胡燕+周阳

摘 要：智能变电站是一种高功能变电站，不仅对信息能自动采集、检测、计量，还具有低碳环保、交互性好、高度集成、高度可靠等许多优点。建设越来越多的智能变电站，可以更好更节约能源的供电，操作也比传统的变电站简单智能的多，输送电时也更加可靠安全。文章主要讲述了110kV智能变电站的概念、结构、优点以及它的设计与可靠性。

关键词：智能变电站；设计；可靠性分析

中图分类号：TM63 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）02-0098-02

Abstract： Intelligent substation is a kind of high function substation. It can not only collect， detect and measure information automatically， but also has many advantages， such as low carbon environmental protection， good interaction， high integration， high reliability， and so on. The construction of more and more intelligent substations can better save energy saving power supply， so that operation is more simple and intelligent than the traditional substation， and the transmission of electricity is more reliable and safe. This paper mainly describes the concept， structure， advantages， design and reliability of 110kV intelligent substation.

Keywords： intelligent substation； design； reliability analysis

引言

現在我国的变电站主要有两种，一种是传统变电站，一种是正在兴起智能变电站。现在传统常规的变电站还占据着主体地位，但是和兴起的智能变电站相比缺点就尤为明显了。随着现在信息技术和网络技术的快速发展而出现的智能变电站，加快了我国变电站建设技术的发展脚步，只是当前智能变电站建设技术没有完全成熟，变电站的电网运行还需要优化，本文将对110kV智能变电站的设计与可靠性进行探讨分析研究。

1 有关110kV智能变电站的基本概念

1.1 定义

智能变电站是运用先进数字化信息技术既可以完成自动采集信息、计量信息、检测信息等基础功能，又具有自动控制、在线分析决策、智能调节、协同互动等高级功能，同时具有低碳环保、交互性好、高度集成、高度可靠等许多优点的变电站。

1.2 前景

智能电网建设是符合我们国家发展的电网建设方式，也适合我们国家能源的分布情况。它对于现在无污染高效的太阳能发电、风能发电并网运行的适应性很强；它也能高效大范围地利用能源，目前运行中的智能变电站虽然还不够成熟，但依然是智能电网建设的核心，有着广阔的前景，能高效地实现能源转换。中国、美国、德国、法国、英国等世界强国都很重视智能电网的研究，因为目前的新能源如太阳能、地热能发电和智能电网、智能变电站密不可分，并且互相促进发展。

1.3 体系结构

智能变电站的体系结构由三个层次组成，其一过程层，其二间隔层，其三站控层。过程层的设备组成主要是由一次设备及其所属的智能组件组成。间隔层的设备组成主要是由二次设备组成。站控层主要是由监控通信等系统组成。

（1）过程层。过程层的设备一般都是一对一连接，设备组成主要包括一次设备和智能组件。而智能组件一般由状态单元、控制单元、保护单元、测量单元、计量单元、监测单元中的一个或多个组成。（2）间隔层。间隔层主要是由保护系统、故障系统、录波系统、计量系统等组成。它在站控层监测系统遭到损坏失灵的情况下，还可以独立自主地控制本层的设备运转，是一种二次保护措施。它被安装在每个间隔层的配置接口处，实现使用一个间隔数据后可以再次作用，即在智能传感器、控制器、远方输入输出之间通信。（3）站控层：站控层是由诸如控制系统、站域监测系统、通信系统和对时系统等子系统组成。它的功能必须高度集成化，可以全面的对数据进行采集和SCA-DA（监视控制）、电能量采集、控制保护信息等。

2 110kV智能变电站的主要特点

2.1 智能变电站能实现非常好的低碳环保效果

传统变电站的建设一般对环境造成的是电磁辐射污染。而建设智能变电站时，新型的光纤电缆取代传统的通信电缆，提高了信息传输能力，减少了通信电缆的数量，简化了设计和安装调试；数字量输入输出模块的应用，简化了硬件系统；电子式传感器取代传统充油式传感器，增强观测的可控制性。无论哪种改善和取代，均降低了原始能源的损耗，提高了能源之间的转化率，降低了建设成本，虽然在某种程度上还是会对环境造成一定的影响，但相比于传统变电站，极大程度上减少了对环境的不良影响。

2.2 智能变电站具有良好的交互性

无论是传统的还是智能的变电站，都需要有一定的交互性，只不过智能变电站相比于传统变电站得到了极大的提高。它能对信息进行采集和分析，进而精准可靠的回馈给电网，并且与电网的上级控制系统互动，确保电网能安全、有效、稳定的运行。

