110kV智能变电站的设计研究

110kV智能变电站的设计研究

刘剑锋

（山西省大同供电设计院山西

【摘

大同037008）

要】智能变电站的产生和发展对传统方式的变电站来说极具挑战性，未来变电站的发展势必以智能变电站相关技术作为依托。文

章阐述了110kV智能变电站区别于传统变电站的特点，通过对站控层、间隔层及过程层各部分的描述来分析设计思路，找出智能变电站设计中的问题并提出相应措施，从而探讨110kV的智能变电站相关方案。

【关键词】110kV智能变电站；

设计研究

智能变电站广泛利用低碳、集成、先进的智能设备而建成，将通

信息标准化及数字化视为基本标准，以信息的自动收集、信网络化、

控制、测量及检测等作为基本功能，同时可以实现按需供给电网从

智能控制、协同互动及即时分析决策等。文章以如而实现智能调节、

今研究较热的智能变电站设备为研究对象，通过与传统方式变电站设备技术作比较，给出了110kV的智能变电站设计方案、提出了调试过程若干意见。

1.智能变电站相比与传统方式变电站的变化智能化一次设备、即智能化开关、光纤类传感器等、网络化二次通信网络(符合IEC61850标准)及自动化管理系统等部分为智设备、

能变电站主要的技术革新之处。如下图所示，给出了智能变电站相比于传统方式变电站的若干变化。

的输入、输出，控制器通信及智能传感；站控层的各项功能高度集

通中，既可以在一台计算机上实现，也能够分在多台计算机中实现。

信网络以IEC61850作为标准，能够满足数据、语音及视频等业务需求，但需要有信息通信系统来支持。

2.110kV的智能变电站方案阐述

110kV的内桥接线为常见智能变电站的主接线方式，它具有能够有效提高智能变电站供电可靠性的优点。以下将从此种接线方式

如下为110kV的智能出发，对110kV的智能变电站方案进行阐述。

变电站监控系统图。

1.1智能化一次设备

智能化一次设备包括智能断路器及数字互感器等。数字互感器

有源两种，无源型数字互感器的主要代表为全光纤式电分为无源、

流互感器，其作用机理为法拉第电磁感应原理，传感介质为光纤，无

另外，无缘型数字互感磁滞后现象及铁磁共振现象，即同步性良好。

器具有体积小、频带宽等特点。而有源型数字互感器能够对各种电流、电压传输信号进行即时的数字化处理，并经光纤等介质传输，从而实现设备的保护和测控。下表将智能变电站与传统方式变电站不同之处进行比较。从表中可以看出，较传统式互感器，数字互感器很多地方均有改进：传输元件及敏感元件均为光纤，维护及安装工作较其他互感器简单，抗干扰能力有所提高，可靠性得到改善。

1.2网络化二次设备及通信网络

智能变电站的网络化二次设备由三层结构组成，即间隔层、过程层及站控层。其中，过程层是一次、二次设备的结合面，协调变电站的电能传输、分配、控制、变换等过程；间隔层用于实现各种信号

2.1站控层

站控层的主要功能是为整个变电站统一建模，并构建统一的信息存取平台，从而建立起统一的信息收集、储存、加工及上传平台，

稳定、可靠的高级应用数据。获得高效、2.2间隔层

间隔层由保护设备、记表和测控仪器各个部分组成。通常，由于110kV供电方式为辐射式，因此往往仅在分段处设置内桥保护系统，以随时测控电流，而不在进线侧设置保护。另外，可采用主变保护测控方案，即主后备保护测控装置通过点对点测试电流、电压及刀闸、智能终端断路设备的相关状态，来实现即时过流复压保护及差动主保护，当GOOSE接口向主变智能终端发送跳闸命令，智能终端就能够控制主变各侧刀闸的闭合过程，紧接着，跳闸命令等相关信息能够通过另外的独立GOOSE接口发送至110kV的GOOSE网。

