220kV智能變電站設計及可靠性分析

李宛潼

摘 要：隨著社會的飛速發(fā)展與電氣設施的普及，原有的老舊電力系統(tǒng)已經很難滿足當前人們的日常使用強度，甚至頻繁出現老舊電網崩潰的事故發(fā)生，不但造成了諸多企業(yè)的財產損失，更對城市居民的使用日常有了嚴重的影響，所以新的城市電網建設相對于城市發(fā)展迫在眉睫。本文針對如何加強城市電網做核心論題，并將智能變電站的概念融入城市電網的建設中，分析可行性的同時并對尚且存在的問題提出一些建議。

關鍵詞：智能電網；變電站設計；可靠性

中圖分類號：TM63 文獻標志碼：A

城市電網的發(fā)展一直是我國經濟建設的基礎，隨著用電設備的普及同時對全國各地的電網要求也日益加劇，一方面加重了電網方面管理負擔，更導致電力系統(tǒng)超負荷運轉，為使用上埋下了深深隱患。再者電力資源的運轉直接影響到環(huán)境資源的消耗，依照現如今可持續(xù)發(fā)展觀為前提理念來說，無法做到節(jié)能減排和綠色發(fā)展便注定被社會發(fā)展所摒棄，故而新型智能變電站的發(fā)展是我國基礎建設必然趨勢。

1 智能變電站的概念

城市電網的鋪設離不開變電站的輸配與統(tǒng)籌，只有變電站的正常運行才能夠將用電以安全的形式輸送到城市的每一處，而智能化這一概念的產生，源自于城市所面臨日益匱乏的用電需求壓力，為滿足區(qū)域電網與新能源的大規(guī)模接入，自然針對變電站這一核心的處理效能進行更高的規(guī)劃。

所謂智能變電站的定義在于將設備與國際接軌，將信息智能化的發(fā)展應用在電網領域的管理上，從而將高效、穩(wěn)固和集中的目標運用到可持續(xù)發(fā)展的理念中，用以塑造更加智能化的設備頂替原有變電站平臺的落后與低效，最終依靠科學的手段將控制管理與理性分析應用在城市電網的鋪設上。

相較于傳統(tǒng)的變電站設計，智能變電站有更加完善的操作性能與信息共享的憑條，同時對于線路梳理也有著非?？捎^的優(yōu)勢，滿足城市電網數據實時性的同時更有眾多未來發(fā)展的可能性，從而真正將自動化科學管理運用到生活中。

此外，從現有情況來探究，智能化變電站讓電力的統(tǒng)籌更有效率，非常明顯地對設備有事故方面預估，不但保障了城市基本用電的需求，更減少了因為斷電而導致的經濟財產損失。而針對信息的共享方面也有別于傳統(tǒng)變電站，通過智能化的統(tǒng)籌可以將圖像與環(huán)境等信息更加及時地輸送給必要單位，使得站點信息的傳輸更加富有效率且安全可靠。同樣自動化的變電站操作模式，也可以減少變電站在工作過程中的風險，更可以通過數字化的信息為維修人員提供更加確切的數據預警，從而提高了城市電網的穩(wěn)定性。

2 智能變電站的構建

如何構建智能變電站對于設計與規(guī)劃行業(yè)屬于一個新的領域，根據當前國際已有的智能變電站作為參照標準共分為3個部分。

2.1 過程層

主要通過電子互感器以及智能單元、智能以此設備等智能組件組成，同時還包括變壓器、電流互感器、斷路器、電壓互感器以及隔離開關等組成，同時還有一些其他的智能電子裝置，過程層主要利用電子式互感器以及智能化變壓器實現開關智能化控制。

2.2 間隔層

主要由以太網串聯起來的二次設備如RCS保護設備、RCS測控設備以及IED監(jiān)測功能設備組等組成。間隔層通過數據鏈接，再作用與一次設備上，從而實現傳感器、控制器以及遠程輸入信息之間的通信。

