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摘要: 本文以宁夏新平（桃林）110kV变电站为例，对比与分析了新一代智能变电站与常规智能变电站在二次设计上的差异，具体研究了模块化二次组合设备、层次化保护、光缆整合以及网络结构等方面，得出新一代智能变电站在二次设计上进行了更大的优化整合，在技术上取得重大突破与创新。
关键词: 新一代智能变电站; 二次设计; 层次化保护
0 引言
2012年初，国家电网公司启动新一代智能变电站的研究工作。方案以“系统高度集成、结构布局合理、装备先进适用、经济节能环保、支撑调控一体”为目标[1]。本文就宁夏地区2014年新一代智能变电站扩大示范工程，重点对比、分析新一代智能变电与常规智能变电站在二次设计方面的差异，引出新一代智能变电站在二次设计方面的进步。
1二次设计
宁夏地区新一代智能变电站扩大示范工程为110kV户内变电站，110kV远景进出线4回，采用单母分段接线；本期2回，采用单母线分段接线；10kV远景出线36回，采用单母线三分段接线，本期24回，采用单母线分段接线。本文主要论述电气二次方面。
1.1模块化二次组合设备
模块化二次组合设备根据变电站建设规模、总平面布置、配电装置型式，按功能、电压等级设置。
模块化二次组合型式可分为预制舱式二次组合设备、模块化二次组合设备。户外站一般采用预制舱式二次组合设备。本站为户内变电站，因此选用模块化二次组合设备。按照间隔将保护、测控、计量设备、合并单元、智能终端就地布置于智能汇控柜内，主变本体一体化设计。
而常规智能变电站，仅将合并单元、智能终端下方就地，保护、测控、计量设备安装于电气二次设备室内，主变本体设置主变端子箱，跟常规智能变电站对比，新一代智能变电站GIS内二次设备减少约35.1%，按照模块化进行设计，层次清晰、结构合理，便于运维与检修。
1.2层次化保护
层次化保护控制是指综合应用电网全网数据信息，通过分布、协同的功能配合实现时间维、空间维和功能维的配合[2]，一般分为就地级保护、站域保护、广域级保护。
（1）就地级保护面向单个保护被保护对象，利用被保护对象自身信息独立决策，实现快速、可靠地保护功能。其功能不受站域保护控制系统与广域保护控制系统的影响。
（2）站域保护控制系统面向变电站内多个对象，利用相关对象的电压、电流、开关状态、保护启动、动作等信息，集中决策，实现相关对象的保护及控制功能。能实现全站的备自投、主变过负荷联切、低周低压减载等功能，而常规智能变电站要实现上述功能，需要单独配置该类保护装置，减少了保护的配置。
（3）广域级保护利用区域内各变电站数据信息实现广域后备保护、优化安全稳定控制策略。目前，由于新一代智能变电站数量较少，因此暂时未能实现该功能。
层次化保护控制系统可以说是新一代智能变电站中的一大创新，也是新一代智能变电站与常规智能变电站中最大的区别，既坚持了就地保护的独立性又充分利用了数据信息共享的理念，有效的整合了保护功能，提升了保护控制系统总体性能，有利于建设坚强电网。
1.3网络结构
宁夏地区常规智能变电站采用开放式分层分布式网络结构，由站控层、间隔层及过程层构成。站控层、间隔层网络采用双星型拓扑结构，过程层网络采用单套星形以太网络。全站均采用MMS与GOOSE、SV分网传输方式，即三层二网模式。
而新一代智能变电站站控层、间隔层、过程层均组单网，户内站不配置过程层间隔交换机，仅配置中心交换机，本站110kV网络采用分网传输方式，10kV系统采用三网合一传输方式。
本站交换机采用100Mbps工业以太网交换机，端口数为22个，20个百兆口，2个千兆口用于级联。由于MMS网和GOOSE网传输数据流量较小，MMS网对传输延时要求不高，因此本文主要分析SV报文流量。一个合并单元的数据流量为5.088Mbit/s，智能终端最大数据流量为0.03 Mbit/s [3]。由于10kV网络中SV数据量较小，本文不做分析。从表2可以看出SV、GOOSE网络共同组网，满足网络通信可靠、实时性的要求，由于MMS网数据流量较小，今后也可使用三层一网的网络结构。
宁夏地区常规智能变电站与新一代智能变电站网络配置对比如表1所示，通过优化网络结构，交换机数量减少约52.9%。
1.4光缆整合
光纤按光传输模式分为单模光纤和多模光纤[4]。宁夏地区常规智能变电站，一般采用多模光纤，需要现场进行熔接，耗费大量的人力、物力。常规110kV变电站光缆按照去向及功能分开使用，不按间隔进行设计，多采用4芯、6芯、8芯及12芯光缆，种类繁多不便于采购。且每个GIS汇控柜内需购置光纤配线架，一个常规110kV变电站使用约30根光缆。
而新一代智能变电站，按照“模块化”进行设计，全站光缆双端预制，按间隔进行标准配置，采用12芯、24芯双端预制光缆，光缆在二次设备室中的“集中接线柜”进行汇集，一个间隔使用一个模块，集中接线柜内模块如图3所示，室内不同屏柜内二次装置连接采用尾缆，柜内二次装置连接采用跳纤，新一代智能变电站全站共使用11根光缆。
全站光缆使用数量较常规变电站减少约63%，布置清晰、合理，大大节约了熔纤时间，实现“即插即用”，缩短施工周期。完成智能变电站预制光缆实施全流程设计，实现预制光缆的设计、生产、施工、调试、运行、维护全寿命周期管理。
2结论
新一代智能变电站在设备数量、网络结构都进行了更深层次的优化，而在层次化保护、光缆整合技术上都进行了重大突破与创新。从长远考虑，大力推进新一代智能变电站势必会减少变电站的投资，推进技术上的进步。
参考文献
[1] 彭鹄, 田娟娟, 陈燕，闫培丽，史京楠 . 重庆大石220kV新一代智能变电站优化设计[J]. 电力建设, 2013, 34(7): 30-36.
[2] 宋璇坤, 李颖超, 李军，等 . 新一代智能变电站层次化保护系统[J]. 电力建设, 2013, 7(7): 24-29. 探讨[J]. 能源与环境, 2013, 5:42-43.
作者简介：
邵雪瑾，1987.12，女，汉族，宁夏回族自治区，中级职称，研究方向：变电站设计，国网宁夏电力设计有限公司
论文作者:邵雪瑾
论文发表刊物:《电力设备》2016年第10期
论文发表时间:2016/7/24
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