220kV新一代智能变电站设计方案探讨

220kV新一代智能变电站设计方案探讨

李学林

东莞电力设计院有限公司 广东东莞 523000

摘要：随着我国电网系统建设智能化水平的不断提高，220kV新一代智能变电站在设计过程中采用设备高度集成和科学布局以及节能环保的建设理念，改变了传统变电站系统运行的弊端，在降低建设成本的同时，也通过一次设备和二次设备的智能化设计原则，对电力设备进行了科学的优化设计，进一步提高智能变电站运行的安全可靠性。基于此，本文对220kV新一代智能变电站设计方案开展了进一步研究。

关键词：220kV；新一代；智能变电站；设计方案

前言

我国智能电网在建设过程中充分利用了智能化和自动化技术，实现了输变电设备以及配电基础设施的高度集成，构建了智能化水平较高的电网系统。变电站作为智能电网系统建设的重要组成部分，针对220kV新一代智能变电站设计与建设，应坚持节能保护和低碳高效等理念，对智能变电站的设备和装置实施优化和升级，为电网系统的运行稳定性奠定基础。

一、220kV新一代智能变电站概述

220kV新一代智能变电站是总结了上一阶段变电站建设的经验，电网公司制定了220kV新一代智能变电站建设计划，应用最新的建设经验和成果，从整体上提高变电站的功能。220kV新一代变电站的建设目标是实现系统的高度集成，科学的结构布局以及经济节能环保等，并将电力系统运行的功能性需求为主要方向，对智能变电站的开展更为科学的设计，提高设计创新的同时，操作性也更强。220kV新一代变电站设计更加专业，将集成设计为主，明确多种类型电力设备的功能，加大新型设备研制的投入力度。通过变电站内部主线和平面的科学设计与布局，应用现代化的设计理念，达到一次设备的设计以及一体化系统的转变，强化了设备的功能的应用效率，保障电网系统运行安全可靠[1]。220kV新一代变电站采用了隔离断路器和10kV充气式开关柜和智能化集合式电容器组等新型设备，采用了当前最先进的变电技术方式，减少了变电站建设的土地应用面积，提高了建设效率并压缩了建设成本。

二、220kV新一代智能变电站设计方案

（一）层次化保护系统设计

层次化保护系统在设计过程中是根据当前我国智能电网系统建设的实际情况，基于电网系统运行期间各项电力设备运行的参数和数据信息，对整个智能电网数据的分布情况开展详细分析，并掌握了电气设备功能性配置，根据区域用电时间和用电量等信息，对电力资源实施精准的调度和分配，确保电力资源的均衡稳定配置，进而达到继电保护的最大化效果。根据新时期电力资源的整体需求量及国家制定的相关要求，层次化继电保护方案应从以下三个方面达到预期的保护效果。首先，就地化保护，此种保护方式主要通过快速隔离故障元件为主要目标，基于区域用电需求以及电力设备运行的参数信息等，制定独立性继电保护方案，促使电力设备元件和系统处于稳定的运行状态下。同时为了达到整个电力系统的运行保护需求，还需要将电力系统中不同类型的电力设备进行整合分析，实现科学合理的配置，实现继电保护功能的有效发挥，确保电力线路和设备运行状态的稳定性，并做好系统运行各项参数的监控和管理[2]。其次，采用广域保护方案，需要将广域电网内的设备运行状态信息进行收集，并对不同类型电力设备和线路实施科学地保护，通过实时监测站内的保护信号，实现对保护功能作用的最大化发挥。

