摘要：随着生活水平的提高，人们多用电的需求量越来越大，大量的电量输出使得对供电系统提了更高的要求。同时变电站的设备和供电技术也在不断地发展，其中110kV变电站电气自动化技术的出现使得在无人看守的条件下能够实现安全、正常的供电。该技术的应用不仅能够使电力企业的资源得到整合，降低企业成本，而且能够提高企业的市场竞争力。
关键词：110kV变电站；设计应用；问题
现阶段，为实现智能电网全覆盖，国家电网已全面开展智能电网建设工作。110kV变电站作为主要工程，直接影响着电网运行的质量，因此加强相关技术的研究，是很有必要的。电气一、二次设计部分是变电站功能实现的重要部分，需要从设计到施工全过程，做好质量把控，以确保电网运行的安全稳定性。
1、变电站概况
某110kV变电站投运于20世纪60年代，运行时间很长并且设备普遍比较落后，属于典型的老旧变电站，在运行期间也经过不同规模的设备更换、改扩建以及增容等，但是从目前的设备状况来看，依然面临着诸多问题。
一次设备方面，室外110kV、35kV设备比较落后且普遍老化，部分设备存在锈蚀、卡涩的现象，并且设备年代过久导致配件不足难于维护；室内10kV开关柜是电磁式的老式结构；全站刀闸均为手动机构，需要就地操作。
二次设备方面，部分保护配置电磁式保护装置，性能低且可靠性不高；已配置继电保护装置的，也存在配置较低、版本落后的问题，不利于整个系统的安全运行与互相协调；采集到的遥测信息主要为电压、电流、功率等基本信息，保护动作、告警等重要信息采集不足，测量系统不完善；无法实现设备的远程遥控；历次改、扩建使得交直流系统接线混乱；控制电缆以及部分电源电缆老化严重。
2、变电站综合自动化结构
2.1、集中式结构
集中式结构因其所具备的功能较多，因此在我国应用也较多，通过多台微型电脑的共同作用，不仅可以对变电站的数据进行采集，而且可以对变电站进行实时的监控。所占的空间也相对较小。消耗的能量也相对较低。但是这种结构也有不足之处：前置的管理机所要做的工作量远远比其他结构的工作量大，这样就必然降低了可靠性。一旦前置机出现了故障，远方的信息将会失去。同时其远方的功能也会失去。在这种情况下，并不能够节约开支。因此会采用双机并联的运行模式。
2.2、分布式结构
分布式结构是通过多台电脑共同工作来实现的。分布式结构是较为理想的结构，完全式的分布结构是难以实现的。虽然其在开放性方面有很大的优势，但是在实际的工程应用中仍然还有很多的问题没有解决。如信息传输的可靠性，抗抗电磁干扰等。目前其技术不是很成熟，要达到完全的分布式结构，有待进一步的研究。
2.3、分层分布式结构
分层分布式结构一般有两层分布结构。分为站级和段级站级系统由站监视系统、站工程师工作台、站控系统及同调度中心的通信系统等组成。其中站监视系统：对所有组成系统进行监测，目的是为站控系统提供相应的信息。如扰动记录，使系统正常运行，更好地完成既定的工作。站工程师工作台：主要对设备进行检查，检验以及维护工作。站控系统：要求其对信息处理准确，响应快，以及相应的运行管理等。上面按功能进行基本分块，硬件信息特征可在一台站控计算机或多台中实现，也可以按功能分别布置，但要满足数据共享的功能。段级则按站分布式配置，在功能分配上，能够在本间隔解决的问题就在本间隔解决，除特殊情况外，尽量不要依赖于其他的通信网。
3、110kV变电站电气二次部分设计要点
3.1、一次设备部分
110kV设备：a.更换部分老旧的开关、刀闸为新式SF6开关、电动刀闸；
b.根据可能出现的运行方式，增加进线线路避雷器和避雷器在线监测装置，增加系统运行的可靠性。
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35kV设备：a.更换部分新开关；
b.将手动操作的刀闸升级为电动操作机构，将运行状况不良的刀闸解体大修，对无法维护的刀闸直接更换；
