110kV智能变电站电气自动化设计

娜孜依努尔·宝旦

（昌吉职业技术学院 新疆维吾尔自治区昌吉回族自治州 831100）

随着我国科技的进步和工业与居民用电的需求的提高，电网的智能化发展与变电站的智能化转变能够进一步的提升人们的用电质量，为工业的进步和经济的发展提供良好的用电保障。变电站的智能化转变，能够更好地应用到信息网络采集变电站的整体运行数据，并通过计算机软件来对相关的变电站运行数据进行分析，能够起到对变电站的测量、监督和保护作用，最终使变电站的整体运行呈现稳定可靠的形式。而110kV变电站是整个电力系统中进行智能化转变的重要部分，在110kV变电站向智能化变电站进行转变时，变电站的电气自动化设计就能够实现节约人力资源的目的，实现人力资源的合理配置。并且智能化的变电站还能够通过自身的自动化系统能够在人员的操纵下自动化的进行对电压的合理变换，合理的配置电能，并且对整体的变电站运行情况进行合理的控制，使得变电站的运行更加高效。因此，我们必须要对智能变电站的电气自动化进行科学合理的设计和研究，才能够在逐渐的探索和试验中找出一条完美的110kV智能变电站电气自动化设计之路，完善和提高我国的智能变电站电器自动化的设计水平，为我国经济腾飞打下基础。

1 智能变电站的基本内涵

智能变电站主要是通过将变电站的各种设施，与计算机网络技术相结合，并通过各种智能设备来进行组合和整理，进行智能化控制电站的电力系统，实现将变压器和每个等级的电压电网的有机融合，最终达到合理的对电能的输送和调配，并与其它的智能变电站形成一个有机的、智能的供电体系。智能变电站由数字化变电站演化而来，是一种新形式的变电站，它能够实现电力系统的智能化和自动化，电力系统根据变电站的工作需求，达到对电网的实时控制和在线决策，是我国的电力系统的未来发展趋势。

110kV变电站在我国的电力系统之中较多，且覆盖的面积也较广，因此110kV智能化电站的自动化设计关乎着我国的国家电网的运行质量。通过110kV智能化电站自动化设计的研究和发展，能够使企业的生产成本得到下降，提高企业的整体竞争能力，促进我国经济的发展。为此，我们必须对110kV，智能变电站进行电气自动化设计，才能够确保变电站能够保持稳定的运行和高效的工作效率。

2 110KV智能变电站的特点

2.1 实现了通信标准化

110kV智能变电站实现了智能变电站的通信标准的统一，目前110kV智能变电站的网络通信标准是IEC61850。并且智能变电站的网络架构必须要使用高速以太网，其传输的速率必须大于100Mb每秒，且每个设备都要配备与其自身对应的通信接口，并且要严格的遵守中国的IEC61850的相关规定。而在网络架构的逻辑功能方面，要通过占控层，间隔层和过程层三个部分来组成全站的网络。其中，占空层的网络扑拓结构为单星型，主要使用常规工业级的工作组网络并结合相关的交换设备来组成占空层的单以太网。对于常规的110kV电网系统来说，一般是采用光纤来进行占空层的网络接入，而在110kV智能变电站的自投网络中，需要使用的网络交换设备是常规工业级的。在GOOOSE的控制网中，使用的是IEC61850的工业级网络交换设备，以构成与主变相对应的控制网。其中，需要采用GOOOSE技术来为相关交换设备提供支持。而过程层的网络主要包括SV和GOOSE网，并且这两种网络需要保持物理独立，网络扑拓结构都成星型。在进行双重化保护时，过程层的网络也需要配置双重化的，其在继电保护点对点直跳、直采等情况时，需要保证上述两个过程层网络处于安全独立状态。通过实现110kV智能变电站的国际通信标准统一，使得该通信标准能够对智能变电站系统进行定义，便于利用这一通信标准来连接不同的变电站的电气设备。最终达到让不同厂家，不同品牌的电气设备都能够相互配合、信息共享、相互操作，对于变电站运行的通信效果有着相当强大的增强作用。

2.2 实现了状态的可视化

状态可视化是指智能变电站通过内部的电气设备可以轻而易举地对变电站的运行状况进行实时的监测，并通过将电气设备监测到的变电站的运行数据传输给相关的专业分析系统，来更好地运用相关参数及时的检测智能变电站内的运行故障和内部存在的潜在运行故障。通过这种方式，利用计算机网络技术和相关的传感器设备，能够极大的减少智能变电站的故障几率，也减轻了智能变电站内部的工作人员的工作强度，使得智能变电站的人力资源得到更加合理的配置。智能变电站可以通过状态可视化的特点，对存在问题的电气设备进行及时的检修，让检修的工作人员能够更加有针对性的进行设备的检修，降低电气设备的维护成本和不必要的检修，减少因电气设备故障引发的停电的事故。最后使得，国家电网的整体运行更加稳定，能够更好的保障人们的生活用电和工业用电。