（二）智能一次设备解决方案

1、智能变压器

智能变压器是电力系统中的关键电气设备，主要利用电磁感达到改变交流电压的电力装置，随着我国社会经济发展对用电量的持续增加，智能变压器设备在研发过程中也朝着超高压和大容量以及无油化的方向发展。智能变压器可以通过网络与其他系统的交互，将不同类型的传感器嵌入到设备中，利用智能化组件的安装实现协调控制的目标，确保变压器稳定地运行。220kV新一代智能变电站设计对变压器的智能化和一体化以及运行环保性提出了更高的要求，电力设备生产过程中应重点对传感器的灵敏度进行精准设备，并且能够与电力设备构成完整的整体，充分利用安装在电力设备内部的传感器实现对设备状态的精准控制，通常情况下传感器的使用寿命应大于设备自身的使用年限；电力设备中安装的智能组件应采用嵌入式的功能模块设计，这样才能进一步提高组件在使用过程中的抗干扰能力，满足电力系统一体化调试应用的要求。

2、智能隔离断路器

隔离式断路器兼具执行断路器开关隔离功能，为变电站主系统的稳定运行以及可用性提高提供保障。隔离断路器利用智能化数字接口集成了断路器应用的各项特点，有效发挥出了智能终端的功能，实现了断路器分合闸的精准管控，减少了操作过电压和过电流过程中对系统产生的影响，有效利用了集成选相分合闸功能[3]。隔离断路器将传统的断路器与隔离开关等设备的各项功能进行整合，减少了一次设备的应用数量，合理优化了变电站的使用空间，提高了电力系统供电的稳定性，具体设计方案（如图1）。  

图1 隔离断路器智能化设计方案

3、智能绝缘开关柜

为了有效提高变电站运行的安全可靠性，减少建地面积和建设成本，需要对220kV智能变电站内不同类型电力设备的规格进行创新设计，并通过科学合理的布局达到节省站内空间的目的。对于数字化一次设备来说，智能GIS系统具有多种功能，能够实现运行状态的自我检测和诊断，为了有效提高变电站的智能性，当前利用GIS系统+智能组件相结合的结构设计方式，有效发挥出电子互感器的功能性作用，而对于二次部分采用了布智能组件的方式。为了提高智能变电站运行的安全性，保证电力操作人员的人身安全，避免操作失误或者设备漏电等危险事故的发生，应利用金属将开关元件做好保护措施。根据智能变电站的运行要求，充气室应进行单独设计，并确保室内安装每台交流金属封闭气体绝缘开关柜的母线，为了保证运行安全，还应与邻近开关柜母线进行连接，并确保将所有主线有效整合在绝缘气体监测系统中，避免受到外界环境的干扰。

（三）二次系统集成与创新

在二次设备集成整合过程中应充分考虑到智能变电站设计对智能化提出了高标准要求，二次设备的设计应从站控层和间隔层到过程层设备的科学配置。对于站控层集成来说，需要采用三合一的服务器配置方式，变电站监控系统与操作人员以及工程设计人员相结合；开关利用数据通信网关和图形网关机的服务器配置方式。220kV电压等级和主变压器在设计过程中采用了多种功能的监控装置，实现了集成测量与控制的目标。通过对二次设备的集成整合，进一步提高了设备的运行效率，并且减少了二次设备的应用数量，从整体上优化了220kV新一代智能变电站二次设备运维工作量。

结束语：

220kV新一代智能变电站的设计，按照国家电网提出了最新建设标准和要求，对电力设备和系统进行了优化设计，改变了传统变电站运行存在的不足和缺陷，实现了电力系统和设备的高度集成。此外，变电站内部结构的科学布局，实现了电力设备的小型化设计，不仅减少变电站的占地面积，节约了建设成本，同时也降低了变电站运行维护的工作量，更重要的是保证了电网系统的稳定运行。

参考文献：

[1]朱萍,郭朝云,尹星,等.220kV智能变电站二次功能就地化纵向集成设计[J].电力勘测设计,2018,000(001):59-63.

[2]佚名.基于GIS设备的智能变电站电气接线方案优化研究[J].电力工程技术, 2016,35(4):11-14.

[3]杨然静,刘满圆,金文博.新一代220kV智能变电站二次设备优化集成方案[J].电气应用,2013(S1):8.