摘要：随着社会的不断发展，科学技术已经成为发展的主动力。智能变电站是变电站的发展目标，由此可见，加强对智能变电站设计与应用的研究势在必行。本文主要针对220kV变电站的设计与应用展开研究，以供参考。
关键词：智能变电站；设计；应用
1、智能变电站的概念
在讲述智能变电站的涵义之前，先讲一下数字化变电站。数字化变电站包括智能化设备和网络化设备两个层次，智能化设备属于一次性设备，主要包括互感器、智能化开关等，网络化设备包括过程层、间隔层等，通过通信设备，智能变电站内的电气设备可以进行信息的传输。数字化变电站运用IEC61850通信规范进行建模和通信，数字化变电站主要具有数字化、网络化和智能化的特点，进行设备检修时以前是进行定期的检修，采用数字化变电站以后主要是对设备的状态进行检修，属于一种管理模式。
智能变电站采用的智能设备具有运行可靠、集成化程度高、环保的特点，可以实现信息的数字化交互，数据可以进行网络化通信，信息之间的共享也更加规范化，可以自动完成信息传输的各项基本功能，同时也可以完成其他一些高级功能，如实时自动化控制、在线分析、协同等，可以与相邻的变电站进行交互传输。
我们可以看到，数字化变电站的明显特征为技术性，智能变电站以数字化变电站为基础，同时具有技术性和功能性的特点，自动化程度更高，可以实现信息化、自动化、预警等多种功能，并可与相邻变电站和调度中心进行信息交流。
2、智能变电站的特征
2.1一次设备智能化
要实现智能变电站的信息化，一次设备必须实现智能化，通过接口一次设备可以进行在线监测和控制，通过传输智能电网中的信息数据可以进行一体化的传输。一次智能化设备主有要电子互感器、组件、变压器等设备，检测信号和驱动装置采用的是微处理器技术，由于简化了电器结构，数字化控制信号可以进行网络传输，也节省一部分导线连接。现在光电互感器被广泛使用，这成为一次设备智能化的实现基础。通过光电互感器，智能一次设备将二次设备如继电保护器等集中起来，智能变电站的设备层承揽了以前非智能变电站的过程层和间隔层的功能。
2.2二次设备网络化
智能变电站中的二次设备主要包括继电保护器、故障录波装置、网络监测装置以及在线检测装置等，这些二次设备在设计制造时都是通过微处理机技术进行的，微处理机技术具有标准化和模块化的先进特点。设备之间进行连接的网络有着快速的特点，网络的应用使数据和资源可以进行共享。二次设备网络化通过通信协议、光纤等可以进行分布式的控制，与传统的总线控制方式相比，数据之间的传输更加高速和标准化。
2.3信息之间通信更加标准化
智能变电站的控制中心采用统一的通信协议进行信息交互，代替了以前的104规约。智能变电站进行信息交互和数据管理，严格遵循IEC 61850协议要求，各种设备进行信息建模也遵循这一协议，采用统一的标准进行变电站的信息交流和共享，跨系统数据交换也可以进行无缝式对接。
2.4进行设备检修侧重于状态检修
智能化变电站的一次设备采用比较先进的状态监测仪器，可以对设备的运行状态进行评价，如果设备出现了故障会自动分析设备的异常产生原因，评价可能发生故障的部位和程度，可以对故障进行事前估计，可以通过诊断分析结果来评价设备的运行效率是否下降或者是否将要发生故障。传统变电站极少的变压器会安装在线监测装置，智能变电站的一次设备全部安装了在线监测设备，进行状态监测时从单纯的油色谱检测扩展到了局部放电、漏电电流等多个方面，为进行正确的调度提供了依据，通过对设备故障和寿命进行评估，可以为运行和检修提供指导性的建议，不仅降低了管理成本，也减少了故障的发生机率，使设备的运行更加可靠。
2.5管理运行维护的自动化
智能变电站采用自动化操作，可以接收来自监控中心和调度中心发来的指令，自化完成设备操作要求，变电站的远端可以进行闭环控制，控制系统是可视化的，可以进行无人值守运行。
3、智能变电站设计
3.1电气主接线
220kV智能变电站采用单电源进线。高、中压侧主接线均为单母线；低压侧主接线为单母线分段。高压侧220kV，中压侧110kV及低压侧35kV均采用0.4kV电压。中压侧母线引出一路出线，低压侧引出两路出线，并设有备自投和电容补偿。
3.2变电站一次设备的选择
变电站的主变压器、互感器、断路器、隔离开关等一次设备均采用低压设备来模拟。主变压器选用户内自冷干式电力变压器，型号为SGC-20/0.5，380/380/380，D/Yn/Yn/-11，容量为20kVA。断路器选用CJX212型交流接触器来模拟，其额定电压380V，额定电流12A。隔离开关选用了CJX4-0901Z型组合开关模拟，其额定电压690V，额定电流12A。电压互感器选用JDG4-0.5型，变比为380/100，容量为15VA，准确等级0.5，一次接线与二次接线为Y0/Y0-12。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆电流互感器选用BH-0.66型，变比为5/5，容量为5VA，准确等级0.5。110kV，35kV侧的线路采用干式电抗器模拟，电抗器型号为HKG2-0.8，额定电流10A，阻值15Ω；110kV，35kV侧的负载采用固定抽头式电阻，布置在故障实验箱内。
