110kV智能变电站设计及其可靠性分析

徐涛

（常州常供电力设计院有限公司，江苏 常州 213000）

一、智能化变电站概述

（一）智能变电站在建设以及设计的过程中对于信息技术以及智能技术的需求比较强，依赖性也更高，智能变电站能够实现实时监控以及机电保护等多种功能，进而实现对电力资源的优化配置与管理。

（二）智能变电站具有三层不同的结构，技术人员应该对其结构进行合理的处理与利用，将变电站运行过程中所产生的信息进行高效的传递与共享，这样才能够最大程度地发挥职能变电站的价值，提升其应用优势。

（三）技术人员在进行智能变电站建设的时候还应该充分结合计算机终端进行工作，这样才能够为智能变电站提供更加有效的支持，进而降低电力设备的故障率，保障电力运行的安全性与稳定性。

二、110kV智能变电站设计

（一）变电站一次主设备状态在线监测系统

变电站一次主设备状态在线监测系统可实现对变电站一次主设备的运行状态参数的实时采集，建立变电站一次主设备运行状态综合数据库，自动生成设备状态参数报表和变化趋势曲线，对设备状态的历史参数进行横向比较分析、趋势分析等，对设备状态进行初步诊断，为专家诊断系统提供支撑，通过网络可实现对变电站一次主设备的状态监测、诊断和评估。

某110kV变电站一次主设备状态在线监测系统软件拟集成在一体化监控系统内，作为一体化监控系统的一个高级应用模块，实现对系统的一体化监控。一次主设备状态在线监测采集到的运行数据按61850协议建模，并将数据上传至统一信息平台，实现跨专业协同作业。

（二）110kV智能变电站二次回路设计

在电气二次设计中，若是相关装置的规格出现问题，那么在实际工作中智能变电站的建设就会受到影响，所以相关工作人员在实际工作中就要特别注意，在电气二次设计过程中认真标注装置接口规格，有效提高工程建设效率。同时在招标过程中可以根据规格标准进行参数标注，以保证在施工过程中能够做到装置规格与实际装置接口一致，最终有效提高智能变电站建设效率与质量。

智能变电站可以运用智能终端和GOOSE网络信息的多播、共享机制，降低开关辅助接点与断路器的数量，双套智能终端要运用到2开2闭辅助接点，连锁则运用到2～3对接点，位置指示灯则会运用到1开1闭辅助接点，另外还得需要2开2闭来当作备用，一共会需要运用到8开8闭的辅助接点。虽减小了辅助接点数量有限，节省的费用十分有限，但是可以降低二次回路的维护工作量。

三、110kV智能变电站可靠性分析

（一）断路器、互感器的应用

在当下，为了对变电站中一次设备的运行状态进行更准确的判断，工作人员应将变电站中断路器、互感器等加入到高压电器设备的智能化试验的行列中。高压断路器是变电站中最常见的一种设备，不论常规站还是智能站都离不开高压断路器。该设备的运行工况直接影响到变电站的故障切除与线路运行的恢复。由于高压断路器的使用频率高，现有的机械特性不能满足高电压、高频次的使用需求，因此该设备故障较多，是检修的重点。现有的传感技术可以使得该设备处于更为便捷的监测下：实时监测泄漏电流、监测SF6气体密度、监测开合的次数、监测设备本身的振动情况、利用红外线进行设备造影、监测分合闸线圈的绝缘特性与电流等。

电子式互感器作为智能变电站革命性的设备，近年来应用较广。其变革性体现在合并单元输出数字信号，保护用小互感器逐渐退出历史舞台；PMU相量测量单元被WAMS合并；电能计量装置改为全数字式，软件功能可以实现电能在线计量。

（二）综合自动化系统

变电站综合自动化系统是借助先进的计算机技术、网络通信技术和信息处理技术等实现对变电站二次设备的功能集成优化设计的一种综合性自动化系统，它可以对变电站运行数据进行实时采集、处理、微机监控和远程协调等，能够很好地实现无人值守变电站的遥测、遥信、遥控、遥调目的。

目前，变电站无人值守综合自动化系统大多采用分层分布式的组态结构，具有继电保护、测控元件相对独立又相互融合、结构模块化、支持计算机网络通信协议等特点。所以它应用非常灵活，可靠性高，便于设计、调试和扩展，尤其适用于老变电站的升级改造。变电站的通信体系分为过程层、间隔层和站控层，它们相互之间通过相应的通信规约转换进行通信，使变电站综合自动化系统具备RTU功能。

（三）图像监控系统

变电站的图像监控系统主要是通过对变电站现场监视的图像、声音等实时数据进行采集，利用先进的模式识别和人工智能技术，实现对变电站现场的电源监测、消防监测、入侵监测及环境监测等功能的自动化系统。特别是在变电站有设备异常、外物侵入、火灾、气体泄漏等事件时，可以通过红外探测、烟感探测、电子围栏等远程监视功能，及时做出处理，故也被称为遥视系统。先进的遥视系统可以对监控对象进行预警和告警，记忆告警事件。遥视系统可实现变电站现场可视化，这是对无人值守变电站“四遥”的有益补充，进而提高了无人值守变电站运行的安全性和可靠性，实现电力管理智能化。

（四）变电站智能网络一体化与数据安全传输

1.实现双测控方案，设计一种完全区分两种信息源的保测装置，接收的信息类型可以分成两种，一种为共用信号，主要检测设备的运行状态，及时报告断路器和刀闸位置等讯息等。另一种为私用信号，主要监控装置本身的信号，比如通信断链和装置告警等。双测控的信号处理方式能够更加明确的检测目标与数据来源，预防错误信息和信息数据丢失，能够加强数据传输的安全性。为变电站一体化打下良好基础。

2.设计五防系统配置，在智能变电站技术框架下，减少重复配置的远着呢，采用自动化系统技术实现防误操作闭锁功能，防止负荷分合刀闸、误入带点间隔、分合断路器、带点挂接底线、带地线合刀闸等防电气误操作。

3.设计实现顺序控制功能，顺序控制的另一种说法叫程序化控制，也就是通过电站站自动化系统，设置一系列可以自动完成多个操作步骤的操作系统，这种系统能够最大限度避免运行人员错误操作提高操作正确率和效率

4.设计实现智能告警和分析决策功能，建设能够自动对于传输信息给予示警的系统，在信息数据传输中，经常会发生数据分类混乱或者数据遗漏的情况，采用此系统之后，后台监控系统会及时警报运行人员遗漏信息数据，减少故障信息，辅助障碍判断和处理。

四、结语

综上所述，实现智能电网的一个基本以及原动力是智能化的变电站，在设计和构建智能变电站的过程中，必须添加智能化系统以实现智能化配置与运行，实现更加丰富的系统功能，促进整个电力行业的现代化发展。