智能变电站设计与应用

智能变电站设计与应用

发表时间：2020-09-15T14:58:43.720Z 来源：《建筑实践》2020年12期作者：黄晓明

[导读] 智能变电站是我国电力电网的发展主要方向，随着我国智能技术的不断成熟

黄晓明

山东泰开电力建设工程有限公司，山东泰安 271000

摘要：智能变电站是我国电力电网的发展主要方向，随着我国智能技术的不断成熟，智能变电站建设也取得了日新月异的成就。在经济迅速发展的今天，人们对电力供应有了更加苛刻的要求，智能变电站必将发挥更加重要的作用。智能变电站设计人员通过不断优化配置方案，提升了智能变电站系统自动化调试功能，使其运行更加安全与稳定。由此可见，加强智能变电站的设计，提高其智能调度能力和运行安全稳定性，对电网及社会的发展都有着十分重要的意义。

关键词：智能变电站；设计；应用

1 智能变电站的结构及优势

1.1 智能变电站的结构

智能变电站主要由站控层、间隔层、过程层这三部分构成，并且通过光缆紧密连接，共同为变电站的安全稳定运行发挥作用。

1.1.1 站控层

站控层是智能变电站的子控制系统，是智能控制系统关键部分。站控层包含通信系统、控制系统、自动化与对时系统，能够完成整个变电站设备的测量与控制，并且能够自主进行数据采集、设备监控和处理工作，进而保护变电站稳定运行。另外，站控层能够自动完成闭锁操作功能，通过对电网系统的实时控制，可以做到检测问题所在并及时进行解决。

1.1.2 间隔层

间隔层是能变电站的过渡层，它位于站控层与过程层之间，所以它在智能变电站中起到一个承上启下的过渡作用。间隔层包含故障录波、继电保护装置、测控装置等二次装置，主要作用是数据的搜集、合并与处理，并将处理好的数据传输给过程层。同时，间隔层还能控制监测自身和过程层的设备，对通信设备起到很好的保护和控制作用。

1.1.3 过程层

过程层是智能变电站的终端，其大部分由智能化的一次设备和智能组件组成。通过这些设备和组件，智能变电站实现了电能分配、变换、测量、控制、保护等相关功能。

1.2 智能变电站的优势

智能变电系统以其独特的功能和特点获得了广泛的应用认可，其优势主要体现在以下几方面：首先，智能变电系统按照先进的站控层、间隔层、过程层进行设计，排布科学合理，具有良好的安全性与稳定性，符合电力系统建设中IEC61850的建模标准。其次，变电站各智能系统、设备之间的交互，实现了变电站网络化发展，有利于电力调控。最后，智能变电系统能够实现设备的检修与维护，节省了人工作业的参与，提高了电力企业的供电质量和效率。

2 智能变电站设计原则

随着科学技术的发展和发展水平的提高，智能变电站的应用得到了迅速发展。因此，在变电所设计过程中，应根据设计原则进行改进和实施。一是充分考虑国家制定的政策法规，确保变电所设计符合电力行业标准，符合国家法律法规和电力运行要求，确保人员安全运行和供电可靠性。在达到设计质量的基础上引进先进的设备和技术，可以提高电力系统的整体水平。其次，随着现代技术的发展，应积极应用自动化技术，提高变电站的自动化水平。考虑到节能、环保、成本和维护管理等问题，将可持续发展理念完美融入变电站设计中，并得到贯彻和严格执行。最后，变电站的建设需要消耗一定的土地资源，对周围环境和人员也会产生一定的影响。因此，根据施工现场的实际情况，设计人员将环境保护等问题纳入设计工作中，以确保参数满足标准规划的要求，并在此基础上进行施工。

