500 kV智能变电站的设计思路和建设模式

朱 建

（国网江苏省电力有限公司常州供电公司, 江苏 常州 213200）

0 引 言

随着智能电网技术的应用，我国500 kV智能变电站得到了快速发展。500 kV智能变电站是电力系统的重要组成部分，其设计与建设的目的是对变电站内设备进行控制与保护。变电站设计过程中遵循节能环保、操作简单和经济合理等原则，严格按照国家相关规定进行设计，确保符合电力行业的标准要求。变电设计作为电力系统安全运行的基本保障，对变电运行的水平及质量具有直接影响。设计人员应该重视变电设计中存在的细节问题，避免因考虑不周全造成的系统故障，熟练运用各种方法解决问题，提高变电系统运行的可靠性和安全性，确保我国城市电力系统的稳定运行[1]。

1 智能变电站的概念

城市发展离不开电力能源的支持。因此，需要加强城市电网建设。电网的铺设工作与变电站电能的输送、配置和统筹规划有联系，只有确保变电站的正常运行，才可以将电力能源安全运输至城市的每一个角落。智能化设计和建设理念的出现，主要是由于时代发展与社会能源的供求紧张关系决定的。为实现城市电网的安全运行与电力能源的正常供给，变电站要进行合理规划。智能变电站的具体含义是将变电站中的设备与现代的高新技术相结合，通过信息智能化方式促进变电站的创新与发展，从而保证城市电能的高效、稳定和可持续发展，完成变电站的智能化、自动化和数字化发展，并通过使用科学技术对电网应用进行现代化设计与建设。与传统的变电设计相比较，智能变电站的使用具有更多优势，操作性能更加完善，对线路的梳理也具有便利条件，可为城市电网的数据提供及时性和准确性。因此，智能变电站具有更大的发展空间，可以对生活进行智能化管理。此外，根据现有情况分析，智能化变电站不仅可以保证电力系统的稳定运行，还对变电站设备的稳定运行、减少事故发生概率等具有重要作用。它既保证了城市建设运行中基本电力的能源供给，也减少了由于电力能源问题造成的财产损失。对于变电站信息的共享方面，它也与传统变电站不一样。通过智能化技术的使用，可以将动态运行中的图片与环境信息及时传输给控制中心。变电站的自动化操作方法，既减少了变电站的工作风险，又可以利用数字化信息为维修人员提供准确的预警功能[2]。

2 智能变电站设计原则

随着科技的发展和发展水平的提高，智能变电站的应用得到了快速发展。因此，在变电站设计过程中，要按照原则去完善和落实。首先，充分考虑国家既定的方针和规定，确保变电设计能够符合电力行业的标准，满足国家法律法规和对电力运行提出的要求，确保运行中的人员安全和供电可靠。在实现设计质量的基础上引入先进的设备和技术，可以提高电力系统的整体水平。其次，在现代化技术水平发展下，积极应用自动化技术提高变电站的自动化水平。综合考虑节能环保、成本费用和维护管理等问题，将可持续发展理念完美融合到变电设计中，并贯彻落实、严格执行。最后，变电所的建设需要消耗一定的土地资源，也会对周围环境、人员造成一定影响。所以，设计人员根据建设地点的实际情况，将环境保护等问题融入设计工作，确保各项参数符合标准规划要求，并以此为基础进行施工建设。

3 智能变电站设计涉及的关键技术

3.1 电子式互感器

在500 kV智能变电站中，电子式互感器是整个变电站中的重要技术之一。传统的电磁式互感器使用成本较高、绝缘复杂、精准度较低，并不适合应用在智能变电站中，从而造成输出电流出现畸变或使电网运行的安全性和稳定性受到影响。同时，PT（电压互感器）也会因为电磁谐振而产生过量电压，导致电气设备不能正常使用。因为电子式互感器具有抗电磁的干扰能力强，测量精确、频率响应范围宽，不会出现PT谐振和体积小的优势，使得电子式互感器广泛应用于智能化变电站中[3]。

3.2 智能化开关

智能开关的使用主要通过计算机技术与电子式互感器、电力电子技术等，将信息技术与传统的高压电器设备进行融合，从而实现了智能化高压电器。智能开关是利用微机进行控制，采用的控制装置需要现场安装。其中，主要的使用功能涉及智能感知、波形精确控制的跳变、合闸角度和时间、故障预报、运行状态的智能化评估和监测、专家人工智能判定和信息网络化共享等。

