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1、 110kV智能变电站设计与技术研究 摘要：智能电网是未来国家电网发展的重要方向，变电站是电网的关键组成部分，智能变电站是智能电网的基础及支撑，本文主要就智能变电站的概念、主要技术进行简要的概述，重点分析110kV智能变电站的设计方法。关键词：110kV智能变电站；智能一次设备；电子式互感器；在线监测智能变电站的基础是数字化变电站，在数字化变电站的基础上，结合智能电网的有关要求，最终发展出智能变电站的概念。当前阶段，我国不少地区都开始就智能变电站进行了试点建设，少数智能变电站已经投入运行，与智能变电站有关的技术及产品正在不断的完善。一、智能变电站概述智能变电站指的是利用先进、可靠、环保、集成化
2、的智能设备，按照通信平台网络化、全站信息数字化、信息共享标准化的基本要求，自动完成信息的采集、测量、分析、控制、计量、监测等功能，按照电网的相关需要能够支持其智能调节、实时自动控制、在线分析决策等功能的变电站。智能变电站在智能电网中承担着线路衔接、电能输送、电能分配、电压等级变换、电压调整、电流流向控制等功能，与常规变电站相比，智能变电站的作用范围更深，结构更加复杂，变电站之间的互动能力更强，信息交换及融合都要更加方便。智能变电站的主要技术特征是：全站信息数字化、通信平台网络化、高级应用互动化以及信息共享标准化。结构上来说，智能变电站更侧重于逻辑集成及物理集成。系统层面上来说，物理集成有利于提
3、高变电站间隔功能的可靠性，可以有效地降低变电站的运行及维护的费用，从另一个方面来说，电力系统的各环节都是相互关联的，如果仅仅只依靠局部信息及单间隔难以实现系统层面的优化保护控制功能。因此，逻辑集成对于智能变电站同样十分重要。为了实现这一目标，智能变电站通过系统或者设备的物理集成为逻辑功能集成提供了载体。与常规变电站相比，智能变电站具有以下优势：（1）一次设备智能化。这也是智能变电站的主要特征之一。目前来说，智能变电站一次设备测量数字化及控制的网络化主要通过智能终端的就地采样控制以及配置合并单元来实现。通过主设备以及传感器的一体化安装可以实现设备状态的可视化，然后对各类状态监测后台进行集成，建立
4、一个状态监测系统，为系统的状态检修、自动化校验等提供条件，从而提高一次设备的工作效率，延长设备的使用时间，降低设备全寿命周期成本。（2）光缆连接，数字信号传输有效提高了信号传输的可靠性。常规变电站的一二次设备之间主要通过电缆进行连接，智能变电站则采用光缆连接的形式，避免了电缆传输带来的两点接地、传输过电压、电磁兼容等问题，从根本上解决了信号传输过程中的干扰问题，提高了信号传输的可靠性。（3）功能集成设备简化。智能变电站中利用采用控制就地化以及信息传输网络化有效的简化了二次设备的采样、执行机构，对于设备的集成十分有利。智能变电站采用智能辅助控制系统有效的解决了常规变电站运行管理过程中依赖人工巡检
5、、环境监测不够全面、缺乏智能告警联动系统等问题，减少了继电器小室、连接介质的数量，实现了电缆沟的优化；（4）采样就地数字化。智能变电站中利用电子互感器与合并单元结合的方式实现了采样就地数字化。电子互感器具有抗饱和能力强、体积小、线性度好等优势，同时与常规互感器相比，电子互感器的成本更低。二、110kV智能变电站设计方案（一）工程概况某110kV变电站是国家电网智能变电站试点工程项目之一，远景规划三台50MVA变压器，2回110kV出线，扩大内桥接线，本期先首先建设两台50MVA变压器，出线2回采用内桥接线方式。全站仅设一幢生产综合楼，110kV采用GIS组合电器，10kV采用开关柜设备。（二）
6、智能设计方案变电站自动化系统设计。该智能变电站自动化系统选择的是开放式的分层分布式系统，采用DL/T860通信标准，间隔层、过程层以及站控层三层设备结构统一组网。过程层与间隔层设备按照间隔分散式方式配置智能设备，具备智能控端、测控、集成保护、合并单元等功能。变电站自动化系统可以实现小电流接地选线、全站防误操作闭锁功能。低频低压自动减载、备自投等功能主要由集中式处理装置实现。各间隔设备可以实现间隔自治。主变保护采用GOOSE跳闸。（1）一次设备智能化。该智能变电站采用“一次设备+智能组件”的形式实现一次设备的智能化。（2）设备状态在线监测。智能变电站中设备的在线监测主要有SF6气体密度微水及避雷
