110kV智能变电站的设计研究

熊琴

摘 要：随着我国社会的不断发展，科技水平也得到了较快的发展，不仅带动了信息科技技术快速发展，同时也使得我国的电力系统朝向智能化和多元化方向迈进。当前，智能变电站正逐步成为未来变电站发展的主流途径，对于传统意义上的变电站产生了巨大的冲击。

关键词：110KV；智能变电站；设计；研究

伴随着我国改革开放的不断深入和经济的飞速发展，我国社会以及科学技术水平也在不断的提高，各项生产设备也正朝向智能化、多元化发展，使得社会对于电力系统能源的依赖度不断提高。为了有效的提高电力系统运行过程中的稳定性和安全性，智能变电站成为越来越多变电站的首要选择之一，也是实现智能电网控制的基础和前提条件。智能变电站可以通过智能化的设备对电网进行调节和实时控制，保证电网能够顺利平稳的运行，对于电力设备安全运行起到了至关重要的作用。

1 智能变电站的概述

1.1 定义。智能变电站主要是利用现代先进的科学技术实现设备的智能化，通过相应的组合处理来实现变电站信息的数字化、通信平台的网络化以及信息共享的标准化，同时，对于电力运行过程中的数据信息进行采集、控制、处理和检测等。根据电力设备实际的运行和工作情况，对于输电网进行实时控制、在线决策以及协同互动等，进而实现与整个配电网上设备的交流互动。智能变电站是一种新兴的变电站形式，它是由传统数字变电站而发展起来的，在数字变电站的基础上加入智能化设备，实现整个变电站网络系统的自动化是只能电网控制系统的关键所在。

1.2 基本结构。通常情况下，智能变电站都需要依照IEC61850标准的相关要求而进行设计并构建，从物理结构的角度来看，主要可以分为智能化一次设备和网络化二次设备两部分，从功能以及系统的角度来看，可以分为站控层、间隔层以及过程层三部分。站控层的主要功能就是要对变电站的现场设备进行实时监控和管理，促进设备与设备之间的信息交流和数据共享。间隔层的设备主要涵盖计算设备和测控设备等，可以接入到其他的智能设备实现规约的转换功能，它主要的作用就是保护变压器以及线路设备。而过程层设备包括变压器以及断路器等一次设备和相应的智能组件及电子设备等，可以高效的完成相应矢量的采集以及发送控制命令等一次设备功能。

2 智能变电站与传统变电站的区别

与传统变电站相比，智能变电站在智能化开关、光纤类传感器、通信网络以及自动化管理系统中的改革创新较为明显，下面列举一些智能变电站与传统变电站的几点区别。

2.1 智能化一次设备。智能化一次设备包括智能断路器以及数字互感器等。通常来说，数字互感器主要包括无源和有源两大类别，以全光纤式电流互感器为代表的无源型数字互感器作用机理简单，即为法拉第电磁感应现象，其中传感介质是由光纤组成的，具有良好的同步性，且光纤没有磁滞后性以及铁磁共振的现象出现。与传统的互感器相比，数字互感器的传输元件以及敏感的元件均有光纤代替，其维护与安装工作相对而言也较为简洁，大大提高了抗干扰能力和电力设备的可靠性。

2.2 网络化二次设备以及通信网络。智能变电站的网络化二次设备是由三个主要结构共同构成的，分别是间隔层、过程层以及站控层。过程层主要起到协调变电站电能传输、分配、控制以及转换等各方面的能力，是一次设备与二层设备的结合面。间隔层可以实现设备各种信号的输入以及输出工作，而站控层的功能则呈现高度集中的态势，在一台计算机中可以实现，也可在多台计算机中实现。

3 智能变电站的设计要点

3.1 智能化一次设备的选择。由于实际工作工程中的不同需要，110KV智能变电站在主变侧采用的均是电子式互感器，利用光纤作为主要的信号传输元件，采取胶结的方式实现光纤与磁光玻璃之间的对接，相对而言，其维护的周期更短，而闭环控制技术也可以在一定程度上保证其具有较高精准度和较大的动态范围。其他的一次设备可在原有设备的基础上，使用智能终端作为一次设备的智能化接口，实现电力系统的要求。

3.2 构件网络构架。在组网时采取高速以太网路能够有效的保证系统数据传输速度每秒高于100Mb，同时可以在所有的相关设备上都安装形影的通信接口，并支持IEC61850的相关要求。按照逻辑功能，网络可以被划分为过程层、站控层以及间隔层三个主要的方面。站控层的网络拓扑多使用单星型的结构，在100KV的电力网络中，最常使用的就是常规工业级的工作组网络交换设备，从而形成站控层。对于GOOSE控制网来说，可以使用IEC61850规约要求的工业级网络交换设备，且设备必须要支持GOOSE技术。过程层网络可以大致分为GOOSE以及采样数据网两部分，从物理的特性角度来看，这两部分之间独立存在，其网络结构采用星型拓扑。根据系统保护的双重化要求，在对变电站网络进行优化构建时，必须要满足继电保护的相关安全要求，坚持双重化配置，两个过程层网络相对独立，有效的保障电力系统的安全。

4 110KV智能变电站一次设备的方案阐述

在进行110KV智能变电站的设计时，应该严格按照变电站的设计要求以及具体应用的领域而进行方案制定，在对智能化一次设备进行选择时，应该运用科学的方法，在安全可靠、经济性高的前提下适当选择，同时应该配置出对应的传感器以及智能终端等设备，将常规的一次设备转换成为智能一次设备。

4.1 对主变压器进行智能化改造。利用智能化的终端设备，可以实现对主变中性点隔离开关以及有载调压开关等设备的智能化管理和控制，同时对于主变压器的电量、油中溶解气体的特征量进行全程的监控分析。

4.2 在对110KV进线侧和内桥测进行智能化的改造过程中，针对主变10KV的进线间隔可以适当考虑选择配置罗氏线圈电子式电流电压互感器，在进行出线间隔改造方面，常规的互感器相对而言性价比更高，可酌情选择。

4.3 智能开关的设置。一般情况下，10KV选择安装在就地开关柜的多功能装置，而实现了保护、测控以及计量的功能，110KV对于断路器的运行状态信息进行实时采集，并针对这类信息进行分析和控制，实现了断路器的控制管理功能。与此同时，可以采取统一的在线检测系统，通过对光纤来传输电子设备的实时信号，将传感器的信号间隔只能单元进行连接，对于电子设备运行状态进行实施的信息的采集分析，大大提高系统的稳定性和安全性。

5 结语

目前，我国智能变电站的相关研究理论仍处于研究的初级阶段，尽管如此，也给我国传统的变电站计算机保护系统、自动化控制以及一次设备带来了极大的挑战，只能变电站正在逐步成为变电站发展的主流方向。110KV智能变电站更应在纯属的理论及技术支持下，逐步的增加设备的兼容性、自动化的综合能力，大大提高智能变电站应用的稳定性和关键领域的研究突破。

参考文献

[1] 刘剑锋.110kV智能变电站的设计研究[J].电源技术应用，2013（4）.

[2] 蒋航.110kV智能变电站的设计研究[J].中国高新技术企业，2013（33）.

[3] 吴罡，李琳，李翔.110kV智能变电站设计方案初探[J].江苏电机工程，2011（2）.