摘要：随着我国经济的快速发展，电力需求不断扩大，智能电网的建设也越来越紧迫。智能电网由发电、变电、输电、调度、配电、用电这六个主要环节完成电网的智能化组成。其中变电站是变电环节的关键支撑点，是连接发电和用电的枢纽，是整个电网安全、可靠运行的重要组成部分。文章中，主要分析了110kV智能变电站设计过程中出现的问题，并提出相应的解决措施，以提高智能变电站运行可靠性，促进电力企业的进一步发展。
关键词：110kV智能变电站；变电站设计；可靠性
引言
根据当前逾期的报告显示，我们国家在智能变电站的发展有很大发展空间，因此，国家对智能电网的发展做出了众多的规划。到2015年，智能变电站新建的高达5000座左右，迄今为止，还有越来越多的智能变电站在建设中，这些智能变电站的建设应用，可以让资源更好的更大化的实现，能使其资源在最大范围之内分配利用。我们国家在对智能变电站的研究从未止步，对于智能变电站和开发风能，水能等新能源发电，世界各地都对其投入大量的人力、物力、财力，以保证其探索研究能够更好的运行。因此，加强对智能变电站的设计对于提高变电站运行可靠性及促进我国电网可持续发展具有重要意义。
1 智能变电站技术特征及架构
智能变电站一般由两个层面构成，分别为一次设备和二次设备。其中，一次设备主要以数字化管理和智能化管理为主，二次设备则主要为网络化管理，这两个层面的共同管理，使得智能变电站呈现功能分散、数据共享的特点。智能变电站的架构主要分为两个部分：三层（过程层、间隔层和站控层）和两网（过程层网络和站控层网络）。其中，三层中的过程层主要包括变压器、断路器、互感器等一次设备和合并单元及智能终端等智能组件，它主要是为了完成一些与一次设备相关的任务。间隔层主要以二次设备为主要构成元件，主要实现对数据信息的接收、汇总以及传输等功能；同时，还能对某些一次设备进行操作闭锁和保护控制。站控层则主要是通过人机界面，实现对间隔层中二次设备的控制和管理。两网则主要是处理设备层与设备层之间的通信，从而实现数据的站内传输和共享。
2 110kV智能变电站的设计问题及解决措施
2.1主变压器过程层交换机接线的优化措施
变压器每侧各有双套冗余合并单元和智能终端集成装置。中性点合并单元双套冗余配置和智能终端单套配置。各主变压器配置双套冗余配置，采用主保护与后备保护一体化装置。电源保护直接点对点收集变压器各册合并单元电压和电流信息，变压器差动保护和过复压过流保护将跳闸命令直接点对点发送到主变各侧智能终端，进而完成主变各侧断路器跳闸操作。变压器保护闭锁备自投等信号采用过程层网络传输。为保证保护闭锁备自投等跨间隔信号的可靠性，主变压器过程层交换机均冗余配置。工程应用中，主变压器过程层交换机A需要接入的设备如下：中心交换机、主变保护A、高压侧测控、中、低压侧测控、本体测控、高压侧合智一体A、中压侧合智一体A、低压侧合智一体A、本体合并单元A、本体智能终端、高压侧电能表、中压侧电能表和低压侧电能表。主变压器过程层交换机B需要接入的设备如下：中心交换机、主变保护B、高压侧合智一体B、中压侧合智一体B、低压侧合智一体B和本体合并单元B。交换机A使用14口，交换机B仅使用6口。由于接口模块对交换机的价格影响很小，建议采用24+4口交换机代替原16+4口交换机，原接入交换机B的设备循环接入相邻主变的交换机A，这样可在不降低可靠性的前提下减半配置主变过程层交换机，降低工程造价。
2.2光缆防鼠咬问题与解决措施
智能变电站一次设备、二次设备之间的信息传递、状态改变与发送控制命令等，均通过光纤通信网络完成信息传输。智能变电站要有效解决防鼠咬问题。智能变电站常规设计中，均采用非金属光缆，但在实际运行中，多次出现由光缆引发的通信故障，对后期维护及安全运行留下较大隐患。
