110kV智能化變電站建設(shè)技術(shù)研究

摘 要：隨著科技時(shí)代的到來，智能化設(shè)備在各個(gè)領(lǐng)域也得到了廣泛應(yīng)用，無論是生活中還是工作中，智能化技術(shù)隨處可見。而110kV智能化變電站就是依靠先進(jìn)、可靠、環(huán)保、低碳的智能化設(shè)備進(jìn)行各項(xiàng)功能的運(yùn)作，其運(yùn)作原理是通過全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化等作為依據(jù)，將自動(dòng)完成采集信息、測量、保護(hù)、檢測等一系列基本項(xiàng)目。然而現(xiàn)階段在110kV變電站中智能化的應(yīng)用依然存在一些問題，間接影響變電站各項(xiàng)功能的運(yùn)行。本文通過對110kV智能化變電站的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行簡要分析，并闡述了智能化在110kV變電站建設(shè)中的重要性，最后提出幾點(diǎn)改善智能化變電站建設(shè)中的相關(guān)問題分析。

關(guān)鍵詞：110kV變電站；智能化；網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；建設(shè)技術(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.09.131

智能化變電中承載著網(wǎng)絡(luò)連接、電能傳送、電壓變換及綜合調(diào)整等作用，雖然供電企業(yè)在普通變電站中的建設(shè)與數(shù)字信息化方面取得了顯著的效果，然而在110kV變電站智能化建設(shè)中依舊存在諸多問題，這也是相關(guān)技術(shù)維修人員需要進(jìn)一步研究和探討的共同話題。

1 110kV智能化變電站的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)

1.1 110kV智能化變電站的特點(diǎn)

智能化變電站的特點(diǎn)主要包括一次設(shè)備智能化、二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化、全站信息數(shù)字化、信息標(biāo)準(zhǔn)化共享、全自動(dòng)化運(yùn)行控制以及高級(jí)應(yīng)用的互動(dòng)性。而一次智能設(shè)備包括電子式電流感應(yīng)器、全光纖式電壓互感器、合并單元、在線監(jiān)測設(shè)備等；二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化的作用是將全站的設(shè)備籠絡(luò)為三個(gè)等級(jí)，分別是站控層、間隔層和過程層，而全站的設(shè)備所遵循的規(guī)約統(tǒng)一為IEC-61850。在三種等級(jí)層次中，站控層采用了MMS網(wǎng)，間隔層則采用了GOOSE網(wǎng)及SMV網(wǎng)，其中，過程層使用的網(wǎng)絡(luò)與間隔層是相同的，兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)間的配置呈獨(dú)立狀態(tài)。由此可見，全站信息在智能化設(shè)備的推動(dòng)下已實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化及標(biāo)準(zhǔn)化偉大章程。

1.2 110kV智能化變電站的結(jié)構(gòu)

110kV智能化變電站的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，其內(nèi)部設(shè)備可以完成測點(diǎn)、保護(hù)、控制、檢測、計(jì)量等工作，同時(shí)還要進(jìn)行信息共享、設(shè)備狀態(tài)可視化、智能警報(bào)、智能應(yīng)用等功能。在智能化變電系統(tǒng)中，所采用的結(jié)構(gòu)都是分層處理的，由于三種分層應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)不同，如間隔層和站控層之間主要是以傳輸MMS與GOOSE兩種信號(hào)為主，而過程層與間隔層之間則采用GOOSE與SMV兩種信號(hào)進(jìn)行傳輸，因此，在接下來的結(jié)構(gòu)建設(shè)和改造中，一定要針對智能化變電站對稱的運(yùn)輸原理進(jìn)行切換，以保證每一項(xiàng)功能都能正常運(yùn)行。其中，GOOSE與SMV網(wǎng)絡(luò)信號(hào)既可以分開組網(wǎng)又可以統(tǒng)一組網(wǎng)，但為了確保智能化變電站的可靠性和穩(wěn)定性，采取分別組網(wǎng)模式，是最為保險(xiǎn)的傳輸信息做法。

2 智能化在110kV變電站中的重要性

常規(guī)的綜自系統(tǒng)只有站控層和間隔層兩個(gè)部分，所采用的通訊方式以DNP、103、104、MODBUSCDT為主，同時(shí)需要大量的規(guī)約方可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換功能，由于使用的電纜連接過于密集且布線十分復(fù)雜，從而影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。而智能化變電站雖然也是一項(xiàng)較為復(fù)雜的系統(tǒng)，但比常規(guī)綜自系統(tǒng)要完美的多，智能變電站系統(tǒng)分為站控層、過程層和間隔層三個(gè)部分，其運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)是以IEC61850為主，直接通過光纖化進(jìn)行通訊銜接，并在電子式互感器、智能合并單元、網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備及IEC61850的規(guī)范中實(shí)施分層作業(yè)，不但實(shí)現(xiàn)了信息共享化，而且布線較為簡單，所采集的數(shù)據(jù)也是相當(dāng)精準(zhǔn)，是提高110kV變電站工作效率的新篇章。

