110kV变电站智能化改造的研究

李俊良 刘奇 张婷婷

摘 要：智能变电站是组成智能电网的重要节点，具有符合IEC61850标准、一次设备智能化及二次设备网络化的特征，且与常规变电站相比，具有维护简便性、系统经济性及可靠性的优点。为此，文章结合实际案例，浅析110kV变电站的智能化改造。

关键词：110kV变电站；智能化改造；一次设备；二次设备

1 案例介绍

某110kV变电站属于综合自动化变电站、地区终端無人值守变电站。自2001年建成投入使用以来，此变电站已投运14年。为了适应地区经济的发展，需对此110kV变电站进行智能化改造，即更换站内低可靠性的设备，以提高变电站运行的可靠性。10kV采用中性点通过消弧线圈接地，同时配有2台布设在2段母线上的消弧线圈装置，详见表1。此110kV变电站属于户外AIS变电站，站区北侧以软母线半高型方式布置有110kV配电装置；站区中央户外布置有2台变压器；站区南面2层电气综合楼的底楼为二次设备房及10kV配电装置室；二楼为二次设备室、电容器室及辅助房间。根据该110kV变电站的实际情况，为了适应地区经济的发展，现决定对其进行智能化改造。

表1 某110kV变电站的建设规模

2 110kV变电站的智能化改造

2.1 一次设备的智能化改造方案

2.1.1 电气主接线

此110kV变电站属于地区终端无人值守变电站，站内共有2台容量为50MVA的变压器；电源端采用双回110kV进线；110kV系统采用内桥接线。10kV系统共设12回出线，同时配有4组容量为4800kvar的电容器，具体分布在主变低压2段母线上（母线之间用分段开关连接），以用于无功补偿。依此情况，此次改造决定保留原有的接线方式，仅以中置式程序化开关柜替换10kV开关柜，同时换掉110kV隔离开关。

2.1.2 一次设备的选型

（1）110kV隔离开关的选型。此110kV变电站内的110kV隔离开关共有10组，且仅主刀实行电动操作或地刀实行手动操作；仅站内断路器实行遥控操作或隔离开关实行现场操作。根据《变电站智能化改造技术规范》及《无人值守变电站和监控中心技术导则》的规定，此110kV变电站需具备顺控功能、地刀需具备电动操作功能，以满足遥控条件，从而提高变电站户外操作的可靠性及安全性。从技术层面来讲，虽然该110kV变电站所用的隔离开关尚未到运行年限，但与现在的产品相比，其综合性能却相当低下，因此决定不采取大修部分构件的方式，即整组更换掉隔离刀闸的主、地刀。总之，整组更换隔离开关的方式对实现设备可靠性的提高、设备运行维护工作量的减少及设备全寿命周期成本的降低具有重要作用。根据此110kV变电站一次系统的配电型式，决定进行下列改造，即110kV隔离开关选取双柱水平旋转式；主、地刀实行电动操作及遥控操作。

（2）10kV开关柜的选型。此110kV变电站的10kV开关柜选用的是老式GGX型固定式开关柜，此种开关柜的旋转式隔离开关操作机构具有可靠性低、操作隐患多、易卡涩及运行维护难度高的缺点，因此与变电站的智能化发展要求极不适应。为此，根据此次智改的停电条件，决定同时实行技改更换，以减少停电时间及节省资源。此外，本工程属于改造站，即10kV配电室空间具有较大的裕度，因此决定选用铠装中置式开关柜，同时在柜内配备真空断路器。开关柜的智能化技术分为二次回路智能化、在线监测功能两类。该110kV变电站的智能化改造应以常规中置柜为基础增加智能化功能，以提高设备运行的安全可靠性及维护控制的简便性。根据上述两种智能化技术的具体特征，本工程决定将重点落在“控制智能化”上，即断路器的手车、地刀均设电动机驱动装置，同时在开关柜内试验断路器手车，如此断路器手车在工作位置与隔离位置之间可实现电动推移，且地刀可实现电动操作；在开关柜上增加一体化装置的顺控功能，以实现10kV开关柜运行-热备用-冷备用-线路检修的一键式远方操作，从而提升开关设备的自动化程度。此外，通过加装传感器与监测单元配合来实现开关柜的在线监测功能。根据反事故的相关要求，大电流柜的温升监测有待加强，即将红外在线测温装置装设在主变进线柜及母线分段上。除上述内容外，一次设备还需加装状态监测单元，此乃一次设备智能化改造的重要内容，但限于篇幅，本文不做详细阐释。

2.2 二次系统的智能化改造

2.2.1 主变压器保护配置方案的甄选

智能化变电站对继电保护配置原则的确定过程，应对继电保护的“四性”、过程层合并单元及智能终端的配置、二次设备的布置方式等进行综合考虑，同时根据《智能变电站继电保护技术规范》的要求，该110kV变电站具体采用下列变压器配置方案：主变保护选用2套集合主后备功能配置。在低压侧，2套保护的范围均取自该侧开关CT的合并单元，因此低压侧合并单元应采用双套配置；在高压侧，第1、2套保护的范围分别取自套管流互的合并单元、内桥开关与进线开关流互的合并单元，因此110kV进线开关、内桥开关及套管的合并单元全部采用单套配置。

2.2.2 综合自动化设备中的配置

变电站层的主机兼操作员站、高级应用平台、远动主机及故障录波与网络分析一体化装置全部采用单套配置，同时主机兼操作员站及高级应用平台均加装UNIX操作系统。该110kV变电站采用间隔式的保护测控一体化装置，即110kV线路间隔（配置1套测控装置）、110kV内桥间隔（配置1套保护测控一体化装置）、主变间隔（配置2套保护：高压侧差动电流配置接套管CT的保护测控一体化装置）、110kV母线设备（共用1套110kV公用测控装置）等。110kV线路、母线PT、内桥、主变均间隔配置1套智能组件，以实现各间隔常规CT的数字化测量及开关与刀闸设备的控制网络化，同时在主变10kV侧采用智能组件双套配置，且将其安装在10kV开关柜上。站内站控层与间隔层分别配置1台MMS网用中心交换机（100M、22个电口、4个光口），以实现在二次设备室内接入站控层及间隔层设备，同时与10kV配电室交换机经光缆实现连接。过程层配置4台宽带GOOSE交换机（100M、9口），且与MMS网用中心交换机组成一面柜。二次设备室内及通向户外的网络通信介质分别采用屏蔽双绞线、光缆，而采样值与GOOSE等采用光纤实现信息传输。除此以外，该110kV变电站自动化系统也配置有时间同步系统、电子式全光口电能表及电能采集装置，以支持站内电能数据的远传。

3 结束语

文章根据此110kV变电站的实际情况及智能化变电站的改造要求，分别就站内一次、二次设备提出了具体的智能化改造方案。研究表明，本次智能化改造对提高此110kV变电站的效能具有重要作用，从而推动地区经济的发展。

参考文献

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