c.更换部分误差高、精度差的线路CT。
10kV设备：老式开关柜操作、维护不便并且存在安全隐患，全部更换为新式的小车式开关柜，采用真空式弹簧储能开关、小车式电压互感器等配套装置。
3.2、二次设备部分
3.2.1、合理选择主接线方式
开展110kV变电站电气二次部分设计，在选择主接线方式时，要做好以下要点的把控：
①对于电气设备的主接线。在选择时，要从变电站特性角度考虑，并且需要结合线路实际情况，做好综合分析。
②坚持简单的原则。在选择主接线时，要把控简单的原则，使用简单的线路，避免线路纠缠起来，影响供电系统运行的安全稳定性。
3.2.2、做好设计分析
在进行110kV变电站电气二次部分设计时，要注重设计分析，以提出合理方案，可以从以下方面进行分析：
①继电保护设计。变电站继电保护单元要和监控系统保持独立运行状态，以确保系统发生运行故障时，继电保护单元可以稳定运行。
②跳合闸操作分析。110kV变电站运行时，能够实现对各类设备与开关的远程遥控，这需要确保二次回路的正确性以及可靠性。
③后台监控设计。智能化变电站的后台监控系统，其主要是利用计算机装置，通过安装监控软件，采集五防信息与操作票信息等，实现变电站集成化运行以及无人值守。在二次设计时，要在监控系统设置专用的交直流供电，以保证供电系统运行的安全稳定性。
④备自投设计。
4、关于110kV智能变电站的设计与可靠性分析
4.1、智能化一次设备的使用
智能化一次设备是110kV智能变电站中最基础的元器件，根据短板效应，整个变电站系统的智能化程度取决于一次设备的智能化水平，由此可见，关于智能化一次设备如何选择就极为重要了。在这里介绍两种智能化一次设备，智能断路器和电子式互感器。
什么是智能断路器？就是从字面意思上说智能的断路器，把现代的电子技术和智能控制结合起来组成执行单元，从而取代传统的机械手动开关和继电器。什么是电子式互感器？就是采用光纤进行通信传输的互感器。由于传输的是数字信号，相比于传统的互感器它更不容易受到外界的干扰更加的可靠有效。它分为两种，一种有源，另一种无源。无源电子式互感器无源电子式电压互感器利用Pockels电光效应或基于逆压电效应或电致伸缩效应被测信号，频率带范围广体积小安装更为简单，有源互感器是把传统互感器输出的电流电压信息数字化处理后利用光纤与测控保护装置通信联络。因此无源比有源更为可靠。
4.2、网络化二次设备的使用
（1）网络化站控层设备的使用。站控层是由控制系统、站域监测系统、通信系统组成的。其设备的网络化是结合已经智能化的设备元器件，制造出一个无人值班的监控室，从而实现网络控制及智能管理的目的。因此它可以对间隔层和过程层智能控制管理，甚至对整个智能变电站设备全景监控与网络管理。
（2）网络化间隔层设备的使用。间隔层主要是由保护系统、故障录波系统、调度自动化系统、计量系统等组成。它在站控层监测系统损坏失灵的时候，还可以独立自主地控制本层的设备运转，是一个二次系统的保护措施。它被安装在每个间隔层的配置接口处，实现使用一个间隔数据后可以再次作用，即在智能传感器、控制器、远方输出输入之间通信。而且在间隔层的各个设备之间也安装了智能变电站通用协议，可以完成自我监测的工作，也可以自我解析数据及传输数据至站控层。
参考文献：
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[2] 何玉.研究110kV变电站电气二次部分设计[J].低碳世界,2017(34):85-86.
[3] 徐天同,李金虎.110kV变电站电气一次设计的相关研究[J].科技风,2017(21):181.
论文作者:李婷女1,董勇2
论文发表刊物:《电力设备》2018年第11期
论文发表时间:2018/8/6
标签：变电站论文; 设备论文; 结构论文; 系统论文; 互感器论文; 无源论文; 智能论文; 《电力设备》2018年第11期论文;