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[摘 要]110kV智能变电站是电力保护系统的重要组成部分，随着社会经济的发展，智能变电站的发展水平也越来越高，人们对110kV智能变电站的设计要求也越来越高。本文对110kV智能变电站设计进行探讨分析，以供参考。
[关键词]110kV；智能变电站；设计
中图分类号：s611 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）29-0021-01
引言
随着科学技术的不断发展，经济水平不断提高，传统变电站的工作方式已经逐渐被人们抛弃，智能变电站取代传统变电站大势所趋。其中，在110kV智能变电站的设计上，有以下两个突出问题：首先，电子式互感器输出时应用的标准规约问题，必须要保证二次输出的规约是基于IEC60044-8的FT3。其次，在设计过程中，要充分考虑电压互感器的输出、电度表的配置和保护输入等多个问题的特殊性。基于此，本文对110kV智能变电站设计进行研究。
一、智能变电站特征与优势
智能化变电站以一次设备智能化、二次设备网络化，遵循IEC61850标准，将电力系统中的运行量直接变换成数字信号，实现信息传递网络化，结合基于以太网的数据采集以及传输系统，进行统一的信息建模，使通信模型达到标准化。其技术特征及优势表现在三个方面：其一，数字化的数据采集。智能化变电站的数据信息的采用不仅要实现隔离一次系统和二次系统电气连接的作用，还要确保测量的精准度，通常采用的光电式互感器可以很好的实现变电站信息的集成化采集和应用。其二，分布化的系统分层。分布式层系统能够实现分布式的配置，该配置是面向对象的配置，CPU模式的采用，使得分布式系统中的装置具有独立的数据处理能力。其三，变电站信息的网络交互性。智能化变电站的电力信息的数字化和自动化系统传输是其最大的特点，在数据传输方面，既要满足数据信息在每个分布层系统中的智能化传输，还要与智能化传感器装置进行有效的信息交互，实现变电站内部信息通讯的有效交换和应用。
二、110kV智能变电站设计
1、一次设备设计
在110kV智能变电站进行设计时，要注重关于智能化一次设备的选择。110kV主变每一侧应用的都是电子式互感器，而电子式互感器是经过细致的探讨和计算选出的。无源电子式互感器的优势和功能是相对比较强大的。例如光电式电流互感器，采用的是法拉第磁光效应原理，线性偏振光在通过处于磁场环境的介质时，其偏振方向会有所改变。它的旋转角为：
兹=V乙Hdl （1）
式中：V———光学材料维尔德常数；
H———磁场的强；
l———光线通过的路径。
当所设计的光路为闭合回路时，根据物理全电流定理可知：
兹=V乙Hdl=Vi（t） （2）
也就是说，只要测量出法拉第旋转角，就可以通过式（2）得出磁场强度，继而求出磁场的电流。选择这样的智能化一次设备是因为它有强大的电磁兼容性能，并且不需要向传感头提供电源。另外，输出方式选择为光通信信号。关于其他设备的选择和使用，一般的传统设备就可以满足其需要，同时配合智能终端，使其作为智能化一次设备的智能化接口，这样就能满足智能设备基本的功能要求。
2、二次设备设计
随着科学技术的快速发展，通信技术和光纤网络也得到了快速发展，在变电站自动化系统中通信技术和光纤网络得到广泛应用。此外，由于电力系统规模的扩大和自动化水平的不断提高，智能变电站的二次系统以光纤作为传输媒介取代传统金属电缆，以数字通信手段作为传递电量信号，因而其发展具备了网络通信的特点。智能化变电站系统的网络化二次设备架构由过程层、间隔层和站控层这三层网络结构构成。其中，过程层主要功能又划分成操作控制命令执行、运行电气量检测和实现运行设备状态检测三个类类型；间隔层具有继电保护元件或测量控制单元，一般按断路器间隔划分；站控层由远动通信、机监控主机等构成。
3、采样就地数字化的设计
在110kV智能变电站的采样就地数字化设计中，采用电子式互感器与常规的互感器相结合的设计方式，使其成为一个单元，实现采样就地数字化。在110kV智能变电站的采样就地数字化设计中，需要考虑的问题有以下几个方面：计算和分析铁芯、铜线等的使用量，根据计算和分析出来的使用量来确定选择的互感器的形式，从而实现智能变电站绿色环保的设计理念。一般说来，电子式的互感器具有线性度较好、体积比较小、抗饱和能力强等优势，不仅能够在很大程度上节省金属材料，而且能够有效避免类似传统互感器出现绝缘油爆炸、CT短线导致的高压危险等一些缺陷性问题。此外，要想实现采样就地数字化设计，在设计过程中的涉及技术的先进性、经济效益性、以及操作运行的合理便捷性等，从而综合各方面因素选择最有力、最合适、最科学的互感器。当然，在作出选择之前，要合理、细致、科学地比较多种产品的属性，之后再作定夺，以实现采样就地数字化设计的最终目的。