3.3设备的整体布置
智能变电站所有的一次设备和二次屏按一字形布置，包括：XBY63-15型变压器箱、XDK-700型电源控屏、GBU803-23主变智能终端屏（包括变压器高压侧合并单元DMU-831、开关智能终端DBU-803）、GBU814-13主变智能终端屏（包括变压器中、低压侧合并单元DMU-831、开关智能终端DBU-814）、GBH801B-23变压器保护屏（包括变压器微机变压器保护装置WBH-801B/G、光交换机）、GCK851-21变压器测控终端屏（包括微机测控装置（FCK-851B）、变压器智能单元（DTU-801）；GCK851-21变压器测控终端屏（包括微机测控装置FCK-851B、变压器智能单元DTU-801）、GBU814-X11线路智能终端屏（包括合并单元DMU-831、开关智能终端DBU-814、光交换机）、GXH811B-113线路保护测控屏（包括微机测控装置FCK-851B、微机线路保护装置WXH-811B/G、网络交换机）、GBT821C-351型35kV备自投保护测控屏（包括微机备自投装置WBT-821C）、GXD820C-352型35kV线路电容器保护测控屏（包括微机线路保护测控装置WXH-822C、微机电容器保护测控装置WDR-821C）。另有移动式GCK-10型故障试验箱。将相近的一次设备回路组装在各自所对应的二次保护屏内，避免外部过多的电缆电线。
3.4间隔层及过程层设备配置方案
间隔层配置方案主要包括变压器保护、线路的保护、测控、计量设备的配置及布置，满足《智能变电站技术导则》及《智能变电站技术保护技术规范》的要求，遵循以下基本原则：SMV采样值通过点对点和网络化方式采集，通信协议采用IEC61850-9-2协议；主变间隔保护跳闸信号通过点对点方式直接接入就地智能终端实现跳闸；220kV和110kV按保护、测控、智能终端独立的装置配置。35kV配置保护测控一体化装置实现保护、测控、智能终端功能。过程层配置方案主要包括智能终端、合并单元的配置方案和布置方式，为了保证数据传输的可靠性、实时性和满足保护双重化配置的原则，遵循以下原则：合并单元采样值通过点对点方式输出为保护提供采样值，同时提供网络接口为测控、录波、电度表提供共享采样值，通信协议统一采用IEC61850-9-2；主变智能终端通过点对点方式直接接收各个间隔保护装置的跳闸命令实现跳闸；同时，提供光纤网络接口接入过程层网络，为间隔层设备提供机构的位置及告警信息，并接收测控装置的控制命令。
3.5站控设备
站控层采用高度集成一体化的系统。配置符合IEC61850标准的监控、远动等系统。监控系统集成工程师站、VQC、五防一体化、程序化控制、小电流接地选线等功能，实现智能变电站信息平台统一化和功能集成化。站控层采用100Mb以太网，并按照IEC61850通信规范进行系统建模和信息传输，站内各小室之间的站控层交换机通过光纤进行星型结构级联。所需设备包括监控主机一台，24口电交换机一台等。
3.6交换机配置及网络结构
智能变电站按三层结构二层网络构建，两层网络为站控层网络和过程层网络，站控层采用单网结构，各小室采用光纤环网进行连接。全站采用统一标准的IEC61850通讯规约，各系统间可实现完全的互操作，因此监控、远动、故障信息子站等主站系统公用一个网络进行信息交互，节省设备投资。过程层网络采用光纤连接，结构采用星型构架。
4、智能变电站的主要技术应用
4.1监测设备状态的应用
在智能变电站中，能够对电网运行产生的数据、各种装置的故障、信号的回路状态等进行获取，并对获取到的信息进行信息融合。信息融合是指将得到的信息进行分析整理，从而得到有效的信息。
4.2防误功能的应用
智能变电系统在常规的防误闭锁上新增了防误闭逻辑锁。监控中心通过接收到的命令对远动工作站进行操作实现保护设备和后台逻辑闭锁，进而管理开关、刀闸等设备。
4.3智能警告和事故分析的应用
前文提到智能变电系统中安装了智能警告和事故分析决策系统，即对故障警告信息进行提取、判断和处理。当出现事故时，智能变电站能够自动感应出，于是会出现警告的小窗口，而且警告信号因重要性不同，会有不同等级的颜色，智能系统会自动检测应发出信号的颜色，将警告的内容，原因等反馈在窗口页面上对从业人员进行提醒。
5、结语
智能变电站实现了变电站的自动化运行，减少了测控保护屏和电缆等这些运行成本，安装周期大大缩短，运行和维护的工作时间和成本也大大减少，设备的运行可靠性可以更加得到保证，所以说智能变电站是变电站向自动化发展的必须趋势和发展方向。
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[2]程锦渊.智能变电站的设计及其应用探讨[J].科技风，2016，（13）：5.
[3]周文华.浅谈智能变电站的设计及其应用[J].智能城市，2016，（05）：243.
论文作者:汪陈亮
论文发表刊物:《电力设备》2017年第11期
论文发表时间:2017/8/8
标签：变电站论文; 智能论文; 设备论文; 终端论文; 变压器论文; 信息论文; 装置论文; 《电力设备》2017年第11期论文;