2.3过程层

过程层包括智能终端、互感器、合并单元等部分。过程层及间隔层的相应设备均通过点对点及网络式的通信方式相连接，凭借光纤等传输媒介进行信息传输。110kV变压器通过本体智能终端、变压器及智能组件来实现相关设备的智能化；开关智能化的实现归结于智能终端、GIS(互感器)开关及智能组件共同协作。

3.智能变电站设计中存在的问题

3.1数字式互感器存在按照私有规约输出数据的现象当数字式互感器按照私有规约输出数据时，会带来电压、电流互感器匹配困难的问题。经过研究，此种状况的解决方案为：首先将

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电压式数字互感器的输出信号与相应厂生产的合并单元相连，然后再以标准格式接入电流式数字互感器。然而，这样做可能导致合并单元数目的增加，从而增加组柜体积；在电压输出过程中增加了一定的中间环节，带来延时问题使得电流与电压不同步；另外，也容易发生商家推诿责任的现象。

3.2桥接线的扩大受保护装置、电压互感器的影响

数字式电压互感器的信号输出要按照一定的要求进行。鉴于110kV的变压站只能采用扩大的内桥接线方式，而2号主变电压互感器的信号从6路中输出，2路信号输出至末端合并单元，与1号

2路的输出信号则与3号电压互感器并母线的电压互感器并列，

列，这就给生产厂家提出了一定的设计要求。如下图所示。

201304

总结：

如今，尽管智能变电站相关理论仍旧处于相对较新的阶段，但

自动化控制系统及一次设也给传统方式的变电站计算机保护系统、

备带来了严峻挑战，智能变电站无疑将成为未来变电站的发展方向及最终趋势。这就要求110kV智能变电站能够在更加纯熟的技术基础上，逐步增加设备兼容、自动化综合能力，从而实现应用的稳定性的提高及关键技术的突破。电

参考文献：

[1]王雁雄;;新加坡智能电网技术对大理智能电网建设的启示;战略性新兴产业的培育和发展--首届云南省科协学术年会论文集[C];2011年.

[2]任晓;方春恩;李伟;余建华;母秀清;侯祥玉;;电阻分压式电子式电压互感器的研究[J];变压器;2010年04期.

[3]李伟;尹项根;陈德树;陈卫;张哲;聂一雄;韩小涛;谢彬;;基于Rogowski线圈的电子式电流互感器暂态特性研究[J];电力自动化设备;2011年10期.

[4]王仁祥;王小曼;;终端用户分布式新能源接入智能配电网技术研究[J];电气技术;2011年08期.

作者简介：

刘剑锋,男，1979年7月25日生，本科学历，工程师，从事电气电力通信设计。一次、

保证了电路的高精度。（3）为了消除传统电路的检波误差我们使用了24位高精度A/D

转换器对调制波直接进行采样，Σ-Δ

型A/D转换器的单位冲击响应稳定时间很长。电

●

（上接第218页）

了系统的温漂增益误差。从系统上分析电路结构非常简单只有一级增益放大，如果电路采用传统交流结构的多级放大其增益误差将会更大，本电路简化增益设置级数并配合双通道比值的方法，将电路的增益误差降到了原来的1.6%，相比于多级交流放大则误差降低更多。

结论

本二氧化碳检测电路结构非常精简，可以极大地降低电路的固定误差和漂移误差，其主要创新和关键点为：

（1）采用模拟开关进行信号切换，共用放大电路消除了传统双放大电路由于器件差异和温升不同带来的通道增益匹配误差。

（2）AD8552温漂误差只有最大0.04uV/℃，在0~50℃工作范围内误差不超过1uV，整个电路的温漂误差不超过-80dB，电阻与A/D转换器的增益温漂误差可以通过双通道比值得到极大地衰减，

参考文献：

[1]杜鹏，谭秋林，薛晨阳，等.吸收光谱型气体红外传感器的设

2008年，第6期.计与实现[J].仪表技术与传感器，

高明，汪桂霞.一种驱动和调制红外光源的新设计[2]王青松，

[J].西安工业大学学报，2008年，第3期.

[3]张军辉，董永贵，王东生.非调制型NDIR传感器及其信号处理方法的改进[J].清华大学学报（自然科学版），2008年，第48卷，第2期:189-191.

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