浅谈智能变电站的优点及其优化设计

袁芳　赵宇红　唐健　陈冬

摘 要：统一坚强智能电网是一个坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的现代电网。智能变电站在智能电网建设中是衔接发、输、变、配、用和调度六大环节的重要环节。智能变电站对比常规变电站具有很多无法比拟的优点，智能变电站的发展必将代替常规变电站。为了体现国家电网“两型一化”的建设目标，推进新一代智能变电站的发展进程，優化智能变电站的设计是很有必要的。

关键词：坚强智能电网；智能变电站；优点；优化

智能变电站是采用先进、可靠、集成、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和检测等基本功能，同时，具备支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策和协同互动等高级功能的变电站[ 1-2 ]。

1 智能变电站对比常规变电站的优点

1.1 电缆通信被光纤通信取代

智能变电站中为节约二次电缆，同时使二次系统的布线更加的清晰和简洁，采用光纤通信取代电缆通信的方式。因为光纤通信取代电缆通信有很多明显的优势，不仅可以减少通信过程中的电磁干扰，在继电保护装置正常工作时，不会因为电磁干扰而导致继电保护装置的误动作，可以提高其通信的可靠性。而且光纤通信对于采集到的信号，是通过数字信号的形式将其传输到后台主机的，这样更加确保了其通信的可靠性。

1.2 电子式互感器的应用

传统的互感器具有磁饱和问题严重、二次线圈不能开路以及二次线圈不能短路等问题。电子式互感器绝缘结构简单、低压侧无开路高压危险、数据传输抗干扰能力强、电流互感器频率响应范围宽、没有磁饱和问题以及铁磁谐振现象、体积小、重量轻。在智能变电站中，对于一个电压等级，电子式互感器使用一台就可以同时实现在线监测、保护以及计量等功能。可以最大程度地减少一次设备的投入，减少变电站的占地面积和设备的维护工作量。此外电子式互感器的高低压侧是完全电气隔离的，因此可以避免二次侧出现过电压的现象，提高其供电的可靠性。

1.3 智能终端的应用

在智能变电站中智能终端与一次设备采用电缆连接，与保护、测控等二次设备采用光纤连接。智能终端能够接收保护跳合闸命令、测控的手合/手分断路器命令及隔离刀闸、地刀等GOOSE命令，还具备跳/合闸命令输出的监测功能。当智能终端接收到跳闸命令后，可以通过GOOSE网发出收到跳令的报文，智能终端的告警信息通过GOOSE上送。智能终端的应用可以减少二次电缆的敷设，简化主控室的控制设备。

1.4 合并单元的应用

智能变电站中应用了合并单元在，可以使系统设备得到简化以及提高信息传输的可靠性。合并单元MU（Merging Unit）是智能变电站特有的功能单元，其主要作用是接收并處理电流、电压信号以及实现独立采样的电压、电流信号的同步。合并单元对整个通信系统具有十分重要的作用。

1.5 高级应用

智能变电站对比常规变电站的核心区别就是高级应用功能。智能变电站除有信息采集、测量和保护控制等基本功能外，还有顺序控制、远程浏览与智能告警、数据辨识等高级应用功能。

2 智能变电站的优化设计

2.1 电气主接线

在满足供电可靠的前提下，采用简洁的主接线方式，最大程度的减少一次设备的投入，达到智能变电站资源节约型、环境友好型的建设目标。电气主接线优化后可以减少智能电子设备（Intelligent Electronic Device，IED）的使用，相应的减少了网络交换机的投入，建筑面积和占地面积以及现场安装工作量也会相应的减少。

2.2 GIS设备的选择和配置

在土地稀缺的大城市建设智能变电站，为使其具有可观的经济效益，并最大程度地节约土地资源，同时保证供电的可靠性和安全性。对GIS紧凑型和小型化设备的选择，可以有效的减少配电装置室的建筑面积和整个变电站的占地面积。

2.3 电气总平面的布置

本着出线方便，节省投资的目标，电气总平面的布置尽可能的紧凑合理。对于框架式并联电容器装置，由于其占地面积比较大，投资也不够经济，所以可以研究更加紧凑的布置方案。目前有工程采用三相叠装的总体结构，较常规方案大大地节约了占地面积。

2.4 高压设备智能化需要解决的问题

虽然电子式互感器和传统的电磁式互感器相比具有很多优越性。但是目前电子式互感器产品成熟度欠缺，制造技术不够成熟以及性能评价体系不够完善。在实际运行中，电子式互感器运行故障频发，可靠性、稳定性状况不佳，尤其是在超高压和特高压等级中，可靠性不高。智能变电站中部分互感器仍采用常规互感器，通过常规互感器配置合并单元来实现信息就地化。为了着力解决电子式互感器现存的一些问题，需要研究更加科学、更加有效的智能化方法。

3 结语

与常规变电站相比，智能变电站更加的节能和环保、结构紧凑、自动化水平高。从《电力发展“十三五”规划（2016-2020年）》中可以看到，特高压输电以及智能电网成为“十三五”规划的重大项目。智能变电站支持分布式电源的接入，因此必须在功能集成、配置优化、经济可靠以及安全稳定运行中达到更高的要求。在保证供电可靠的同时，减少工程投资，全面推进我国智能变电站的建设。

参考文献：

[1] Xiaoping Yang， Xianfeng Duan， Yanli Bai. Asymmetrical Voltage Dip Ride-through Enhancement of Directly Driven Wind Turbine with Permanent Magnet Synchronous Generator[C].Sustainable Power Generation and Supply，2009：1-6.

[2] Wenliang Wang， Baoming Ge， Daqiang Bi， et al. Energy Storage based LVRT and Stabilizing Power Control for Direct-Drive Wind Power System[C].2010 International Conference on Power System Technology （POWERCON），2010：1-6.

作者简介：

袁芳（1989-），女，汉族，湖南邵阳人，硕士，研究方向：电力系统及其自动化。