智能变电站技术关键点及优化方案

武丽燕 郭倩倩 蔺红霞 秦慧敏

摘要：智能变电站是目前最为先进的变电站。智能变电站技术是变电站自動化技术发展中具有里程碑意义的一次变革，对变 电站自动化系统的各方面将产生深远的影响。在系统可靠性、经济性、维护简便性等方面均比常规变电站有较大提升。本文 浅析智能变电站技术关键点及优化方案。

关键词：智能变电站技术；关键点；优化方案

中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：2095-3178（2018）06-0116-01

引言

智能变电站是建立在IEC61850 标准和通信规范基础上，能够实

现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。智 能变电站采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站 信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动 完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可 根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同 互动。

1 大庆油田第一座智能变电站的结构

1.1设备布置

合并单元MU（MergingUnit）：对一次互感器传输过来的电气模拟

量进行合并和同步处理，并将处理后的数字信号按特定格式转发给 间隔层（保护测控等）设备使用。智能终端ST（SmartTerminal）：进行 实时数模及模数转换，实现对一次设备的控制、信号采集等功能。 本次设计变电站的 110kV、35kV 侧、主变保护及综合测控均采用数 字化设备，采用电磁式互感器经合并单元采样方式；6kV采用常规微 机保护设备。

1.2网络布置

整站网络建立在IEC61850通信技术规范基础图1数字化保护装

置连接示意图上，采用分层分布式系统，网络结构由站控层、间隔 层和过程层组成。过程层SV/GOOSE、站控层 MMS 网络完全独立，装 置采用独立的数据接口接入不同网络。其中，过程层SV/GOOSE 网各 电压等级需独立，主变 SV/GOOSE网可独立或接入最高电压等级。

2 智能变电站的主要技术特点分析

2.1一次设备主要内容介绍

高压智能设备也是智能设备的另一种称呼，更是构建智能电网

的重要环节，也因为其具备的特殊性和传统的电网之间存在明显的 差别。智能电网当中的智能变电站会利用传感器来实时监控运行状 况，使电网设备实现自动化、可观测以及可控制的目标。在我国所 颁布的相关文献当中一次设备给出了专门的界定与规定，因此在一 次设备的实际应用当中需要以这些既有的规定作为前提，再开展一 体化设计，主要包含以下内容：（1）需要完成高压设备以及相关部件、

传感器、执行器等一体化设计，从而实现控制和监测目的。（2）需要 将高压设备、互感器、断路器等进行一体化设计，减少智能变电站 的占地面积。（3）在智能组件当中，需要进行计量、控制、测量和保 护等，以此为基础开展一体化设计，完成一次和二次设备的融合设 计。

2.2智能设备与顺序控制

对智能化的设备进行一系列的操作时，适宜采用顺序控制，这

种控制方式的优势在于可以满足无人值班以及区域监控中心站管理 模式的要求，可以接受来自监控中心、调度中心以及后台所发出的 各种指令。当设备出现突发故障时，可以进行紧急断电处理，拥有 良好的图形界面设计，可以同时满足近端和远端的可视化操作技术。

2.3智能变电站应具备的高级功能

（1）对智能变电站的设备实现广泛的在线监测，能够让设备的

检修更加科学合理，也可以有效的获得电网运行状态数据，实现对 二次设备状态特征量的有效采集。但目前的技术水平不足以实现对 变电站内所有设备实行在线监测，因此对变电站内的主要一次设备 实行在线监测比较切合实际。例如：主变、HGIS/GIS、避雷器等设备。 （2）信息融合的目的是对信息获取、信息表示及信息内部联系进行综 合处理和优化的技术。多信息融合技术的含义是指通过对信息进行 多角度处理，进而得到各种信息的内在联系和规律，利用这些最终 实现信息优化。对设备进行状态监测，可以及时获得被监测设备的 状态信息，相关人员结合所获得的信息，如所检测设备的参数、结 构、运行状态以及运行信息等，可以对监测设备的寿命进行评估。

（3）智能预警及智能处理。在智能变电站的监控系统上安装智能预警 及事故信息综合分析决策系统，可以实现信息分类及处理，并能够 提取故障报警信息，帮助相关人员对故障发生原因进行合理判断。 利用变电站逻辑以及推理模型实现对预警信息的分类以及分类处理，

相关人员通过对变电站运行状态进行在线分析和推理，可以针对变 电站的异常提出进一步的解决措施，也可以为主站提供智能预警， 并为主站分析解决故障提供一定的数据支持。

3110kV智能变电站技术关键点

光缆设计。除线路保护专用通道外，站内宜采用多模光纤，选

择光纤纤径时需由数字化保护厂家确认。站内光缆宜采用非金属加 强芯光缆，这种光缆相对柔软，便于施工敷设。站外宜采用铠装非 金属加强芯阻燃光缆，当采用槽盒敷设时，宜采用非金属加强芯阻 燃光缆。每根光缆宜备有2～4芯，光缆芯数宜选4、8、12 和24 芯。 其中，电流、电压、跳合闸控制回路等需要增强可靠性的接线，应 采用相互独立的光缆，其余起始点相同的光缆宜整合。（2）控制电 缆设计。主变非电量保护由本体智能终端实现，根据规范要求，主 变及电抗器非电量保护应采用电缆直接跳闸，应敷设本体智能终端 至主变各侧智能终端的跳闸控制电缆，此处与其他光缆跳闸回路有 所不同。母线 PT合并单元已经具有电压并列功能，但是只能通过光 口传输给数字化保护和数字式电能表使用。如果站内仍使用电子式 电能表，需要另增设电压并列装置，三相计量电压通过控制电缆传 输至电能表。（3）虚端子设计。在传统的微机保护中，互感器二次 输出及一次设备开关量通过控制电缆接入端子。由于 GOOSE、SV 输 入输出信号在网络上传输的变量与传统屏柜上的端子存在对应关系，

为了形象地理解和应用这些信号，将其称为虚端子。IEC61850建模 标准虽未明确规定二次虚拟回路的建模方法，但标准中规定可以在 逻辑节点的Inputs（输入）部分绑定外部信号，虽然包含的信息有限，

但仍能满足虚拟二次回路的应用，包括配置全站 SCD、统一映射等 应用。

4 优化方案

4.1设备布置优化

根据用户单位要求，110kV 智能组件未安装于一次设备控制柜

内，独立组柜安装于一次设备控制柜旁，造成保护柜与控制柜之间 连有 14 根控制电缆，增加了施工工作量，也不便于日后维护检修。 根据规范要求及国家电网运行经验，可以采用以下两种设备布置优 化方案。方案一：将智能组件安装于一次设备控制柜内，控制及采样 回路采用内部配线方式，用光缆与保护设备连接。方案二：将智能组 件和保护装置全部安装于一次设备控制柜内，控制及采样回路采用 内部配线方式，数字化设备间采用跳纤连接，柜体宜采用加宽型。

4.2光缆部分优化

为满足施工单位提前申报材料，光缆全部采用 4 芯。虽然增强

了接线可靠性，但在非重要接线中（组网、对时等）造成光缆过多， 增加了敷设工程量。在今后的设计中，应根据实际情况整合光缆， 减少施工敷设工程量。

结语

智能化变电站的系统可以将变电站的多个一次设备信息进行收

集，并利用智能化的组件对其进行综合处理。我们根据大庆油田 110kV 该变电站的设计经验进行总结，提出相应的优化方案，减少 了施工和维护的工作量，也为智能变电站建设提供了经验。

参考文献

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术，2017（12）：156-156.

[2]梁飞宇.关于智能变电站及其技术特点分析[J].电子测 试，2015（13）.