500kV智能变电站的设计思路和建设模式

马龙海

【摘  要】现阶段，我国社会经济水平和科学技术水平显著提升，智能变电站是确保我国城市日常运行与稳定的重要基础，其设计与使用的效果直接关系整个城市的发展。智能变电站的使用可以为人们的生活提供更加便捷的条件。通过相关研究分析，将变电站中的信息转化为数字形式，可以使内部结构更加有序。智能变电站与普通变电站相比，属于一种先进的技术，可以弥补以前变电站中的不足。所以，需要加强对智能变电站的设计与建设质量。因此，分析我国当前500kV智能变电站的相关概述，对其设计思路、建设方法和模式进行探讨，以提高我国500kV智能变电站的总体使用水平。

【关键词】智能变电站;设计思路;建设模式

引言

我们科学技术不断创新发展，社会建设的事业已经广泛开始进行智能化变革，变电站为我国建设事业提供了源源不断的电力资源，因此建立智能变电站能够促进我国变电站的信息化、数字化发展，提升了我国电力系统的信息交互水平。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。

1智能变电站及其架构概述

智能变电站是智能电网的代表，近年来，随着我国智能电网建设如火如荼地开展，智能变电站遍地开花。智能变电站的重要特征在于信息化和自动化，其内部众多的电气设备网络互联，信息能够互操作，能够基于一个友好、互操作、共享的信息网络实时交换站内信息。其中，三层是指过程层、站控层、间隔层，具体如下：（1）过程层。过程层主要是智能变电站内的各个设备，包括各类设备：光电式互感器、智能开关装置、各类中间通信装置（合并单元、智能终端）。过程层用于变电站内的信息采集与控制，以及各类命令的执行。（2）站控层。站控层是整个变电站的灵魂与控制中心，也是变电站的管理中枢，主要实现各类控制信息、通信信息交换以及网络对时功能，完成站内的状态交换，并进行相应的逻辑分析，实现闭锁、跳闸等功能。（3）间隔层。作为三层之间的联系层和过渡层，间隔层主要是指各类二次设备，这一层主要包括各类继电保护和安全自动装置、相应的测控仪表等，来实现保护智能变电站运行安全的功能。

2智能变电站优越性

智能变电站通过采取先进、集成、环保等智能化设备，使得全新信息能够实现数字化传递，建立网络化通信平台，加快信息之间的传输共享，最大程度实现信息收集、维护、控制和监测等功能。此外，能够根据电网实际发展要求展开实施控制，实现智能化调节。对于各项运行故障能够在线决策，加强与相邻电网之间的互动。当前，智能化变电站数字化功能较为明显，能够实现信息数据传输、控制管理数字化，进一步提高数据信息传输过程中的精度，使得智能电网能够有序运行。在原有数字化变电站发展的基础上，显现出在线监测等智能设备的应用价值，有效聚集各项智能化功能，使各个设备有效连接，促进互通使用，提高变电站的应用效率。在数据运行传输和处理过程中，智能变电站能够实现数字化功能，在数据整合、收集、输入和输出中采取全盘数字化形式，有效提升数据精度。此外，智能变电站能够对电网进行实时监测，使得各项智能化设备实现体系化发展。最后，它能使各类信号设备有序连接，从而提升设备的应用价值。

3500kV智能变电站的设计分析与建设模式

3.1500kV智能变电站继电保护配置设计

在500kV智能变电站继电保护配置设计中，为真正实现“可靠性、选择性、速动性、灵敏性”的要求，设计人员必须遵循双重化设计原则，因此220kV及以上电压等级继电保护、网络、相关设备必须遵循双重化设计原则，如使用主后一体化的保护装置、配备没有任何电气联系的2套保护装置等。此外，保护采样及跳闸还需要采用直接电缆跳闸的开出量、SMV网络方式的采样开入量、GOOSE网络方式传输的开入与开出量，500kV智能变电站继电保护配置设计方案质量将由此得到保障。在500kV智能变电站继电保护配置设计中，设计人员需关注GOOSE网与继电保护的配置、非常规互感器与继电保护的配置，常规保护配置方案、集中式保护配置方案的选择也应得到设计人员的重视。作为2种常见的继电保护总体配置方案，常规保护配置方案具备容易实现继电保护过渡优势，但无法较好适应智能化一次設备变革影响属于该方案的不足，而集中式保护配置方案则能够较好适应数字化继电保护配置、智能化一次设备变革，但该方案对保护设备的要求较高，电力企业必须结合500kV变电站实际合理选择继电保护总体配置方案。

3.2智能变电站电气二次设计

进行电气二次规划设计时，需要考虑共享性和唯一性的双重原则。首先，共享性的问题，各类电气二次设备不应该进行数据重复采集，同时，智能变电站内部各类电气二次设备应该信息共享，并基于相同的通信规约，具有良好的互操作性。此外，唯一性，所有的信号和出口均为一对一设计和规划，不可进行重复规划设计。二次设备厂家众多、分类众多，在站内需要进行组屏，需要注意以下原则：适宜采用集中布置的原则，适当进行组合和优化，确立合适的组屏方案;如果应用了户内配电，则配电现场应该安装相应的保护和测控装置，进行就地安装。值得注意的是，根据现行的《110（66）～220kV智能变电站设计规范》，虽然在三层两网上没有差异，但现行规范出台较晚，不少条款在设计规范上与实际建设存在差异，在进行变电站建设时应该充分考虑这些差异。

3.3500kV智能变电站电流互感器绕组配置设计与建设

设计500kV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。

3.4智能变电站电气一次设计

智能变电站的电气一次设备与常规一次设备有所区别，以光电式、光纤为主，智能变电站对电气一次的要求比常规变电站高，同时所需造价更高。在进行智能变电站电气一次的规划时，应充分考虑满足智能化设备、智能组件等与电气一次的集成化，并进行电气一次设备安装、排布、环境的综合评估，实现智能变电站智能化、集成化、一体化的需求。

结语

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。

参考文献：

[1]国家电网公司.智能变电站继电保护技术规范（Q/GDW441-2010）[S].北京：中国电力出版社，2010.

[2]苏和.变电站智能辅助系统的设计与实现[D].北京：华北电力大学，2012.

[3]郑黔仙.浅谈智能变电站的优点及运行维护[J].科技风，2015，（15）：125.

[4]熊泳璇，吴鑫.500kV智能变电站运行与维护管理模式研究[J].科技创新与应用，2015（32）：228.

（作者单位：国网吉林电力检修公司）