2.3 站控層

站控層主要有工作站、運動站以及監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、站域控制系統(tǒng)以及時鐘系統(tǒng)等組成，以實現對全站設備整體監(jiān)控和數據實時采集、能量反饋信息采集以及變電站保護管理控制等。 基于以上3個結構層次的相互組合，避免了因為二次接線所導致的事故發(fā)生概率，與此同時更增強了用電過程中的穩(wěn)定性，使之安全系數大大提升同時，更對數據的準確與實施性提供了保障。

3 220kV變電站智能化設計

3.1 一次設備的智能化

220kV智能變電站的一次設備智能化應該按照實際需求進行調整應用，并在綜合變壓器內采用電子式傳感器，通過光纜將傳感信號輸送到控制單位，從而達到多方面聯合形式聯動，有效縮短智能變電站因為故障而導致的維護周期，同時更可以針對閉合環(huán)回路進行更精確的控制，實現從電路控制到一次設備智能化的統(tǒng)籌過程，最終確保電力系統(tǒng)的安全運行。

3.2 二次設備智能網絡化

（1）站控層設備的網絡化

在原有站控層管理的基礎上建立一個自動化監(jiān)控室全程監(jiān)控智能變電站的運行，結合變電站智能化的設備將智能控制和自主管理變?yōu)楝F實，同時工作人員在站控層設備中也能夠得到良好的工作環(huán)境與更加科學化的操作模式，方便了管理智能變電站的設備同時，更提高效率為城市電網的穩(wěn)定性提供了保障。

（2）間隔層設備的網絡化

間隔層涵蓋了監(jiān)測、計量、錄波和保護系統(tǒng)等多方面操作組成，所以在整個系統(tǒng)操作中占據著非常重要的地位。所以在間隔層的監(jiān)控系統(tǒng)失效后，必須仍能夠滿足獨立監(jiān)控本層其他設備的職能需求，故而必須設置專門獨立的控制設備與保護性設備，且全面覆蓋于間隔層的區(qū)域，確保實時監(jiān)測與間隔層的設備正常管理。

（3）過程層設備的網絡化

過程層中的設備有相互的獨立性與關聯性，故而在運行中非常復雜，所以在此處必須著重強調設備的過渡與自我監(jiān)測的效能，這樣才能夠實現設備獨立自檢的可能性，免去了人工檢查的繁瑣，同時，更能夠通過科學手段將設備的采樣信息共享到其余多個設備中進行統(tǒng)籌，并在變電站通用協議的范圍內，簡化管理人員與系統(tǒng)數據的工作流程。

3.3 智能變電站設計中涉及的關鍵技術

（1）電子式互感器

電子式互感器是智能變電站重要的技術環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)電磁式互感器由于其成本高、絕緣復雜精度低不適用于智能變電站中。其暫態(tài)輸出電流的畸變可能導致電網運行的安全性受影響，同時PT也會由于電磁諧振而產生過電壓，使得電氣設備無法正常運行。而電子式互感器具有抗電磁干擾性強，測量精確、頻率響應范圍寬、不會出現PT諧振和體積小的優(yōu)勢，使得電子式互感器得以廣泛應用于智能化變電站中。

（2）智能化開關

智能開關是利用計算機技術、電子式互感器以及電力電子技術將信息技術與傳統(tǒng)的高壓電器設備組合起來的智能化高壓電器。智能開關是有微機控制的，其執(zhí)行單元為電力電子器件，智能開關可以測量大量的數字量和模擬量信息，其控制裝置必須就地安裝。具有的功能包括：智能感知，波形精確控制的跳、合閘角度和時間，故障預報，運行狀態(tài)的智能化評估和監(jiān)測，專家人工智能判定和信息網絡化共享。

結語

國家的發(fā)展離不開城市電網的發(fā)展，只有電力穩(wěn)定且滿足當前日常生產與生活的需求，才能夠保證城市經濟的穩(wěn)步提升，而智能變電站是我國現如今著重開發(fā)的新型項目，也是未來變電站發(fā)展的必然趨勢，所以熟知這一新型技術的同時將它合理運用在城市電網的鋪設中去，才能夠替換掉傳統(tǒng)變電站的工作模式，從而在信息化時代中更科學地進行管理，提高電力系統(tǒng)對城市基礎建設的可靠性，并逐步走入到日常生活中去。

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