浅谈110kV智能变电站设计及其可靠性分析

陈方龙

摘  要：变电站是连接智能电网进行发电、输电、变电站、配电、能源使用和分配的关键。它还支持智能电网电压传输，发电设施的大规模接收和分配，智能电网功率流、信息流和业务流。

关键词：110kV;设计;可靠性

中图分类号：H251.3文献标识码：A

引言

目前，变电站想要有效的实现系统内各种信息相互交织、设备自动监测、信息有效管理功能等，就必须及时的应用人工智能技术、计算机技术、网络技术、通信技术以及传感器技术等对各种数据进行采集、传输以及分析，以此在监控中心建立一个高效率的监测管理平台对系统运行状态进行实时监控。

1.智能变电站继电保护简介

传统的变电站需要依赖人工操作进行系统的维修和检测，造成了一定程度的人力资源浪费且工作效率低下，也给变电站的长期稳定运行带来了困难。与传统变电站相比，智能变电站具备较大的优势。智能变电站继电保护设备能够有效减少人为操作误差带来的安全隐患，应用电子科技设备来保障电力系统的安全。智能变电站继电保护装置还能实现对变电站运行状况的一体化管控，及准确分析人为失误或外界条件变化等引发的故障，在智能化系统的合理安排下有效处理故障，并将故障参数及时传递给施工单位，实现智能变电站的网络节点上进行实时监督。

在智能变电站继电保护设备在开展继电保护时，其主要的工作原理是变电站运行出现故障时会引发电流突增、电压骤变、运行频率降低或温度及瓦斯的温度同时升高等情况，相关参数超过了继电保护的额定值。此时，继电保护设备会及时发出跳闸指令或报警信号。电流值和时间值是跳闸指令发出的2 个参考依据，如果电流值是跳闸的性质，那么跳闸速度将会与电流值上升速度成正比。当时间值是跳闸的性质时，跳闸指令会在故障电流值高于整定值后发出，暂停变电站运行，从而更好地保护变电站。利用继电保护设备保护智能变电站，可以提升变电站供电的可靠性，提升设备的可用系数，延长设备使用寿命，促进企业的经济发展。智能变电站在运行时需要合并单元、电流互感器、智能终端、交换机和通信网络等组分协调配合，共同保障智能变电站的平稳运行。

2. 110KV智能变电站的设计

2.1 初级设备的智能

110kV变电站的设计应结合设备的实际运行情况，主变压器采用电子传感器，电子传感器的主要功能是传输来自光纤的信号，通过连接磁性光学玻璃和光纤，可以缩短维护周期。另外，可以实现闭环控制。功能更加精确，动态性能也相应提高。

2.2二次设备的网络化

110kV 智能变电站系统结合了光纤设备。此外，我们还集成了自己的分布式控制系统以实现安全控制，变电站控制设备网络建立在无人值守的变电站监控室中，充分利用智能变电站设备来实现变电站系统的智能控制和管理。

3. 对110kV智能变电站的设计以及对其可靠性进行分析

3.1 智能变电站调试流程

（1）组态配置。所谓的组态配置，是整个智能变电站相关系统设计中的环节，在图纸的引导下，对变电站内 IED设备涉及到的 ICD 文件进行實例化操作，并合理设置成 SCD文件，此项工作基本都是在系统集成人员完成之后，再经由设备使用者确认。（2）系统测试。开展此项工作的目的主要是保证设备功能以及性能指标的准确性，其中，相关调试实验包括装置单体型调试、变电站诸多分系统调试等。（3）系统动模。一般情况而言，实行系统动模主要是为了对继电保护等系统的可靠性进行验证，此项试验中涉及到的一次接线操作，要尽可能和实际工程保持一致。（4）现场调试。进行现场调试作业，重点是为了保证系统与设备的现场安装准确性，主要涉及到回路、相关通信链路的检验与传动等试验，并且设备各项辅助系统也要在此阶段实现合理调试。

3.2异常状况下的继电保护系统运行维护

在异常状态下到继电保护系统故障问题主要分为智能终端故障、间隔合并单元故障以及交换机故障等。并且，随着智能变电站规模的不断扩大，各种新设备的加入使继电保护系统运行维护的难度提升。纵观继电保护系统的各类故障，间隔合并单元故障可以说是其发生频率最高的故障之一。因此，继电保护系统运行维护工作需要加强对间隔合并单元故障的处理，确保故障发生原因分析的科学性。例如，如果在双套配置的间隔中，合并单元出现故障，相关人员在处理故障时应该及时退出间隔与故障合并单元对应的保护出口压板，还需要退出与故障合并单元相关的母线保护装置。例如，如果在单套配置的间隔中出现合并单元故障，相关工作人员应该及时断开间隔单元电源开关，并退出运行，有效保障继电保护系统的正常运行。

3.3母线保护配置方案

现阶段，我国针对智能变电站继电保护技术措施提出了具体的要求，在母线保护配置过程中，必须要采用光纤作为保护配置方式，以此才能有效地实现连接线缆直接采样、直接跳闸方式的目的。这种母线保护配置方案是单套配置，采用光纤在很大程度上能够有效地接收到对母线进行保护时采集的电流信号以及开关量信息信号等，相关工作人员再对其详细的分析，能够将这些信息有效地传输到各个间隔之中，以此实现间隔的正常运行。母线保护配置方案的主要工作方式是：第一，充分的了解和掌握每一个智能开关的工作状态，继而有效地在GOOSE网络上下发相关的报文任务;第二，MU充分的利用GOOSE网络将报文传输到各个间隔之间，以此有效的达到母线保护的目的;第三，在进行母线保护的过程中将每一个间隔的采样信息都详细的收集起来;第四，当母线区域发生故障时，母线保护就将GOOSE报文相应的发送到该区域。

结束语

综上所述，与国外相比，中国一些智能变电站的理论和方法还处于较低水平，但这带来了挑战和影响，包括对传统变电站的影响，计算机保护系统和自动控制系统提出了挑战。我国的智能变电站的建设和持续发展需要漫长的过程，其实施也是需要细分的过程。近年来，日本在智能变电站的开发和研究方面取得了一些突破和进步，并逐步建立了标准体系，为将来的 110kV 智能变电站的发展奠定了基础，它可以建立良好的基础，并保证传输网络的运行。

参考文献：

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