2.3 智能变电站具有高度可靠性

在满足电能质量的基础上，客户使用电能的最基本的就是安全、可靠、稳定。智能变电站相比于传统变电站不仅具有极高的可靠性，而且还具有自我诊断、自我恢复的功能。这样的功能在很大程度上能减少变电站故障的发生，并且在故障发生时进行自我快速诊断、处理，极大地减少了故障所造成的影响，实现电网的高质量运行。endprint

2.4 智能变电站具有高度集成性

高度集成也就是说智能变电站能有效地把最近发展迅速的通信技术、虚拟电厂技术、信息传感技术、计算机技术和微网技术等高度融合，使其数据的采集和处理更加简单精确。

3 关于110kV智能变电站的设计与可靠性分析探讨

3.1 智能化一次设备的使用

智能化一次设备是110kV智能变电站中最基础的元器件，根据短板效应，整个变电站系统的智能化程度取决于一次设备的智能化水平，由此可见，关于智能化一次设备如何选择就极为重要了。在这里介绍两种智能化一次设备，智能断路器和电子式互感器。什么是智能断路器？就是从字面意思上说智能的断路器，把现代的电子技术和智能控制结合起来组成执行单元，从而取代传统的机械手动开关和继电器。什么是电子式互感器？就是采用光纤进行通信传输的互感器。由于傳输的是数字信号，相比于传统的互感器它更不容易受到外界的干扰更加的可靠有效。它分为两种，一种有源，另一种无源。无源电子式互感器无源电子式电压互感器利用Pockels电光效应或基于逆压电效应或电致伸缩效应被测信号，频率带范围广体积小安装更为简单，有源互感器是把传统互感器输出的电流电压信息数字化处理后利用光纤与测控保护装置通信联络。因此无源比有源更为可靠。

3.2 网络化二次设备的使用

二次设备的网络化即主要利用IEC61850标和网络通信技术实现信息传输的网络化，保证智能变电站的全景监控。

（1）网络化站控层设备的使用。站控层是由控制系统、站域监测系统、通信系统组成的。其设备的网络化是结合已经智能化的设备元器件，制造出一个无人值班的监控室，从而实现网络控制及智能管理的目的。因此它可以对间隔层和过程层智能控制管理，甚至对整个智能变电站设备全景监控与网络管理。（2）网络化间隔层设备的使用。间隔层主要是由保护系统、故障录波系统、调度自动化系统、计量系统等组成。它在站控层监测系统损坏失灵的时候，还可以独立自主地控制本层的设备运转，是一个二次系统的保护措施。它被安装在每个间隔层的配置接口处，实现使用一个间隔数据后可以再次作用，即在智能传感器、控制器、远方输出输入之间通信。而且在间隔层的各个设备之间也安装了智能变电站通用协议，可以完成自我监测的工作，也可以自我解析数据及传输数据至站控层。（3）网络化过程层设备的使用。设备组成主要包括一次设备和智能组件。而智能组件一般由状态单元、控制单元、保护单元、测量单元、计量单元、监测单位中的一个或多个组成。其设备一般都是一一对应搭配连接的，过程层就如同智能变电站的过渡层，只不过其设备之间同样安装了变电站通用协议，不仅可以完成自我检测发现故障，而且可以将一次设备采集到的数据共享给二次设备，真正实现一次设备状态监测技术与二次技术的融合，实现信息共享畅通。经过总接线端口的一一对接后，智能变电站的继电保护装置可以与站控层终端通信。

3.3 可靠性分析探讨

110kV智能变电站的可靠性主要取决于电气一次和二次系统运行的可靠性。从系统工作的可靠性来说，系统是如何工作的，很明显智能变电站系统依靠智能化网络进行工作。其网络结构采取一种既独立又互补的网络拓扑结构，分别应用于站控层和过程层。采用这种结构对于通信非常有利，天然的分割了变电站和监控中心的通信路线。从设备工作的可靠性来说，智能化一次设备是110kV智能变电站中最基础的元器件，整个变电站系统的智能化程度取决于一次设备的智能化水平，智能断路器和电子式互感器又是智能化一次设备的重要组成部分，换言之，设备的可靠性取决于智能断路器的可靠性和电子式互感器的可靠性。智能断路器把现代的电子技术和智能控制结合起来组成执行单元，从而取代传统的机械手动开关和继电器。其智能诊断为系统故障的预防提供了保障，比传统机械操作机构的断路器更为可靠。电子式互感器采用光纤通信，比传统的数据传输抗干扰能力强，其寿命更长更稳定，这两者确保了设备运行的可靠性。因此，110kV智能变电站相比于传统变电站更加可靠。

4 结束语

经过上述分析探讨，虽然当今智能变电站的建设还不够成熟，技术不够完善，但是其发展前景广阔，未来必将成为变电站的主流。给广大人民带来更好、更稳定、更有效的电能供给，促进我国经济的发展，提高人民的生活质量。

参考文献：

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