摘要：智能变电站是采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。本文搜集了现有成熟的智能化变电站特点，提出了110 kV 智能变电站设计要点和方案，为今后设计提供了一些参考。
关键词：110kV 智能变电站；设计要点；设计方案
1 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。
2 110 kV 智能变电站设计要点
2.1智能化一次设备
在110kV智能化变电站中，智能化一次设备属于底层基础性元器件，其工作的智能化水平将直接反映整个变电站系统的智能化程度，因而智能化一次设备的选择至关重要。智能化一次设备主要由电子式互感器和智能断路器组成。电子式互感器主要有无源和有源两种。无源互感器以光纤电流互感器居多，其根据磁光的法拉第效应，利用光纤作为信息传输的载体，频带范围较宽且安装体积小；而有源互感器则是将传统的电压或电流式互感器输出的电压、电流数字化处理，并利用光纤、网络单元等将数据信息传送到测控保护装置等。由于电子式互感器采用光纤通信，其在抗外界干扰和工作可靠性方面比传统常规型变压器有较大的优势。而智能断路器设备则主要是使用现代电子技术及智能化控制设备形成执行单元取代常规的机械动作式开关和继电器，由于是自动化控制，其比传统机械动作可靠。
在进行110kV智能化变电站设计时，为了满足其工作需要，在主变各侧使用电子式互感器，并以光纤作为通信载体，而其他一次设备仍可选择常规设备，但需要以智能终端作为一次设备的智能化接口，以满足其他智能装置的功能性需求。变压器配电装置，一般采用中置式真空型开关柜。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.2网络架构的搭建
110kV智能变电站的组网形式采用高速以太网，从而可以保障其信息通信传输率在100Mb/s以上；在所有的智能设备上配备相应的通信接口，以确保设备间的正常通信。
对于110kV智能变电站用于监控的站控层，网络拓扑结构应优先考虑单星型形式，且使用常规工业级别的工作组网络交换装置，从而形成站控层单以太网；另外，针对于GOOSE控制网，其工业网络交换装置应以IEC61850标准要求为准，且对应的设备要能够支持GOOSE技术。而过程层网络主要有SV网和GOOSE网，其在物理分布上是独立进行的、互不干扰的，其拓扑结构应选择使用星型，且系统需要具备保护双重化性能，则在相对应的过程层网络配置也要进行双重化，同时应确保继电保护符合有关规定，其双重配置的过程层网络相互对立。最后，由于110kV变电站以辐射方式对外供电，因而其间隔层的进线侧无需安装保护装置，仅在内桥或分段位置安装相应的保护装置。
3 某110 kV 智能变电站设计方案
（1）110kV智能变电站远景建设规模，变电站的接线形式为110kV为单母线分段接线，35kV单母线分段接线，10kV单母线分段接线。变压器2×50MVA，110kV进线2回，35kV出线8回，10kV出线20回，10kV电容器4×4.8Mvar。
（2）110kV智能变电站设计方案，电子式互感器目前运行稳定性不高，抗干扰能力差，所以在本次设计中，过程层依然沿用常规电磁式电流互感器、电压互感器，通过合并单元，可以将传统互感器模拟量转化为数字信号，然后传输至控制器以及其他电子设备上。智能终端设备实现传统开关的数字化接口，然后安装在以此设备周边的端子箱，限制一次设备的控制电缆、信号电缆的位置，实现保护、测控装置的I/O采集和输出功能，使用过程层网络，按GOOSE协议与间隔层保护、测控设备通信，有利于实现变电站的信息共享。
（3）110kV智能变电站采用智能化设计后变电站占地面积从传统的4680m2减少到4036m2，而且节约了电缆等设备投资以及相应的施工投资、节约了保护小室及主控室等的占地面积和投资、GIS智能控制柜优化了二次回路和结构、智能控制装置提供了系统的交互性、联调在出厂前完成，现场调试工作量减少、基于通讯和组态软件的联锁功能比传统硬接点联锁方便、缩小了与互感器的电气距离，减轻了互感器的负载。
综合使用各项先进的技术，包括计算机技术、网络技术等，及时获得设备的运行参数，并且将这些参数交由有关专家进行系统分析，能够及早发现潜在故障。110kV电压等级GOOSE与SV分开组网；SV采用双单网，GOOSE采用共享双网。
传统的变电站微机保护测控装置，能够采用端子与端子之间的连接形式，使得变电站的保护装置能够与一次设备和二次设备进行有效配合。新时期，随着科学技术的发展，数字化保护测控装置应运而生，二次设计方式也有了很大的突破。在变电站中，有很大一部分节点、继电保护出入口、交流输入等被过程层的一系列设备所覆盖，在这种情况下，光纤接口逐渐开始发展并得到了广泛应用。随着光纤技术的不断发展，数字化保护测控装置的隐蔽性越来越强，用户很难准确的了解到装置中的实际情况，在这种情况下，人们提出了虚端子的概念。
在变电装置中，虚端子主要源于ICD文件，该文件的主要内容有三种，包括虚开入、虚开出以及MU输入。其中的每一部分都是由虚端子进行描述的。虚端子逻辑联系表的重要依据是装置虚端子表，通过虚端子逻辑联系表，能够以表格的形式整理出各个装置之间的逻辑关系，而且还能够对这种复杂的逻辑关系进行系统化整理，这样就减少了现场的操作，更有利于实现远程操作。
4 结束语
在进行110kv智能变电站设计和建设中，设计人员必须立足实际，遵循一定的设计原则，综合考虑和对比分析各种影响因素，优选有效设计方案，优化智能变电站设计，强化智能变电站建设，从而提高智能变电站的安全性、可靠性、技术性以及稳定性。
参考文献：
[1]范清华.小议110kV智能变电站设计及其可靠性[J].科技经济市场.2015（09）
[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）
[3]陈孝菊.李风等.110kV标准配送式智能变电站建设实践[J].安徽电气工程职业技术学院学报.2014（01）
论文作者:王冰
论文发表刊物:《基层建设》2018年第33期
论文发表时间:2019/1/7
标签：变电站论文; 设备论文; 智能论文; 互感器论文; 装置论文; 端子论文; 功能论文; 《基层建设》2018年第33期论文;