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摘要：智能电网是当今电气行业的研究热点，而智能变电站是智能电网的关键组成部分。智能变电站不仅可以改进传统变电站存在的缺点，还可以消除变电站内的信息孤岛，提供统一实时数据的采集。通过使用智能变电站提供的信息和功能，智能电网可以快速可靠地找出并解决电网中发生的故障。结合南京理工大学智能电网信息工程系智能变电站实验室建设项目，利用现有设备搭建 110 kV 智能变电站实验平台，并完成智能变电站实验室的运行与调试工作。
关键词：110kV智能变电站；设计
中图分类号：S611文献标识码： A
引言
本文对智能变电站建设的必要性、作用和特点作了详细阐述。依据企业的建设规模，提出了该智能变电站设计的总体原则和技术方案。实践表明该智能变电站建设方案科学、合理，运行可靠、经济。
一、智能变电站概述
电能是国民经济持续健康发展和人民生活水平提高的基石，降压变电站是电力系统与用户连接的枢纽，是整个电力系统安全、经济、稳定和可靠运行的根本保障。随着我国国民经济的快速发展，电力系统中电网的拓扑结构也相应的发展和扩大，如何安全、可靠、经济的提高电网的电能输送能力和电网的运行和管理水平是各供电企业必须面对的问题。常规变电站存在采集资源复杂、存在多套系统、厂站设计、调试复杂、互操作性差、标准化规范化不足等问题。伴随着计算机技术、电力电子技术、自动控制技术、现代网络和通信技术和电子互感器等智能设备的发展和广泛应用以及坚强智能电网的建设，加快了现代化变电站一次系统设备和二次系统设备的有机融合以及现代化变电站多种运行方式的演变，因此只有建设现代化的智能变电站才能解决传统变电站的不足，适应当代经济的发展对电力系统的高可靠性、经济性和灵活性的要求。
智能变电站是现代坚强智能电网重要的组成部分和安全、可靠的技术支撑点，是坚强智能电网运行过程中各类遥测和遥信数据的采集源头和接受上级调度遥控和遥调命令的执行单元，是现代坚强智能电网的核心组成部分。电网发展方式转变、管理模式创新发展、科学技术进步都为智能变电站的发展提出了新的要求。现代智能变电站应以“结构布局合理、系统高度集成、技术装备先进、经济节能环保”为建设目标，采用一体化设备、一体化网络、一体化系统的技术构架，有效提升变电站智能化水平。
二、智能变电站设计方案
（一）变电站整体配置方案
110kV智能变电站的电气主接线利用国家电网公司和现代智能变电站建设的最新成果，根据IEC61850标准的具体要求，将变电站综合自动化系统的两路110kV进线、降压变压器和八路10kV出线按照三层设备、二级网络方式，实现变电站内信息化、自动化和互动化。智能变电站自动化系统从整体上分为三层：站控层、间隔层、过程层。
（二）变电站主站配置方案
智能变电站站控层系统实现高度集成、一体化的方案，系统设备配置满足IEC 61850标准。站控层监控系统具备工程师站、电压无功控制、“五防”一体化、系统程序综合化控制、小电流接地选线、接受上级调度命令等功能，实现智能变电站信息平台统一化和功能集成化。
按照IEC61850标准建立了新型二次网络架构，整合变电站自动化系统、状态监测系统和辅助控制系统，实现全景数据监测。采用多源信息分层与交互技术，组建变电站一体化高速以太网络，实现全景数据多维优化交互。
三、智能变电站过程层详细设计
智能变电站从功能实现角度出发可以分为过程层和站控层。过程层面向一次设备，完成保护、控制等功能；站控層面向运行、工程师人员，完成变电站监控及一些高级应用。实验室过程层主要设计有 110 kV 线路保护间隔、主变保护间隔和 110 kV 电压合并间隔。