7、器泄露电流、溶解气体在线监测装置以及动作次数在线装置实现，他们分别安装在110kVGIS以及变压器配置油中。（3）电子式互感器选型。本次智能变电站设计过程中，110kVGIS采用全光纤型电流互感器，电压互感器则选择的是电容分压型电子式电压互感器，10kV采用的是模拟小信号输出方式电子互感器。（三）110kV智能变电站设计中的关键问题（1）电子互感器接入合并单元规约问题。本文所述智能变电站的电子式互感器标书分为两部分。分别是电压互感以及电流互感，其它合并单元直接纳入到电流互感器标书之中。由于电流互感器与电压互感器中标厂家不一致，加上当前阶段许多厂家电子式互感器输出均按照的是私有规约，并不能直接输
8、出标准FT3格式，这就为电流及电压互感器的配合带来了一些困难。因此，相关设计人员在具体的工作之中，将电压互感器的输出信号首先接入到本厂的合并单元之中，输出标准的FT3格式之后再接入到电流互感器合并单元。但这种接入方式还存在这一些问题：合并单元的数量增加，智能组件柜的体积相应的有所增加；增加了电压互感器输出的中间环节，造成延时问题，电压电流同步成为设备设计安装时需要考虑的关键问题。根据智能变电站继电保护技术规范的相关要求，含MU的电子式互感器必须要真实的反映出一次电压或者电流，且额定的延时时间必须要控制在2ms以下，也就是说，从电子式互感器的传感元件到合并单元的延时时间必须要小于2ms。（2）数
9、字电度表。合并单元与本工程电度表之间采用的是IEC60044-8规则，B码对时。电度表本身不具备同步功能，电压及电流信号的同步在合并单元实现。由于110kV采用的是扩大内桥接线方式，主变高压侧电度表数值采用“桥回路电度表+线路电度表”计算值。（3）扩大桥接线对于保护装置以及电压互感器的要求。本文所述的智能变电站的110kV采用的是扩大内桥接线方式，2号主变母线中的电压互感器一共有6路输出，2路为一个单元，分别输出到本间隔合并单元、1号主变母线电压互感器并列以及3号主变母线电压互感器并列。2号主变保护一共有6路输入，2路输入到低压侧保护，2路桥回路电流，其余两路则分别为母线电压及中性点和放电间隙
10、电流。（4）智能组件柜内光纤熔接。智能组件柜有许多个智能装置组成，它们分别来自于不同的生产厂家，每一个装置都带有一个光纤熔接盒，如果将这些熔接盒全部安装在智能组件柜中，会增加智能组件柜的体系，为此，变电站建设过程中，相关设计管理人员对这些熔接盒进行了统一的规范，全部由自动化系统厂家统一提供，完成光纤的现场熔接工作。（5）10kV电流互感器。该智能变电站的10kV电流互感器采用模拟小信号输出方式，测量线圈采用的是罗氏线圈，功率较低，测量输出连续信号电压为1.5V，保护输出微分信号的电压为0.15V。为了确保保护装置及互感器能够顺利接入电路之中，变电站相关研究人员对模拟小信号的输出格式进行了统一的
11、规定。（6）开关柜二次室。智能变电站开关柜二次室的设备主要有电度表、一体化智能装置、光纤熔接盒以及交换机等装置，开关柜的空间尺寸比较小，为了满足智能变电站的要求，最好加大开关柜二次室空间大小，或者可以在开关柜旁单独设立一个交换机屏。（四）智能变电站的调试方案智能变电站建设完成之后还需要对其进行调试，与常规变电站相比，智能变电站中二次设备具有很高的集成性，调试起来更加复杂，各设备生产厂家需要做好交流沟通工作。智能组件整体试验以及集成IED装置的试验应由智能组件集成商负责。GIS本体及电子式互感器、传感器试验有110kVGIS集成商负责，变压器本体试验及其电子式互感器、传感器试验由变压器集成商负责。开关柜及其电子式互感器试验有10kV开关柜集成商负责。自动化系统厂家其他相关组件的生产厂家完成变电站调试工作后要出具详细的调试报告。三、结束语智能变电站是智能电网的重要组成部分，本文主要就智能变电站的进行了简要的概述，重点结合某智能变电站试点工程就110kV智能变电站的设计方案进行了分析归纳，受篇幅所限，本文介绍的内容不够全面具体，仅为相关电力部门的智能变电站设计规划工作提供参考。参考文献：1许小军.谈110kV智能变电站设计J.科技与创新，2014（23）.2咸鹏，宋祖磊.110kv智能变电站设计关键问题分析J.商品与质量，2016（08）. -全文完-
