正将自动化科学管理运用到生活中。

此外，从现有情况来探究，智能化变电站让电力的统筹更有效率，非常明显地对设备有事故方面预估，不但保障了城市基本用电的需求，更减少了因为断电而导致的经济财产损失。而针对信息的共享方面也有别于传统变电站，通过智能化的统筹可以将图像与环境等信息更加及时地输送给必要单位，使得站点信息的传输更加富有效率且安全可靠。同样自动化的变电站操作模式，也可以减少变电站在工作过程中的风险，更可以通过数字化的信息为维修人员提供更加确切的数据预警，从而提高了城市电网的稳定性。

2 智能变电站的构建

如何构建智能变电站对于设计与规划行业属于一个新的领域，根据当前国际已有的智能变电站作为参照标准共分为3个部分。

2.1 过程层

主要通过电子互感器以及智能单元、智能以此设备等智能组件组成，同时还包括变压器、电流互感器、断路器、电压互感器以及隔离开关等组成，同时还有一些其他的智能电子装置，过程层主要利用电子式互感器以及智能化变压器实现开关智能化控制。

2.2 间隔层

主要由以太网串联起来的二次设备如RCS保护设备、RCS测控设备以及IED监测功能设备组等组成。间隔层通过数据链接，再作用与一次设备上，从而实现传感器、控制器以及远程输入信息之间的通信。

2.3 站控层

站控层主要有工作站、运动站以及监控系统、通信系统、站域控制系统以及时钟系统等组成，以实现对全站设备整体监控和数据实时采集、能量反馈信息采集以及变电站保护管理控制等。 基于以上3个结构层次的相互组合，避免了因为二次接线所导致的事故发生概率，与此同时更增强了用电过程中的稳定性，使之安全系数大大提升同时，更对数据的准确与实施性提供了保障。

3 220kV变电站智能化设计

3.1 一次设备的智能化

220kV智能变电站的一次设备智能化应该按照实际需求进行调整应用，并在综合变压器内采用电子式传感器，通过光缆将传感信号输送到控制单位，从而达到多方面联合形式联动，有效缩短智能变电站因为故障而导致的维护周期，同时更可以针对闭合环回路进行更精确的控制，实现从电路控制到一次设备智能化的统筹过程，最终确保电力系统的安全运行。

3.2 二次设备智能网络化

（1）站控层设备的网络化

在原有站控层管理的基础上建立一个自动化监控室全程监控智能变电站的运行，结合变电站智能化的设备将智能控制和自主管理变为现实，同时工作人员在站控层设备中也能够得到良好的工作环境与更加科学化的操作模式，方便了管理智能变电站的设备同时，更提高效率为城市电网的稳定性提供了保障。

（2）间隔层设备的网络化

间隔层涵盖了监测、计量、录波和保护系统等多方面操作组成，所以在整个系统操作中占据着非常重要的地位。所以在间隔层的监控系统失效后，必须仍能够满足独立监控本层其他设备的职能需求，故而必须设置专门独立的控制设备与保护性设备，且全面覆盖于间隔层的区域，确保实时监测与间隔层的设备正常管理。

（3）过程层设备的网络化

过程层中的设备有相互的独立性与关联性，故而在运行中非常复杂，所以在此处必须着重强调设备的过渡与自我监测的效能，这样才能够实现设备独立自检的可能性，免去了人工检查的繁琐，同时，更能够通过科学手段将设备的采样信息共享到其余多个设备中进行统筹，并在变电站通用协议的范围内，简化管理人员与系统数据的工作流程。

3.3 智能变电站设计中涉及的关键技术

（1）电子式互感器

电子式互感器是智能变电站重要的技术环节。传统电磁式互感器由于其成本高、绝缘复杂精度低不适用于智能变电站中。其暂态输出电流的畸变可能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电压，使得电气设备无法正常运行。而电子式互感器具有抗电磁干扰性强，测量精确、频率响应范围宽、不会出现PT谐振和体积小的优势，使得电子式互感器得以广泛应用于智能化变电站中。

（2）智能化开关

智能开关是利用计算机技术、电子式互感器以及电力电子技术将信息技术与传统的高压电器设备组合起来的智能化高压电器。智能开关是有微机控制的，其执行单元为电力电子器件，智能开关可以测量大量的数字量和模拟量信息，其控制装置必须就地安装。具有的功能包括：智能感知，波形精确控制的跳、合闸角度和时间，故障预报，运行状态的智能化评估和监测，专家人工智能判定和信息网络化共享。

结语

国家的发展离不开城市电网的发展，只有电力稳定且满足当前日常生产与生活的需求，才能够保证城市经济的稳步提升，而智能变电站是我国现如今着重开发的新型项目，也是未来变电站发展的必然趋势，所以熟知这一新型技术的同时将它合理运用在城市电网的铺设中去，才能够替换掉传统变电站的工作模式，从而在信息化时代中更科学地进行管理，提高电力系统对城市基础建设的可靠性，并逐步走入到日常生活中去。

参考文献

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