（一）110 kV 线路保护间隔
电子式电压 / 电流互感器 (EVT、ECT) 实时采集线路上的电压电流值并送到合并单元。合并单元将互感器传输过来的光信号同步并组合成同一时间断面的电流电压数据，然后通过 SMV 网络传输给线路保护装置。线路保护装置依据 SMV 网络传输的数据以及光纤差动信息进行相应的逻辑判断并通过GOOSE 网络指挥智能终端进行相应的跳闸 / 合闸动作。
该间隔使用的 UDL-531A 线路保护测控装置采用光纤纵联差动作为主保护，以突变量距离作为快速独立段保护，以三段式接地距离、四段式相间距离、四段式零序方向过流、两段式 TV 断线过流作为后备保护，同时具备单回线不对称相继速动保护及双回线相继速动功能，并配有三相一次重合闸及合闸于故障线路保护功能。
（二）主变保护间隔
主变压器保护间隔配置图如图 3 所示。该间隔采用差动保护作为主保护，包括比率制动差动保护、增量差动保护和差流速断保护。其中比率制动差动保护主要反映变压器内部相间短路故障、高压侧单相接地短路及匝间层间短路故障；增量差动保护主要解决变压器轻微的匝间故障，高阻接地故障；差流速断保护则用于快速切除变压器内部的严重故障。以主变 1 为例 (下同 )，差动保护所需要的数据由 110 kV 进线 MU1、内桥 MU1 和主变低压侧MU1 提供。
主变高压侧后备保护包括复压方向过流保护、零序方向过流保护和过负荷保护。复压方向过流保护在发生不对称故障时灵敏度很高，主要用于相间短路的后备保护；零序过流保护主要用于变压器中性点接地运行时接地故障的后备保护；过流保护主要用于监视变压器的异常运行，该保护只发出告警信号，不作用于跳闸。复压方向过流保护、零序方向过流保护和过负荷保护所需要的数据由内桥MU、主变高压侧 MU1 和主变 MU1 主变本体智能终端提供。
主变低压侧后备保护在高压侧复压方向过流保护、零序方向过流保护和过负荷保护的基础上加入了限时电流速断保护。该保护主要用于在 10 kV 线路近端故障断路器拒动或母线故障时，以较短时限跳开本侧断路器，避免因复压方向过流保护时限过长而烧坏变压器。主变低压侧后备保护所需要的数据由主变低压侧 MU1 提供。变压器非电量保护由主变本体智能终端和主变保护测控装置共同完成。其中不经延时的非电量保护，如重瓦斯、压力释放等直接由智能终端实现，而经延时的非电量保护则由主变保护测控装置判别对应的 GOOSE 信息然后经延时对智能终端发出跳闸命令或告警信号。
（三）110 kV 电压合并间隔
对于内桥接线，母线 PT 并列功能是必不可少的。在进行一次设备并列操作时，母线 PT 并列功能可以保证一次设备的继电保护装置、测量仪表和自动装置所需要的二次电压与一次设备所连接的母线对应。母线 PT 并列功能还可以实现母线 PT 的互为备用。
该智能变电站使用内桥合并单元完成 110 kV 电压合并功能。合并单元通过 GOOSE接收桥开关及母线刀闸的位置，然后根据开关位置进行电压并列后输出。具体的判定规则如表1所示。其中并列允许“0”表示手动转换开关置“解列”，“1”表示置“并列”；内桥、I 母刀闸和 II 母刀闸“1”表示间隔内所有断路器及 PT 刀闸闭合，“0”表示间隔内所有断路器及 PT 刀闸断开，“X”表示间隔内所有断路器及 PT 刀闸为任意位置；开出“U1”表示I母PT测量电压“，U2”表示II母PT测量电压。
结束语
实践表明，采用该方案建设的110kV智能变电站科学、合理，运行可靠、经济。该变电站投入和运行为企业稳定生产提高了可靠的能源保障。
参考文献：
[1]韩培军,李文才. 某企业110kV智能变电站建设的探讨[J]. 中国科技信息,2014,07:106-107.