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目前，防鼠光缆分为两种，分别是化学以及物理防鼠光缆。化学防鼠光缆主要是在光缆护套层中添加驱鼠剂，但由于环保等问题不推荐使用。物理防鼠光缆在智能变电站常用的有钢带铠装、铝带铠装及玻璃纤维非金属铠装。钢带铠装：价格低、外径大、重量重、护套咬破后易生锈；铝带铠装：价格较低、外径较大、重量较重、护套咬破后不生锈；玻璃纤维非金属铠装：价格较高、外径小、重量轻、护套咬破后玻璃纤维外露。查阅相关资料可知，带装铠装对防鼠有保护能力，而玻璃纤维只能起到延缓鼠类对光缆破坏的作用。
工程应用过程中，为配合预制舱狭小的电缆沟，满足光缆转弯半径的要求，一般情况下均采用玻璃纤维非金属铠装光缆。但在现实中，光缆所处的位置对防鼠的要求不尽相同，预制舱进出口数量有限，配合防火封堵，防鼠相对容易。电缆沟沟缝较多，且出入口较多，不易做到完全封闭。建议预制舱内设备至集中接线柜部分采用玻璃纤维非金属铠装光缆，配合所有进出口的防火封堵内嵌不锈钢丝网。对于集中接线柜出线部分，考虑到电缆沟内的潮湿环境，钢带铠装外露后易生锈，采用铝带铠装光缆，配合光缆槽盒。光缆分段配置既能满足舱内敷设要求，同时也能满足舱外更高的防鼠要求。
2.3 110kV线路电压互感器选型问题及改进
110kV线路电压互感器在变电站中主要是用于110kV联络线上的测量和继电保护装置。目前，110kV线路电压互感器可采用两种接线方式：一种采用单相电压互感器取相电压；另一种采用线间式互感器取相电压。110kV线路电压互感器采用单相式互感器取相电压，对于110kV中性点不接地系统来说，完全接地和不完全接地以及谐波均可能引起中性点漂移，从而影响相对地电压，但对线电压并无影响。中性点不接地系统单相接地时允许带故障运行2h，且当单相电压互感器所在相失地时，可能会造成以下几点影响。（1）测量的线路相电压值会严重失真，线路带电判断不准确。（2）线路保护重合闸，如果采用检无压方式，且在近端完全接地，可能会判为无压，将造成非同期合闸。（3）线路保护重合闸，如果在采用检同期方式，且在以上几种情况下线路电压与母线电压偏差大的情况下，将无法重合闸。（4）对于110kV线路是两个系统的联络线，需要进行准同期合闸时，且在以上几种情况下线路电压与母线电压偏差大的情况下，将造成无法进行准同期合闸。虽然多数正常情况下采用单相电压互感器并不影响运行，但是，以上几种非正常情况可能会出现保护拒动或误动，造成重大安全隐患。因此，建议在中性点不接地系统中的线路电压互感器均采用线间式互感器取线电压。
3 110KV智能变电站的可靠性
110kV智能变电站的可靠性主要体现为设备可靠性与系统工作性能可靠性两个方面。设备可靠性的具体体现主要为智能化断路器以及自动化控制技术等，可以但都有效的完成变电站各项工作，同时可以预判设备故障情况，收集传输各种数据，降低变电站运行风险，提高人员工作效率。系统工作可靠性体现在网络通信结构方面，安全可靠的通信对变电站每个环节都能有效的监控管理，还可以将主线路与各级监控线路有效分离。
4 结束语
智能变电站在提高电网运行可靠性和效率、促进其运行智能化、降低运行成本等方面具有强大的优势，在当前电网运行中占据着重要地位，是变电站的发展趋势。110kV智能变电站的设计问题影响着其作用的发挥，只有确保设计方案科学合理，才能为其优势发挥奠定基础。
参考文献:
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[2] 何秀媛.浅析110kV智能变电站设计[J].电子世界，2018(03)
[3] 荣幸 张迪.110kV智能变电站设计及可靠性分析[J].广东科技，2018(10)
[4] 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)
论文作者:黄兴
论文发表刊物:《电力设备》2019年第4期
论文发表时间:2019/7/5
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