4 500 kV智能变电站的设计分析与建设模式

4.1 500 kV智能变电站电流互感器绕组配置设计与建设

设计500 kV智能变电站的电流互感器绕组时，电流互感器绕组的配置不当易出现保护空白区。如果开关设置采用GIS或HGIS，需要在断路器的两边配置电流互感器。断流互感器的两边还要使用间隔的保护措施与母线的保护区域进行交叉，在断路器的两边间隔保护范围也会出现交叉。如果电流互感器与断路器之间出现故障，交叉保护套会采取相应措施，间隔故障，不会对其他系统运行造成影响。同时，根据各个保护电流互感器不同级别要求，需要保护断路器母线，并且与断路器的保护合并使用，并结合使用一个二次绕组。如果开关设备使用的是瓷柱式断路器，为了减少成本支出，使用单侧配置的一组电流互感器，线路保护、主变保护和母线保护相互之间使用TPY绕组[4]。

4.2 500 kV智能变电站中二次系统的设计与建设模式

智能变电站涉及很多方面，其中二次系统的设计工作非常关键。

首先，自动化系统网络的优化。随着智能变电站技术的普遍使用，每个地区对智能变电站使用的方法存在不同。其中，相同是将光缆集中到一起并组成统一的组网，但组成统一组网不能实现二次设备的网络化与集成化。另外，这种形式的变电站存在很大缺陷，所接电线使用数量较多，电线线路复杂，提高了成本。与传统变电站相比没有明显优势，需要不断进行研究、创新。

其次，二次设备功能整合和配置的优化。在智能变电站技术的应用过程中，会涉及信息化技术与变电技术结合使用，利用信息共享功能实现不同数据的集合化处理，最终实现运输装置的集成化。要建设、完善电力传输过程中的一体化信息网，以逐渐提高变电站技术的自动化应用，利用全部的数据管理对整个二次设备进行监督管理，实现对电路装置的保护措施。通过这种信息一体化的形式，可实现变电传送过程中的运行监督管理、监控和辅助系统的使用，最终做到调控等各部分功能的使用。这种终端智能化装置具有很多优势，既可以实现对电力运输质量的检查，还可以实现对信息传递过程中的逐渐递进，最终实现对二次系统的良好运行。变电二次设计中，对于电气设备、装置设施的选择尤为重要。电气设备选择中，必须确保满足同一级别的电压等级在同等电压条件下实现设备类型一致。

最后，状态监测系统设计的优化。为了保证系统的运行能够得到有效实施检测，需要对其监测的检测系统进行优化处理，确保设计的效果与实用性。第一，结合智能变电站的稳定运行要求，对智能变电站中的辅助系统主机与运行状况中的监测系统实施优化处理，保证变电站可以在综合性强的服务器中使用。同时，二次系统的优化设计过程中需要采取有效的连接方式，以实现变电站的自动化系统与性能可靠的安全隔离装置连接，从而扩大监测系统实践中的监测范围。第二，结合运行状态与监测系统稳定运行的要求，通过计算机三维空间中的模拟分析，对变电站中的主变压器进行性能优化设计，最终实现对系统的有效管理[5]。

4.3 500 kV智能变电站继电保护的设计与建设分析

实际工作中，500kV智能变电站对设备的装置还有一些特殊要求。例如：在直流电源中，使用双重化保护措施与方法，要对合并的单元、交换机和智能终端等进行两组独立的直流蓄电池，保证直流电源的稳定运输，实现双重化的运行发展。针对智能终端方面，每一套智能终端都需要具有较强的交互功能。例如：在进行保护跳合闸工作中，智能终端要接受相应的断路器信息，才能够保证实现断路器的命令，同时完成测控。只有确保智能终端的信息交互作用得到了应用，才可以严格控制断线监视与闭锁功能，最后确保整体运行的稳定与安全。最终，针对压板进行设置。所谓的压板设置是在检修压板中使用硬压板进行，针对主保护与后备保护工作使用软压板，从而实现智能变电站中的远程操控功能。

在500 kV智能变电站继电保护的设计工作与传统的设计方案不同，这一系统的设计特点比较明显。首先，在新的设计方案中，需要对继电保护装置进行网络化发展。其次，整个电力网络系统中的数据信息平台更加规范化、标准化。传统设计中，模拟量与实际的开关量之间的数字化基础，使用二次设备采集光缆，可以有效节约城市电网系统中的有色金属材料使用，节约施工成本。通过500 kV智能变电站继电保护设计方案，能够强化电力系统中层次与间隔层次之间的信息交流，改善原有设计方案中存在的通信问题，降低调试难度与维护难度，从本质上解决了500 kV智能变电站运行中不稳定因素带来的影响，提高了运行的安全性和稳定性，为社会与城市的发展提供了重要的电力能源支持。

5 结 论

随着社会经济的发展，人们对电力能源的使用规模与使用的安全性能要求越来越高。智能变电站中的继电保护与安全影响整个电力系统的运行，为了确保城市电网的安全和运行稳定，需要在智能变电站的设计与建设工作中，提高设计水平与建设技术，保证整个电力系统安全运行[6]。