110kV智能变电站设计及其可靠性分析

摘要：社会经济的快速发展，变电站逐渐走向智能化和自动化的发展。在传统的变电站设备管理中，有很多人为操作引起的失误，也有很多当变电设备损坏之后没能及时进行维修所引起的事故。只有在今后的工作中对智能变电站的设计不断地进行优化，才能将这些问题消灭在萌芽之中，促进我国电网的可持续发展。

关键词：110kV;智能变电站;设计;可靠性

一、110kV智能变电站的特点

1.1通信标准化

IEC61850标准是一项新的网络通信体系，它对自动化变电站系统的国际通信标准做出了定义，让变电站使用的不同厂商生产的设备之间可以自由的连接，使得设备之间能够实现相互操作以及全站的信息共享等功能。

1.2状态可视化

变电站智能化的实现，能够实现监测全站设备运行状态的功能，其过程是经过采集设备工作时非电气量参数，利用传感器技术、计算机技术以及网络通信技术等，在使用专家系统分析获取的各项特征参数，以便及时发现设备的运行故障或是预测潜在故障。设备状态监测作为设备状态检修的基础，与原始的设备计划检修模式，状态检修模式减少了很多的不必要检修和停电事故。由此变电站实现了智能化检修维护，在检修设备时更有针对性和合理性，降低了设备检修维护成本。

1.3功能一体化

（1）系统功能集中化：智能变电站在采集全景数据的基础上，可以实现系统的各项功能，例如防误操作功能、设备状态监测等。由于IEC61850标准的推行，以及自动化装置和保护装置的相互融合，保护系统也逐渐实现了自动化管理。

（2）设备功能集成化：由于数字化测量方式和网络化的控制方式带来的好处，大大简化了间隔层设备的采样模块和I/O接口模块，所以可以对其逻辑计算能力做进一步的强化，使得系统功能更加集成化，例如110kV智能化变电站中使用的保护测控一体化装置。并且系统还能够把电能计量以及故障录波等功能也集成到间隔级中。

（3）电源系统一体化：传统的变电站的电源一直都是采用分散设计模式，把各个电源子系统独立组屏，各项设备的生产和安装由不同厂家来完成，给设备的管理和维护带来了很多不便，而智能化变电站克服了这些弊端。

（4）信息互动化。顺序控制：其主要功能是实现变电站的就地顺序控制以及远程监控，主要包括实现间隔层设备的“运行、检修、备用”状态的转换、双母线倒闸操作、变压器各侧跨电压等级操作、开关柜运行操作等。电压无功自动分析控制：结合应用调度、集控主站系统和变电站自动化系统，把各类节点参数进行处理，整合出VQC和AVC最优方案，最后再把方案反馈下发至变电站自动化系统，以实现无功调节命令。

二、110kV变电站智能化设计

2.1一次设备的智能化

（1）为应对实际需求，在110kV智能化变电站的主变压器侧采用电子式传感器，该传感器主要传输光纤信号，它能把磁光玻璃和光纤以胶结方式连接起来，减短了维护周期，加强了闭环控制得精准性，增加了控制的动态特性。同时采用智能化断路器，以智能控制模式代替了原有机械式的开关和继电器，提高了系统运行的可靠性。一次侧其它设备可维持不变，不过一次接口要采用智能化终端，最终确保电力系统的安全稳定运行。（2）110kV供电系统中采用中置式真空开关柜，此配电装置的出线保护测控装置分散布置在各自的開关柜上，所以，只要把一个智能终端配置于主变低压侧就可以满足系统要求，避免了每一个出线柜都配置智能终端的缺陷。    2.2二次设备的网络化二次设备的网络化就是利用IEC61850标准，并结合光纤等设备，使系统以分布式控制方式来代替总线控制方式，丰富了数据传输方式，使得信息更加标准化，确保了智能化变电站的全景式监控。

下面讨论怎么从智能化变电站的站控层、间隔层以及过程层来实现网络化。

（1）站控层设备的网络化。站控层设备管理的网络化是建立一个无人值守的站控监控室，结合变电站的智能化设备，实现智能控制和管理的目的。站控层设备为工作人员提供了友好的人机界面，以便控制管理间隔层和过程层的智能设备，同时实现设备功能。站控层可以对整个智能化变电站进行实时监控，并实现变电站全部设备的网络化管理。（2）间隔层设备的网络化。变电站的间隔层主要由监测系统、计量系统、录波系统以及保护系统等组成。间隔层在站控层的监控系统失效之后，仍然能够独立监控本层的各项设备，需要设置专门的保护性检测和控制设备，安装于各个间隔层配置数字接口处，以便实现检测和管理间隔层设备的运行。在间隔层各设备之间也采用变电站通用通讯协议，实现自我检测和自我描述的功能，即间隔层内部使用变电站通用协议来实现整个间隔层内部监控管理的作用。而且间隔层还具备自分析数据功能，同时也向站控层传输数据信息。（3）过程层设备的网络化。过程层中的设备基本上都是一对一连接的，这个层面就相当于过渡结合面，不过过程层中的设备自身也具备自我检测和自我描述的能力。过程层设备之间也采用变电站通用协议，这样设备可以实现独立扫描自检以及把单一设备采样信息共享给多个二次设备等功能。变电站的保护装置能够实现与站控层智能终端通信，需经过总线端口进行一对一对接。同时该通信系统可以确保设备故障时飞快的跳闸速度，通讯信号完全符合GOOSE服务要求的水平。

三、110kV智能变电站可靠性分析

分析110kV智能变电站的可靠性，主要从两个方面入手，即：设备的可靠性和系统工作性能的可靠性。首先分析设备的可靠性，因为110kV智能变电站的一次智能化设备采用的是智能化断路器，运用自动化控制及其应用技术，能够独立完成变电站各项数据的收集工作，为判断系统故障和及时解除隐患提供了基础条件和保障，减少了故障对系统运行可靠性的影响;且电子互感器的寿命长，基本能够满足变压器的使用周期，降低了维护、管理难度和成本，确保了变电站稳定可靠运行。然后分析系统工作性能的可靠性，主要考虑系统的网络结构，智能化变电站系统的站控层和过程层采用星型的网络拓扑结构，这样就把变电站与监控中心之间的通信线路分割开来，通信线路互不干扰，实时性效果良好，克服了一个线路出现故障从而影响其它线路通信的缺陷，完美地保证了系统工作的可靠性。

四、结束语

综上所述，智能变电站是电网建设和改造中转换和控制能源的核心平台，110kV智能变电站技术不仅能为电网运行的安全稳定提供数据基础，也为智能电网的高效和自愈提供了技术支持。

参考文献：

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[2]曹楠，李刚，王冬青.智能变电站关键技术及其构建方式的探讨[J].电力系统保护与控制，2011，39（05）：65～68.

[3]马仕海，荆志新，高阳.智能变电站技术体系探讨[J].沈阳工程学院学报（自然科学版），2010，06（04）：333～337.

作者简介：张爱军，男，汉族，高级工程师，本科学历，研究方向：变电一次