3 智能变电站设计的相关问题

3.1 智能变电站系统优化设计

智能变电的交换机站控层有交换机、过程层以及间隔层交换机3种，变电站在设计的时候，将站控交换机和其他远动通信设备组柜，间隔交换机、过程层交换机按照电压分级才能进入到组柜，按照智能变电站的设计规范，主变各侧独立配置两台交换器，变电站的站控层、间隔层和过程层使用交换机网络进行通讯。将智能变电站间隔层优化，可以直接将设备与站控层中心交换机进行连接，间隔设置为单星型网络拓扑结构，通过光纤与站控层进行连接。智能变电站用光纤代替了传统的电缆，所以在设计的时候，还面临一些问题。比如，光纤使用位置、光纤备用芯的设置等，光纤配线架的安装与配置必须结合整个变电站的设计方案进行设置，同时，还要考虑到其他控制室的功能，光纤配线架一般根据间隔安装和配置。

3.2 运行管理

按照电网统一调度管理的要求，实现系统的调度自动化的分级管理，便带内战的主变压器、母线、10kV无功补偿等在进行调度的时候，可以采用远动系统配置的方案，结合智能变电站的自动化系统，进行信息的统一采集和分析，通信工作站负责总调度中心的远动信息，采用非PC结构，双套配置，实现智能变电站的远动功能，满足电网调度中可靠性的要求，实现无人值守的监控中心的传输需求：采用开放式分层分布式网络结构，由站控层、间隔层以及网络设备构成，规模性配置站控层的设备，按照工程实际规模配置间隔层；变电站计算机监控系统，采用通信标准统一组网。

4 智能变电站设计涉及的关键技术

4.1 电子式互感器

在智能变电站中，电子变压器是整个变电站的重要技术之一。传统的电磁变压器因其成本高、绝缘复杂、精度低，不适合智能变电站使用，导致输出电流失真或影响电网运行的安全稳定。同时，电压互感器也会因电磁共振而产生过大的电压，导致电气设备的正常使用。电子变压器具有抗电磁干扰能力强、测量准确、频率响应范围宽、无PT谐振、体积小等优点，广泛应用于智能变电站。

4.2 智能化开关

智能开关主要采用计算机技术、电子变压器和电力电子技术，将信息技术与传统的高压电器相结合，实现了高压电器的智能化。智能

开关由计算机控制，控制装置需现场安装。其中，主要功能包括智能感知、精确波形控制跳跃、闭合角和时间、故障预测、运行状态智能评估和监控、专家人工智能判断和信息网络共享。

5 智能变电站的主要技术应用

5.1 监测设备状态的应用

在智能变电站中，能够对电网运行产生的数据、各种装置的故障、信号的回路状态等进行获取，并对获取到的信息进行信息融合。信息融合是指将得到的信息进行分析整理，从而得到有效的信息。

5.2 防误功能的应用

智能变电系统在常规的防误闭锁上新增了防误闭逻辑锁。监控中心通过接收到的命令对远动工作站进行操作实现保护设备和后台逻辑闭锁，进而管理开关、刀闸等设备。

5.3 智能警告和事故分析的应用

前文提到智能变电系统中安装了智能警告和事故分析决策系统，即对故障警告信息进行提取、判断和处理。当出现事故时，智能变电站能够自动感应出，于是会出现警告的小窗口，而且警告信号因重要性不同，会有不同等级的颜色，智能系统会自动检测应发出信号的颜色，将警告的内容，原因等反馈在窗口页面上对从业人员进行提醒。

结语

全球资源、环境和经济问题逐渐出现。随着可再生能源和分布式能源的快速发展，世界各国面临着一系列问题，例如如何获得和充分利用可再生能源，并利用智能技术和手段应对当前的挑战。智能电网是未来能源发展的方向。在智能电网规划的推动下，智能变电站将成为未来下一代变电站的主导力量。为了满足可持续发展的需要，智能电网的积极发展也成为国际力量发展的现实选择。

参考文献：

[1]秦鹏.试析智能变电站的设计及其应用[J].科技创新与应用，2016，（24）：212.

[2]程锦渊.智能变电站的设计及其应用探讨[J].科技风，2016，（13）：5.

[3]周文华.浅谈智能变电站的设计及其应用[J].智能城市，2016，（05）：243.