2.3 实现了功能一体化

功能一体化特点在110kV智能变电站中主要体现在以下几个方面：首先是集中化的系统功能，该功能可以通过全景数据的采集，来实现防止智能变电站操作人员错误操作和检测设备实时状态的相关功能。特别是在使变电站采用了国际通用的通信标准IEC61850后，智能变电站开始逐步的实现了其自动化系统的管理，所以能够在自动化管理系统之中实现系统功能的集中操作和控制，简化了工作人员的操作步骤，增加了工作效率。其次，是集成化设备的功能，这项功能通过应用了数字化测量和网络化的控制，实现了采样模块儿和I/O接口的简化，通过这种方式，能够直接强化智能变电站的逻辑计算功能。就像保护监控一体化装置就使用了集成化设备的功能，就是凭借数字化测量和网络化的控制来实现的。最后就是互动化信息的功能，控制顺序能够实现就地顺序控制，并且能够进行对变电站的远程监控。它能够实现间隔层的设备状态的检查和转换，并且能够进行开关柜等相关的操作。且无功自动分析控制电压能够，通过与智能变电站的自动化控制系统相互融合，及时的采集相关的变电站的运行数据，并通过计算机软件的运算得出优质的方案，有效的实现电压和自动化的无功控制。

3 110kV智能变电站电气自动化设计

3.1 智能化一次设备设计

智能变电站的一次设备主要是数字传感器和智能断路器，其主要的作用就是来进行变电站的运行的检查和保护。在对一次设备进行设计时，我们需要将其更加智能化，使一次设备智能化得到延伸。对于一次设备的智能化安装，设计人员可以根据具体的情况和需求来灵活的采取安装方式，可以使用内或外化的形式来，进行一次设备的智能化延伸。给更加智能化的一次设备在电力运行稳定的情况下设置相关程度的界限，当数据超出界限时，能够让工作人员得到及时的通知，或者使其内部能够自行的进行简单数据的分析和判断，及时的止损，防止出现更大的危害。智能化一次设备能够使其拥有更好的应用性和适应性，更好的保障智能变电站的稳定运行，为智能变电站的进一步自动化控制打下基础。

3.2 PLC设计

PLC由于其抗干扰能力强、可靠性高、经济性价比高且安装较为简单，使得在110kV智能变电站电气自动化设计中PLC的应用非常普遍。PLC控制系统能够通过梯形图编程或者是指令形式对110kV智能变电站进行实时的监督和控制，能够有效的让智能变电站平稳安全的进行运行，进而促进电气自动化设计的实现。因此，PLC系统的设计对于智能变电站，电气自动化设计非常重要。同时，为了保障PLC系统的正常运行，防止PLC设备出现损坏而导致的自动化功能故障，应该采购监控设备的2/10的备用PLC设备，对损坏的PLC设备进行及时的更换和处理，提高110kV智能变电站整体运行的可靠性和稳定性。

3.3 组态软件的设计

组态软件的核心内容主要是控制系统的控制界面的设置，优质的组态软件通过软件的界面设置能够，更好地发挥出自身应有的效用，更直观的显示出智能变电站的各部分运行状态提高工作人员的工作效率。主要是在进行PLC的配置工作之后，通过将组态软件与PLC进行连接，实现用组态软件进行PLC的状态和程序的设置，使其能够相互衔接和融合，更好地发挥其自身应有的作用。组态软件在进行设计时，要做好相关的界面和操作动画，并建立相关的监控数据库，做好应有的数据分析功能和报警功能，才能够更好的促进智能变电站的电气自动化。尤其是组态软件的报警功能，对于110kV智能变电站的正常运行来说非常重要，如果智能变电站存在着某些异常情况，那么根据PLC和相关的传感器反馈出来的数据，就可以及时的进行有针对性的排查和处理，才能够更好的保障变电站的运行稳定。最后，在进行组态软件的设计之后，还需要进行组态软件操作说明书的撰写，只有清楚明白的撰写操作说明书，才能够更好的为操纵阻态软件的工作人员给予相应的指导，使其不会由于不懂得组态软件的使用而造成智能变电站的运行失常。

3.4 PLC与组态软件的通信设计

PLC和组态软件的通信设计十分必要，但是在现实情况中，可能会有相关的工作人员没有能够很好的了解相关的组态软件和PLC之间的协议。那么在必要的情况下，相关的工作人员可以直接在PLC之中进行网络编程的设置，来实现二者之间的相互沟通和通信。为此我们可以看出，在110kV智能变电站自动化设计之中，相关设计人员应该重视一次设备和PLC的设计，使其能够更的进行相关的通信和数据交换，保障其能够正常的进行数据的传输，才能够实现智能变电站的电气自动化。同时，智能变电站的相关工作人员也需要进行技术的培训，及时的和自动化设计人员进行沟通，了解其设计的相关技术标准，以便能够更好地对建立的110kV智能变电站进行使用。

