110kV智能化变电站的电气系统设计

石玉琛

摘 要：在110kV智能化变电站中电气系统是其中的主要因素，其与电能传输效率有着直接的关系，对电力系统运行稳定性有着一定的影响。因此在进行110kV智能化变电站建设的过程中应充分的做好规划及计划工作，并加强电力系统设计工作，在此基础上来提升电能转换功能，并充分的利用新能源。同时，在110kV变电站中应用智能化技术可以实现各项工作的自动化控制，同时可以进一步提升电网智能调度的管理能力，确保电力系统可以安全可靠的运行。

关键词：110kV智能化变电站;电气系统;设计

1智能化变电站特征

①一次设备智能化。大量应用于变电站内的电子互感器，为一次设备智能化奠定了基础。智能化的电气设备主要包括电子式互感器、智能组件等设备。同时，在一次设备内集中了继电保护、在线监测等二次设备。②二次设备网络化。变电站内的二次设备间的通信实现网络化，抛弃了I/O模式，不仅能够保证通信可靠、數据资源共享，而且可以对电力系统实现动态监视，及时处理突发状况。③信息交互标准化。目前智能变电站自动化领域中IEC61850规约是主要标准，其在智能变电站建设中起到了指导性作用。在IEC61850规框架下能够实现各种厂家设备间无障碍的通信，建立统一的信息模型，实现不同系统之间数据及信息的实时交换。

2 110kV智能变电站电气系统设计

2.1 110kV智能化变电站电气一次设计

2.1.1设计特点

①智能化变电站中模拟数据数字化是主要技术形式，具体的说在进行设备检测与控制时可以对操作仿真参数进行转换，利用数字信号传输信息数据。②网络控制技术是智能电气一次设备应用过程中的关键技术，此设备在运行的过程中可以通过网络信息的传递来完成，因此应最大限度的提升网络控制系统操作能力，确保其准确度。③在进行信息传输过程中使用智能设备，这样可以直接反映出设备运行的真实情况，同时可以将网络中的数据及信号向控制系统反映出来并对其进行分析，在对数据进行分析后，将所得到的结果作为信号是否下达给主要设备的依据，以此来实现与系统的互动。

2.1.2电气设备的优选

智能化变电站电气一次设计最重要的环节就是选择合适的变压器。变压器的选型必须符合实际的用电需求和供电参数。可以从这2个方面来考虑，首先对变电站的地理位置进行分析，然后对放置变压器的位置，进行环境，容量，构造，性能，以及冷却设备等多方面进行配置。其次，在选择变压器型号时应将无励磁调压、有载调压等作为依据。最后，对电力系统标准及规定进行充分的了解却把其符合电力系统要求，并以此来选择电气设备的性能，例如，绕组数、相数等。另外，还要对绝缘水平进行检测，达到标准以后才能投入使用。

2.1.3接线设计

智能化变电站一次设备设计过程中应充分考虑电气主接线设计问题。在设计智能化变电站电气主线设计时应对不同的因素进行充分的考虑，例如智能化变电站建设规模、电力设备容量及设备运行负荷等进行充分考虑。智能化变电站电气主线设计应满足不同方面的要求，但是最主要的是满足使用过程中的灵活性可靠性，以此来利用主接线来处理突发情况，从而提升其应用能力与使用便捷性，最终提升其运行效率。从现阶段来看我国智能化变电站电气主接线设计方案主要包括：单母线接线、单母线分段接线、双母线接线和双母线分段接线。如下图所示。

2.1.4防雷、照明设计

在智能化变电站正常运行时，对雷电方面的处理十分必要。尤其是南方很多地区，全年阴雨气候较多，所以在进行变电站电气一次设计时一定要做好防雷避震的措施。具体设计的时候，屋顶部分可以采用镀锌扁钢的接地方式，同时还要和主接地网进行连接，可以更好的实现接地保护。水平防雷的系统中，雷电侵入后会在变电站设备中产生电压，通常可以采用ATP-EMTP对最大过电压进行计算，根据数据对避雷器等设备进行合理的配置，来减少站内的设备遭到破坏。另外，照明也是变电站内很重要部分，对于照明的设计，不仅要满足日常的需求，还要做好突发事故情况下有充分的照明条件。

2.2 110kV智能化变电站电气二次设计

2.2.1操作系统的电源设计

110kV智能化变电站操作系统中的电源主要利用了二次系统中的不同设备来提供电能，比如控制设备、检测设备等。在110kV智能化变电站中通常会采用直流电源进行供电，现阶段所使用的电源类型主要包括蓄电池、硅整流电容及复试整流电源等。在设计操作系统电源时应注意电源供电过程中的稳定性与持续性，并确保其容量足够使用，以此来保证变电站出现故障时供电设备还可以正常运行，输送电能。此外，还应确保供电设备的使用性能及使用寿命。蓄电池被广泛的应用到110kV智能化变电站电气二次系统中，也是直流电源主要类型，可以将化学能有效的转化为电能来实现电能的有效供应，在电能供应的过程中其具有非常好的独立性，在电力系统运行的过程中显现出相互间隔状况，当系统线路出现故障时才可以使电能供应稳定，并保证供电效果，但是需要对其进行充电。

2.2.2通信规约选择

110kV智能化变电站内部网络结构主要包括站控层网络与过程层网络，不同的网络通信规约也有所区别，所以选择时也不同。站控层网络汇总通常会使用103通信规约，其属于传统设计类型，虽然其在操作时优势并不明显，但是其并不会使用太多的资金，且对使用环境没有特殊要求，可以将以太网作为通信系统中的基础。此外，还有一种以IEC61850网路为基础的通信规约，其是将网络信息平台作为基础，然后可以针对不同的对象对电气系统进行设计，更是电气系统设计平台的重要形式且实施性良好，但是此种形式在构建时需要较多的资金，在选择过程层网络规约时，因为其网络规约主要以FT3帧格式为主，其主要的优势表现在传输性、延时性及实施性相对较好，因此可以选择使用此项网络规约形式，若对串口通信要求较高，就可以通过插值法来实现同步。

2.2.3智能监控网络设计

110kV智能化变电站网路结构可以分为过程层、架空层及网络层，在对这三层进行设计时应确保设计方案的独立性。110kV智能化变电站电源网络监控设备间时可以整合变电站中不同的电源监控系统，并构建起一体化监控网络体系，以此来对电气二次设备进行监测。集中式一体化电源监控网络体系，其在连接时主要是通过总线来完成，以此来连接各电气系统中的监控设备及电源智能监测模块，其在使用的过程中可以节约设备成本，但是需要监控设备就有较强的处理能力。此外，还应充分利用分布式设计理念来进行系统设计工作，利用总线来设计电源监控模块检测设备，然后利用智能化网络中断来监控设备的实际运行效果，实现一体化监控，此设计方案可以确保监控设备的负荷性并可以控制系统的负荷情况，达到降低符合的目的，但是其需要电气二次设备的量是比较大的，这样在一定程度上也增加了电气二次设备购买资金的使用量，后期维护成本也会逐渐增加。

结语：随着社会经济的不断发展，促进了科技的发展，其中使用智能化技术及智能化设备对行业进行创新已经成为主要趋势。在进行110kV智能化变电站建设过程中电气系统设计是其中重要的环节，在电气系统设计工作时，应充分利用智能变压器进行优化，从而完善电子式电子互感器，最终对电气系统设计方案进行优化，实现智能变电站信息共享，最终促进各种新技术、新产业的发展，同时可以提升电力资源的应用效率，实现智能电网高效发展。