3 改進(jìn)110kV智能化變電站建設(shè)中的關(guān)鍵問題分析

3.1 單母線分段接線方式下對電壓互感器與保護(hù)裝置的要求

由于城市是最大的耗電中心，所以在建設(shè)110kV智能化變電站過程中，可以利用110kV/10kV降壓原理變向周圍用戶進(jìn)行供電。而對于建設(shè)終端變電站，110kV配電建設(shè)可以采取線路變壓器組接線方式，在10kV側(cè)可以按單母線四分段，每一段之間的母線帶12-13回出現(xiàn)，110kV終期可以用4-6回，單母線分段接線。如果10kV側(cè)的母線分四段，每一段母線可帶13-14回出線，若以八段考慮，每段母線則帶7回即可。在10kV分段開關(guān)處安裝設(shè)備自控裝置，是有效保證110kV線路可靠運(yùn)行的最佳方案。

3.2 電子式互感器接入合并單元的規(guī)約問題分析

首先，以我國華東地區(qū)其中一座110kV智能化變電站為例，由于變電站電子式互感器標(biāo)書主要包括電流互感器和電壓互感器兩部分，如果將合并單元納入該電流互感器標(biāo)書中，會(huì)因廠家不同而導(dǎo)致電流與電壓發(fā)生故障，雖然針對這種問題，已經(jīng)有了一定的解決方案，也就是將電壓互感器輸出的信號(hào)以FT3格式接入到電流互感器的合并單元，但由于FT3幀格式中的數(shù)據(jù)位為128bit，同時(shí)附加了16it的CRC校驗(yàn)位，其構(gòu)造新的糾錯(cuò)碼時(shí)需盡量避免破壞FT3的數(shù)據(jù)長度，采用BCH（144，128）碼作為校驗(yàn)碼，以BCH碼代替CRC碼。BCH（144，128）碼是由BCH（255，239）截短而來。由于截短碼就是另信息碼元的前若干位為0構(gòu)成BCH碼，所以此時(shí)碼元不用發(fā)出去，以此減少碼元長度，但在編輯時(shí)將其計(jì)入并且監(jiān)督位數(shù)不變，同時(shí)糾錯(cuò)能力不變，縮短信息碼元的數(shù)目。在采集器到合并單元通信中，傳輸1幀的數(shù)據(jù)量是144bit，所以可應(yīng)用BCH（144，128）糾錯(cuò)碼糾正兩位錯(cuò)誤。

3.3 加強(qiáng)配電設(shè)備的智能控制

在智能110kV變電站配電設(shè)備中所運(yùn)用的智能控制部分，主要以光纖通訊電纜光端機(jī)電路、設(shè)備操作回路、信息數(shù)據(jù)采集電路及信號(hào)數(shù)據(jù)判斷電路為主，其工作原理是在配電網(wǎng)設(shè)備系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)后，信號(hào)數(shù)據(jù)會(huì)采集電路，隨后會(huì)再次進(jìn)行采集，與此同時(shí)輸送給光端機(jī)電路和信號(hào)數(shù)據(jù)計(jì)算判斷電路，而信號(hào)數(shù)據(jù)計(jì)算判斷電路會(huì)進(jìn)行比較，最后，對運(yùn)行中的設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行判斷，一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)備中存在故障，就會(huì)啟動(dòng)保護(hù)信號(hào)功能，同時(shí)向設(shè)備操作回路進(jìn)行信息傳輸，實(shí)施跳閘指令。

4 結(jié)束語

綜上所述，智能化技術(shù)無論是在變電站中或者是其它相關(guān)領(lǐng)域中都將是不斷引領(lǐng)社會(huì)發(fā)展的必然趨勢，它是一個(gè)全新的里程碑。而110kV作為電力系統(tǒng)中重要組成部分，會(huì)隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展發(fā)揮其更大的社會(huì)價(jià)值，因此，智能化技術(shù)人員一定要將智能化變電站的建設(shè)逐步完善，從而為電網(wǎng)智能化的發(fā)展打下扎實(shí)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]山東電力工程咨詢院有限公司.110kV黃屯智能變電站工程初步設(shè)計(jì)[R].2010.

作者簡介：石磊（1986-），男，河南新鄭人，本科，電氣工程師，研究方向：城市軌道交通供電系統(tǒng)建設(shè)、110kv變電站建設(shè)。