3.5 直流系统设计

直流系统在110kV智能变电站的电气自动化设计之中是重要的组成部分，它影响着整个智能变电站的电气自动化效果，如果其设计质量不好，那么整体的智能变电站的电气自动化质量就会降低。因此，在进行直流系统的设计之中，设计人员需要根据实际情况来进行直流系统的构建，应该采用一体化的电源设备来进行直流系统的建造，这样才能够更好的提高直流系统的整体可靠性和安全性。其次，在进行直流系统的设计和构建时，电源的选择应该包含多种电源如380V/200V交流电源，逆变电源等。并且在一体化电源系统的构建之中，设计人员还需要进行中间的交流充电单元、交流、配电单元、ats双电源转换开关的相关方面的考虑才能够进行具体的一体化电源系统的构建。直流系统的一体化电源系统需要采用分层分布架构，各功能测控模块采用一体化设计、一体化配置，各功能测控模块运行工况和信息数据采用标准规约接入一体化信息平台，电源各子单元分散测控和集中管理，实现对一体化电源系统运行状态信息的实时监测。最后，直流系统的蓄电池容量需要保证其能够按照两小时事故放电的时间来来进行蓄电池的存放。通过这种方法，我们能够得出整体的蓄电池容量大约在100至200AH，而这就要求每组蓄电池都应该通过103或104个不设专电池的阀控式密封铅酸蓄电池来组成，且其存放的位置应该与其他变电站二次设备共同存放在变电站的控制室之中，并不需要进行蓄电池式的单独设计。

3.6 图像监视和安全预警系统设计

图像监视和安全预警系统主要是为了进行110kV智能变电站的正常安全防范的工作。智能变电站的正常稳定运行，需要不受外界的打扰，如果有人蓄意破坏或者有动物慎进入110kV智能变电站的内部，那么很可能就会造成智能变电站的内部出现故障，无法保证自身的稳定运行。图像监视和安全预警系统的设计，可以将红外线和探测器等相关的探测装置安放到110kV智能变电站的四周，使其时刻保持着警戒状态，提醒工作人员是否有外来人员或动物进入到安全范围内，让工作人员有时间进行驱赶和劝离。其次，在110kV智能变电站的入口和控制楼的四周，可以安放监控摄像头来观察是否有异常情况，并且应该安排安保人员进行监控室的值守，防止异常人员和异常情况，对110kV智能变电站的正常工作进行破坏。在外部安放摄像头不足以保障其智能变电站的正常，安全还需要在内部的控制室，蓄电池室等各个重要的装置区安装摄像头，以保证没有人在内部进行智能变电站的破坏，使智能变电站出现运行故障。然后我们还要防止自然灾害对智能变电站可能造成的损害，如火灾和雷击等相关自然灾害对智能变电站造成破坏，智能变电站的内部应该配有完善的消防设施和避雷装置，防止自然灾害的降临。最后，设计人员要确保便集中控制中心和调度室都能够传输报警信号到安全保卫部门，能够做到及时的通知安全保卫部门清除相关威胁智能配电站安全的隐患。

4 结语

综上所述，110kV智能变电站是国家重要的电力保障设施，其承担着维护国家电网的稳定和安全运行的基础功能。随着我们国家的经济日益发展和工业体系的不断完善，我国的用电需求也在激增，这极大的考验了我国电力供应的稳定性和安全性，且同样是我国变电站的重要考验。为了适应国家现代化工业发展的需求，110kV智能化变电站的产生和发展是属于顺应时代潮流的产物，它能够更好地维护我国的电网运行稳定，合理的配置电力资源，节约人力，使我国的工业体系和居民生活得到更稳定的发展。电力的稳定关乎着国力的稳定，110kV变电站的自动化进程关乎着国家的发展，也越来越受到人民群众的关心和关注。而110kV智能变电站电气设备自动化设计人员需要严格的按照相关的设计要求和标准进行实际的勘察和精密的考量，从多角度入手，才能够使110kV智能变电站自动化技术和主流的应用技术相结合，使其在科学合理的状态下提高自身的效率，保障智能变电站的整体运行稳定。同时，变电站工作人员也要熟悉相关的工作要求和标准，提高自身的职业技术素养，做好110kV智能变电站的维护和使用。只有各方一起努力，实事求是，稳步发展，才能够用科学合理的方式提高整体的110kV智能化变电站的自动化建设质量，为我国的经济发展和社会进步提供充足的电力。