110KV智能變電站電氣設計的要點分析

常夏

摘要：社會經濟的發展和科學技術的進步，帶動了信息技術的應用，也帶動了電力系統逐漸向著智能化的方向發展。作為未來變電站發展的必然趨勢，智能變電站對于傳統變電站提出了巨大的挑戰，也在不斷發展和完善。文章針對智能變電站的特點，對110kV智能變電站的設計要點進行了分析，并結合相應的工程實例，對其設計方案進行了探討。

關鍵詞：110kV智能變電站；電氣設計；設計方案

中圖分類號：F407文獻標識碼： A

1 智能變電站概述

1.1 定義

智能變電站，主要是利用現代化的智能設備，通過相應的組合和處理，實現變電站信息的數字化、通信平臺的網絡化以及信息共享標準化，并自動對電力網絡的運行信息進行采集、測量、控制、保護以及檢測等，同時，可以根據實際工作的需要，對輸配電網進行實時控制、在線決策分析、協同互動等功能，實現與周邊變電站的交流互動的。智能變電站作為一種新興的變電站形式，是在數字化變電站的基礎上發展和演變而來的，可以實現變電站系統的自動化和智能化，是智能電網運行和控制的關鍵。

1.2 基本結構

一般情況下，智能變電站是依據IEC61850標準的規定進行構建的，從物理結構劃分，可以分為智能化一次設備和網絡化二次設備，從系統功能結構劃分，可以分為站控層、間隔層和過程層。站控層的功能主要是對變電站現場設備的監控和管理，同時可以實現設備之間的信息交互，主要由監控系統、保護信息管理系統、火災報警系統、防誤閉鎖系統等組成；間隔層設備包括計量設備、測控設備等接入其他智能設備的規約轉換設備，其主要作用在于對線路、變壓器等設備的保護；過程層設備主要有變壓器、斷路器等一次設備以及相應的智能組件和智能電子設備，可以完成相應矢量的采集以及控制命令符的發送等一次設備的相應功能。

2 智能變電站的設計要點

110kV智能變電站設計，其基本設計要點在于：

2.1 智能化一次設備的選擇

首先，110kV智能變電站由于實際工作的需要，在主變側，采用的是電子式互感器，主要使用光纖作為信號的傳輸元件，采用膠結的方式對磁光玻璃與光纖進行連接，相對來說，維護周期較短，而閉環控制技術也保證了其自身的精準度和較大的動態范圍。其他一次設備可以保持原有設備不變，同時使用智能終端作為一次設備的智能化接口，實現電力系統的運行要求。

其次，對于110kV電力系統中的配電裝置，使用中置式真空開關柜，由于其各出線的保護測控裝置統一安裝在各自的開關柜上，因此，只需要在主變低壓側外配置智能終端即可，不需要在每個出線柜上都進行配置。

2.2 構建網絡構架

組網形式使用高速以太網絡，可以確保系統的數據傳輸速率不低于100Mb/s，同時使所有設備都具有對應的通信接口，且支持IEC61850規約。

按照邏輯功能，可以將網絡劃分為過程層、站控層和間隔層三個部分。

對于站控層而言，其網絡拓撲采用單星型結構。對于110kV電力網絡，使用常規工業級的工作組網絡交換設備，形成站控層單以太網；而對于GOOSE控制網，可以采用IEC61850規約要求的工業級網絡交換設備，相應的設備必須支持GOOSE技術。

過程層網絡可以分為GOOSE網和采樣數據網，從物理特性方面看，兩者之間相互獨立，其網絡結構為星型拓撲。針對系統保護雙重化的特殊要求，要確保相應的過程層網絡為雙重化配置。在對網絡進行構建時，為了保證電力系統的安全，要滿足繼電保護的相關要求，堅持雙重化配置的兩個過程層網絡完全獨立的原則。

3 智能變電站的設計方案

結合某智能變電站的設計，對其設計方案進行分析。

3.1 工程概況

該變電站屬于全戶內終端變電站，設計電壓等級為110kV，目前擁有50MVA變壓器1臺，設計規劃為2臺，擁有1回110kV出線，12回10kV出線，為單母分段。整個變電站規模相對較小，僅建設有1個生產綜合小樓，10kV線路采用開關柜設備，而110kV使用GIS組合電器。

3.2 智能化一次設備

要根據智能變電站的設計和應用要求，在滿足可靠性、經濟性的前提下，運用相應的方法，對智能化一次設備進行適當選擇，同時配置對應的傳感器、智能終端等功能模塊，將常規一次設備轉換為智能一次設備。

首先，對主變壓器的智能化改造。利用智能化終端設備，可以實現對主變中性點隔離開關、有載調壓開關等設備的管理和控制以及對主變壓器電量、油中溶解氣體的特征量的監測分析實現。

其次，在對110kV進線側和內橋測進行智能化改造時，可以使用羅氏線圈電子式電流電壓互感器，針對主變10kV的進線間隔，需要配置羅氏線圈電子式電流互感器；對于出線間隔，考慮到性價比的因素，可以選擇常規的互

感器。

最后，智能開關的設置。10kV采用安裝在就地開關柜的多功能裝置，實現保護、測控和計量功能，而110kV通過對斷路器狀態信息的采集、分析和監測，實現對斷路器的控制和管理。同時，可以采用統一的在線監測系統，通過電纜，實現信號的傳輸，將傳感器的信號與間隔智能單元進行連接，實現在線數據信息采集和狀態監測，保證系統的穩定和安全。

3.3選擇電氣主結線方式

變電站電氣主接線是變電站電氣設計過程的首要部分，同時也是電力系統的重要環節之一。變電站電氣主接線連接著各種高壓電器，負責接受和分配高壓設備的電能，反映各種設備的相互作用、連接方式和各回路間的相互關系，是變電站電氣部分重要組成。變電站電氣主接線的性能直接影響著變電站的運行過程的可靠性、靈活性，并對電力輸變過程的配電裝置的布置、繼電保護的配置、自動裝置和控制方式的選擇等方面的作用有決定性的影響。

線路―變壓器組接線是最簡單主接線方式。高壓配電裝置只配置2個設備單元，接線簡單清晰，占地面積小，送電線路故障時南送電端變電所出線斷路器跳閘。當1臺主變或一條線路故障退出運行，只需在變電所低壓側作轉移負荷操作，就能確保100%負荷正常用電，且不影響相鄰變電所的運行。內橋接線是終端變電所最常用的主接線方式。其高壓側斷路器數量較少，線路故障操作簡單、方便，系統接線清晰，保護配置整定簡單。當送電線路發生故障時，只需斷開故障線路的斷路器，對其它回路的正常運行不造成影響。因此，對于地方電網中110kV終端變電所，如主變容量不能滿足N-l要求，采用內橋主接線方式有利于提高系統供電可靠性。

4 結語

110kV智能變電站的電氣設計應本著具體問題具體分析的原則，根據智能變電站在電力系統中的地位和作用、負荷性質、出線回路數、設備特點、周圍環境及變電站規劃容量等條件和具體情況，在滿足供電可靠性、功能性、具有一定靈活性的前提下盡量優化設計方案，精選設計手段?？傊?，智能變電站相比于傳統變電站，有著巨大的優勢，可以有效保證電力系統的穩定和安全。相關設計人員應該加強重視，積極推動智能變電站的發展和普及。

參考文獻

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