[2]高源,孔建寿,孙金生. 110kV智能变电站实验室设计初探[J]. 电力安全技术,2014,01:60-63.
[3]多健,杨淑秋. 110kV智能变电站设计实例[J]. 中小企业管理与科技(上旬刊),2014,04:216-217.
关键词：110kV智能变电站；设计
中图分类号：S611文献标识码： A
引言
本文对智能变电站建设的必要性、作用和特点作了详细阐述。依据企业的建设规模，提出了该智能变电站设计的总体原则和技术方案。实践表明该智能变电站建设方案科学、合理，运行可靠、经济。
一、智能变电站概述
电能是国民经济持续健康发展和人民生活水平提高的基石，降压变电站是电力系统与用户连接的枢纽，是整个电力系统安全、经济、稳定和可靠运行的根本保障。随着我国国民经济的快速发展，电力系统中电网的拓扑结构也相应的发展和扩大，如何安全、可靠、经济的提高电网的电能输送能力和电网的运行和管理水平是各供电企业必须面对的问题。常规变电站存在采集资源复杂、存在多套系统、厂站设计、调试复杂、互操作性差、标准化规范化不足等问题。伴随着计算机技术、电力电子技术、自动控制技术、现代网络和通信技术和电子互感器等智能设备的发展和广泛应用以及坚强智能电网的建设，加快了现代化变电站一次系统设备和二次系统设备的有机融合以及现代化变电站多种运行方式的演变，因此只有建设现代化的智能变电站才能解决传统变电站的不足，适应当代经济的发展对电力系统的高可靠性、经济性和灵活性的要求。
智能变电站是现代坚强智能电网重要的组成部分和安全、可靠的技术支撑点，是坚强智能电网运行过程中各类遥测和遥信数据的采集源头和接受上级调度遥控和遥调命令的执行单元，是现代坚强智能电网的核心组成部分。电网发展方式转变、管理模式创新发展、科学技术进步都为智能变电站的发展提出了新的要求。现代智能变电站应以“结构布局合理、系统高度集成、技术装备先进、经济节能环保”为建设目标，采用一体化设备、一体化网络、一体化系统的技术构架，有效提升变电站智能化水平。
二、智能变电站设计方案
（一）变电站整体配置方案
110kV智能变电站的电气主接线利用国家电网公司和现代智能变电站建设的最新成果，根据IEC61850标准的具体要求，将变电站综合自动化系统的两路110kV进线、降压变压器和八路10kV出线按照三层设备、二级网络方式，实现变电站内信息化、自动化和互动化。智能变电站自动化系统从整体上分为三层：站控层、间隔层、过程层。
（二）变电站主站配置方案
智能变电站站控层系统实现高度集成、一体化的方案，系统设备配置满足IEC 61850标准。站控层监控系统具备工程师站、电压无功控制、“五防”一体化、系统程序综合化控制、小电流接地选线、接受上级调度命令等功能，实现智能变电站信息平台统一化和功能集成化。
按照IEC61850标准建立了新型二次网络架构，整合变电站自动化系统、状态监测系统和辅助控制系统，实现全景数据监测。采用多源信息分层与交互技术，组建变电站一体化高速以太网络，实现全景数据多维优化交互。
三、智能变电站过程层详细设计
智能变电站从功能实现角度出发可以分为过程层和站控层。过程层面向一次设备，完成保护、控制等功能；站控層面向运行、工程师人员，完成变电站监控及一些高级应用。实验室过程层主要设计有 110 kV 线路保护间隔、主变保护间隔和 110 kV 电压合并间隔。
（一）110 kV 线路保护间隔
电子式电压 / 电流互感器 (EVT、ECT) 实时采集线路上的电压电流值并送到合并单元。合并单元将互感器传输过来的光信号同步并组合成同一时间断面的电流电压数据，然后通过 SMV 网络传输给线路保护装置。线路保护装置依据 SMV 网络传输的数据以及光纤差动信息进行相应的逻辑判断并通过GOOSE 网络指挥智能终端进行相应的跳闸 / 合闸动作。
