摘要：中国的经济自改革开放以来迅速的发展，这种发展的经济带动了中国企业的发展，但是企业的生产需要消耗大量的电力。我国传统的电力供应网络已经不足以支持现在的企业用电需要，为此开始建立了智能变电站。本文介绍了某智能变电站的系统组成，探讨了一次智能设备的选型和应用方案，并对实际应用效果进行了分析，以期为其它智能变电站一次设备的选择和应用提供参考。
关键词：智能变电站；一次设备；选型；应用
智能变电站是在数字化变电站的基础上发展而来的，主要以一次设备为智能核心，通过智能终端、智能组件和合并单元等实现全站数据的信息化、网络化、标准化、互动化、共享化，满足变电站无人值班和电网互动业务的管理要求。随着智能电网的建设深入和智能设备的技术发展，为建设智能、绿色、经济的智能变电站提供了有利条件。
一、一次设备选型的必要性
早期智能变电站以数字化变电站为主，其优点是以光纤取代了二次电缆，从而节省了大量的投资成本，但缺点是数字化变电站不能与外部系统进行信息互联，无法满足智能电网的功能要求。同时，智能电网建设初期只注重技术的先进性和设备的创新性，对一次设备的经济性、操作性及可扩展接入性等考虑不足。随着我国能源结构的转型和经济社会的快速发展，对电网的供电可靠性和服务水平提出了更高的要求，迫使电网建设部门需对智能变电站的可靠性、经济性和节能环保性等进行综合考虑。尤其是智能电网一次设备的智能化水平发展较快，各厂家不断推出不同类型且价格昂贵的新产品，在一定程度上增加了设计人员对一次设备的合理性选择，造成了不必要的投资浪费。因而有必要从工程建设、项目实施的角度出发，对智能变电站一次设备的合理性选型和实用化应用进行深入研究，在满足智能电网建设硬性需求的同时逐步提高其可靠性和经济性，确保智能变电站能健康、有序地发展。
二、某智能变电站一次设备的选型方案
（一）选型原则及要求
智能变电站一次设备的选型应基于“灵活性、可接入性、可靠性、经济性”的选型原则，在确保智能变电站功能和设备性能要求的前提下，以提高一次设备经济性、降低建设成本和维护费用为目标。设备选型时需满足以下要求。
（1）灵活性：适应智能电网的后续发展要求，灵活配置智能组件、终端和电子装置；满足智能变电站的数字化、网络化和可视化的管理要求；满足调度及其它管理部门的技术要求。
（2）可接入性：具备标准化的物理接口及结构，方便以太网接口及外部系统的通信接入；具备即插即用的功能，方便多传感器信息采集及接入；与当地环境适应，方便光伏微网系统接入。
（3）可靠性：具备高可靠性，满足电力供应的可靠性要求；绝缘水平、耐压等级等满足入网检测要求；主站系统可对设备故障和系统异常情况进行智能分析和报警。
（4）经济性：满足节能、降耗和环保的要求；采用技术先进、工程量较小且工程造价低的一次设备；采用运维、检修方便，维护费用较低的一次设备。
（二）一次设备的选型及配置
某省级电网公司根据实际需要和智能变电站的技术发展现状，本着智能、绿色、经济的建设原则，采用环保材料、新型工艺的智能化一次设备，并充分结合用电负荷的增长特点和绿色城市的环保要求，建成了一座110kV智能化绿色3C变电站。该3C智能变电站共配置了2台50MVA智能变压器、4回110kV进线、6回35kV出线和2条GIS母线。从系统组成结构上可将智能变电站分为过程层、间隔层和站控层。过程层主要由智能主变压器、互感器、断路器、隔刀、地刀、电抗器、电容器和避雷器等一次设备组成，完成智能变电站的电压等级转换、功率汇集和分配等。间隔层主要由测控装置、保护装置、计量装置、故障录波及光纤网络等二次系统组成，完成智能变电站设备状态的采集、控制和测量等。站控层是整个智能变电站的智能化核心，由综自系统、通信系统、远动机、对时系统等组成，主要实现智能变电站内的所有设备运行监视和控制，并与外部系统完成数据交互和信息共享。站内全部电压、电流互感器均采用电子式互感器，断路器与隔离开关均配置在线监测模块和通信接口。二次设备均采用智能一体化监控及统一信息平台，并集成了自动化和智能化的高级应用模块。
三、应用效果
（一）具有灵活的组网方式
该智能变电站的一次设备本体上均配置有数据采集单元和通信模块，能以光纤、LAN网等通信方式与其它系统进行互联，从而实现信息共享和业务互动。通过智能组件和智能终端的灵活搭配，有效提高了智能变电站的自动控制水平和智能调度能力。该智能变电站从通信方式和系统功能配置上能适应智能电网的后续发展，满足智能变电站的数字化、网络化和可视化的管理要求。
（二）满足多能源互动的需求
一次设备的智能组件和智能终端均配置有标准化的物理接口，具备即插即用的功能，方便其它智能传感器的接入；同时通过电力流和信息流的互动，从技术上支持储能设备、可再生资源和光伏微网的接入，满足智能变电站高效、灵活的系统接入要求。
（三）具有较强的可靠性
与传统的变电站相比，该智能变电站具有先进的网络系统，能自动采集和上送全站运行信息给主站系统。后台主站能根据需要对相关信息进行识别、分类和应用，实现各类信息的分类管理和故障信息的智能报警。尤其是当智能变电站的设备出现异常或风险时，后台系统能快速分析和处理相关报警信息，并推送相应的解决措施给运行人员参考，从而有效减少故障发生率，预防不安全事件的出现，提高智能变电站的可靠性。
（四）取得良好的经济效益
为更好地说明该智能变电站一次设备配置的经济性，本文将其与传统变电站就一次设备的安装费用、运维费用、检修费用等进行了差异化分析和对比，结果见表1。该智能变电站采用了智能组件与高压本体组合式一体化设备，满足节能、降耗和环保的要求，有效减少了一次设备的体积、质量和占地面积；另外一次智能设备技术先进，除购置费用增加了8%以外，其它费用明显降低，项目总投资减少了48%。
表1一次设备配置的经济性分析
对某智能变电站的系统组成、一次智能设备的选型和应用效果进行了分析。实际结果表明，智能变电站一次设备的合理性选择和应用，不仅能提高变电站设备的可靠性和实用性，还能有效促进综合能源的利用和新能源的消纳，符合智能电网的建设需要，经济效益和社会效益良好，值得推广和应用。
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论文作者:何祥书
论文发表刊物:《电力设备》2019年第1期
论文发表时间:2019/6/21
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