基于智能化的110kV变电站的设计研究

李国斌

（广西电网有限责任公司柳州供电局，广西 柳州 545001）

智能变电站实现了良好的低碳环保性。在智能变电站中，传统的电缆布线不再实用，而是被光纤电缆所取代。当前，大量高集成度、低功耗的电子元件被用于各种电子设备中。此外，传统的充油变压器并没有更换而是用电子变压器取代。首先，对各种装置或电缆进行改进，能有效地降低能耗和优化设备，一方面可以降低设备成本和维护费用，另一方面可以有效地减少站内电磁辐射等污染对人和环境造成的损害，极大地改善了环境质量，提高了变电站的性能。其次，智能变电站具有良好的信息交互性，承担了电网运行的统计和数据采集，为电网提供了安全、可靠、准确、详细的信息。在实现信息收集、诊断功能后，智能变电站不仅可以在内部共享这些信息，还可以与网络中更复杂、更先进的系统进行良好的信息交互。智能电网的交互性确保了电网的安全、稳定运行，智能化得以实现。本文介绍了基于智能化的110kV变电站一、二次设备的优化设计，实现了进一步的智能化，对环境的改善效果显著，具有较好的推广意义。

1 智能变电站功能特征

智能变电站的设计是在数字变电站的基础上，做进一步完善和改进让其更智能化。该110kV变电站的设计技术特征主要包括站内测量数字化、设备控制网络化、设备实时状态可视化或监控、功能整合、信息交互化、设备内部结构可视化等6个技术特征。

（1）站内测量数字化。对高压装置主体或部件进行智能控制所需的设备参数，可以当场进行数字化测量，并根据需要将测量结果发送到控制层网络或处理层网络。

（2）设备控制网络化。将通过模拟电缆实施的控制升级为基于IEC61850的网络控制，其次就是将主要的控制转变为基于多参量集合的智能控制。

（3）设备实时状态可视化或监控。设备运行状态、控制状态、可靠性状态的实时分析应满足监控、调度、生产信息需求。

（4）功能整合。智能设备功能一体化：传感器与高压设备的一体化；传统一次与二次一体化；互感器与变压器、断路器一体化等。

（5）信息交互化。经远动机或者保护信息管理装置将诊断信息及结果报告传送至各级调度中心和保护信息主站，实现信息的交互化。

（6）设备内部结构的可视化。采用新型可视化技术（移动探测、X射线等）。

2 智能变电站的一次设备

该110kV智能变电站一次设备主要由变压器、开关、电子式互感器、母线、智能元件及终端、辅助系统等组成，一次设备的智能化是变电站的重要指标之一。通过信息和数据采集并传输到信息集成平台，实现设备状态检测、测控和信息交互化，进一步让一次设备智能化，满足整个智能电网的流量、信息流和物业的集成一体化要求。

2.1 开关设备智能化

该110kV变电站部分开关设备主要采用开关本体+传感器+智能元件的方式实现进一步智能化。传感器主要包括FS6气体密度、微水、开关本体放电、电流波形开关的分合、蓄能发动机的打压时间和工作状态，其中开关主要监测参量如表1所示,智能元件包括智能终端设备、连接合并单元、保护、测量和控制装置等。智能元件的监测信息按照DLT860标准连接到综合信息平台，将分析结果上传到主站或状态监测装置。进一步实现了智能化在线检测功能，如开关测量数字化、控制网络、状态可视化、功能集成和信息交互。另外，开关采用隔离断路器，电子式电流、电压互感器套管安装在开关座上，取代了卧式隔离开关的静态侧绝缘子，节省了隔离开关、变电站和设备的集成和共享。每个隔离开关配备有1个状态检测装置，并放置在间隔智能元件柜中。

表1 智能开关主要监测参量

2.2 变压器智能化

该110kV变电站通过采用变压器本体+传感器+智能元件实现进一步智能化。传感器状态采集量主要包括油中溶解气体、油中水分、上层油温、底层油温、铁芯接地电流传感器；智能组件包括本体智能终端、公共绕组合并单元、非电量保护及状态检测IED等。在实际工程应用中，变压器智能组件已集成安装到就地控制柜内，并将信息以DLT860标准连接至综合信息平台。将变压器分散监控系统集成一个中心系统，实现了变压器主要部件集中监控和专家诊断。

2.3 一体化信息平台

通过建立综合一体化信息平台，对变电站全景信息进行统一访问和管理，实现系统层各子系统数据的统一标准化接受和访问，并与调度等其他系统进行标准化信息互交。其中该110kV智能变电站一体化信息平台结构如图1所示。

图1 智能变电站一体化信息平台结构图

2.4 电子式互感器

电子式互感器是变电站重要的电子信息采集设备之一，该110kV智能变电站选取光学电子电流式互感器,其结构如图2所示，它的触点不需要复杂的电源，而且能够动态观测和精确测量电网电流和电压，保证继电保护的可靠性，消除了电磁共振，同时还具有高低压侧较好绝缘性能，并抗电磁干扰，具有经济优势。

图2 光学电子电流式互感器结构图

3 智能变电站的二次设备

该110kV智能变电站二次设备采用集成整合的方案。将多间隔进行同类功能集成，单间隔进行不同种类的多功能集成，同时，采用预制舱二次组合设备，工厂化预制，一体化安装、调试和供货。针对系统设备“三层”集成整合的方案为：过程层合并单元智能终端集成装置采用就地安装；间隔层的多功能测控装置、多合一集成装置、保护测控装置、站域保护装置（冗余保护、后备保护、安全自动、广域保护）、集中保护装置和站控层的一体化业务平台采用预制舱安装。

4 结语

智能变电站是变电站进一步智能化和自动化的技术发展趋势，可以避免传统互感器绝缘、谐振等问题，智能变电站实现了统一通讯标准，增加了高级应用、在线检测、智能告警等功能，为变电站的安全运行提供了有力保障。本文阐述了110kV智能变电站设备智能化中实现硬件扩展灵活、软件逻辑可视的技术，可以为同类型智能变电站的设计提供借鉴和参考。