该间隔使用的 UDL-531A 线路保护测控装置采用光纤纵联差动作为主保护，以突变量距离作为快速独立段保护，以三段式接地距离、四段式相间距离、四段式零序方向过流、两段式 TV 断线过流作为后备保护，同时具备单回线不对称相继速动保护及双回线相继速动功能，并配有三相一次重合闸及合闸于故障线路保护功能。
（二）主变保护间隔
主变压器保护间隔配置图如图 3 所示。该间隔采用差动保护作为主保护，包括比率制动差动保护、增量差动保护和差流速断保护。其中比率制动差动保护主要反映变压器内部相间短路故障、高压侧单相接地短路及匝间层间短路故障；增量差动保护主要解决变压器轻微的匝间故障，高阻接地故障；差流速断保护则用于快速切除变压器内部的严重故障。以主变 1 为例 (下同 )，差动保护所需要的数据由 110 kV 进线 MU1、内桥 MU1 和主变低压侧MU1 提供。
主变高压侧后备保护包括复压方向过流保护、零序方向过流保护和过负荷保护。复压方向过流保护在发生不对称故障时灵敏度很高，主要用于相间短路的后备保护；零序过流保护主要用于变压器中性点接地运行时接地故障的后备保护；过流保护主要用于监视变压器的异常运行，该保护只发出告警信号，不作用于跳闸。复压方向过流保护、零序方向过流保护和过负荷保护所需要的数据由内桥MU、主变高压侧 MU1 和主变 MU1 主变本体智能终端提供。
主变低压侧后备保护在高压侧复压方向过流保护、零序方向过流保护和过负荷保护的基础上加入了限时电流速断保护。该保护主要用于在 10 kV 线路近端故障断路器拒动或母线故障时，以较短时限跳开本侧断路器，避免因复压方向过流保护时限过长而烧坏变压器。主变低压侧后备保护所需要的数据由主变低压侧 MU1 提供。变压器非电量保护由主变本体智能终端和主变保护测控装置共同完成。其中不经延时的非电量保护，如重瓦斯、压力释放等直接由智能终端实现，而经延时的非电量保护则由主变保护测控装置判别对应的 GOOSE 信息然后经延时对智能终端发出跳闸命令或告警信号。
（三）110 kV 电压合并间隔
对于内桥接线，母线 PT 并列功能是必不可少的。在进行一次设备并列操作时，母线 PT 并列功能可以保证一次设备的继电保护装置、测量仪表和自动装置所需要的二次电压与一次设备所连接的母线对应。母线 PT 并列功能还可以实现母线 PT 的互为备用。
该智能变电站使用内桥合并单元完成 110 kV 电压合并功能。合并单元通过 GOOSE接收桥开关及母线刀闸的位置，然后根据开关位置进行电压并列后输出。具体的判定规则如表1所示。其中并列允许“0”表示手动转换开关置“解列”，“1”表示置“并列”；内桥、I 母刀闸和 II 母刀闸“1”表示间隔内所有断路器及 PT 刀闸闭合，“0”表示间隔内所有断路器及 PT 刀闸断开，“X”表示间隔内所有断路器及 PT 刀闸为任意位置；开出“U1”表示I母PT测量电压“，U2”表示II母PT测量电压。
结束语
实践表明，采用该方案建设的110kV智能变电站科学、合理，运行可靠、经济。该变电站投入和运行为企业稳定生产提高了可靠的能源保障。
参考文献：
[1]韩培军,李文才. 某企业110kV智能变电站建设的探讨[J]. 中国科技信息,2014,07:106-107.
[2]高源,孔建寿,孙金生. 110kV智能变电站实验室设计初探[J]. 电力安全技术,2014,01:60-63.
[3]多健,杨淑秋. 110kV智能变电站设计实例[J]. 中小企业管理与科技(上旬刊),2014,04:216-217.