4、网络构架设计
应当使用高速的以太网来实现110kV智能变电站在网络构架方面的设计，在设计时要保证所有的设备都有其专属的、相应的通信接口，规约应当支持IEC61850，并且它的传输速率不能低于100Mb/s。从逻辑功能上看，整个网络的构架是由站控层、过程层和间隔层这三个层面组成。采用的结构为单星型来设计站控层的网络拓扑，它的交换设备采用的是常规的工业级工作组，从而构成站控层单以太网；过程层是由采样数据网和GOOSE网构成的，这两个结构在物理上呈现出相互独立的态势，其采用的拓扑结构与站控层类似，都应当是星型的。GOOSE控制网要符合IEC61850标准，并且要是工业级别的网络交换设备，这样才能构成针对主变的相关形式的控制网。另外，由上述规定型号构成的GOOSE控制网，它的工业级网络交换设备还必须要支持GOOSE技术。在保护双重化时，相应的设计内容要满足双重化配置的过程层网络，继而满足继电保护点对点直跳、直采，满足继电保护双重化的配置在两个过程层网络中完全独立的原则。此外，GOOSE控制网的工业网络交换装置应以IEC61850标准要求为准，并且相应的设备需要能够支持GOOSE技术。过程层网络主要有GOOSE网和SV网，它们是独立进行的、互不干扰的，其拓扑结构需要选择使用星型，且系统需要具备保护双重化性能，则在相对应的过程层网络配置也要进行双重化，同时应确保继电保护符合有关规定，其双重配置的过程层网络相互对立。最后，由于110kV变电站间隔层的进线侧无需安装保护装置，因为其以辐射方式对外供电，只需要在分段位置或者内桥安装一定的保护装置即可。
结束语
随着社会经济发展，用电需求不断增加，110kV智能变电站的设计和建设工作日益受到人们的重视。在设计实践中，设计人员必须遵循一定的原则，综合分析与比较具体的环境条件、设备特点、应用范围、系统负荷大小、规划方案等，从而确定一个比较合理的一次方案，以保证智能变电站满足经济性、安全性、技术合理性等方面的要求。
参考文献
[1]易永辉，王雷涛，陶永健.智能变电站过程层应用技术研究[J].电力系统保护与控制，2010，38（21）：1～5.
[2]曹金鹿，吴光强，符杨.110kV数字化变电站在浙江电网的应用[J].上海电力学院学报，2009，25（2）：126～130.
[3]陈文中.数字化变电站全光纤电流互感器准确度校验[J].华东电力，2009（12）：22～28.
[4]张虹.110千伏智能变电站关键技术研究[J].工艺与技术，2012，12：111-112.
[5]阳东义.110KV变电站综合自动化运行系统的设计[J].中国高新技术企业，2007（8）.
[关键词]110kV；智能变电站；设计
中图分类号：s611 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）29-0021-01
引言
随着科学技术的不断发展，经济水平不断提高，传统变电站的工作方式已经逐渐被人们抛弃，智能变电站取代传统变电站大势所趋。其中，在110kV智能变电站的设计上，有以下两个突出问题：首先，电子式互感器输出时应用的标准规约问题，必须要保证二次输出的规约是基于IEC60044-8的FT3。其次，在设计过程中，要充分考虑电压互感器的输出、电度表的配置和保护输入等多个问题的特殊性。基于此，本文对110kV智能变电站设计进行研究。
一、智能变电站特征与优势
智能化变电站以一次设备智能化、二次设备网络化，遵循IEC61850标准，将电力系统中的运行量直接变换成数字信号，实现信息传递网络化，结合基于以太网的数据采集以及传输系统，进行统一的信息建模，使通信模型达到标准化。其技术特征及优势表现在三个方面：其一，数字化的数据采集。智能化变电站的数据信息的采用不仅要实现隔离一次系统和二次系统电气连接的作用，还要确保测量的精准度，通常采用的光电式互感器可以很好的实现变电站信息的集成化采集和应用。其二，分布化的系统分层。分布式层系统能够实现分布式的配置，该配置是面向对象的配置，CPU模式的采用，使得分布式系统中的装置具有独立的数据处理能力。其三，变电站信息的网络交互性。智能化变电站的电力信息的数字化和自动化系统传输是其最大的特点，在数据传输方面，既要满足数据信息在每个分布层系统中的智能化传输，还要与智能化传感器装置进行有效的信息交互，实现变电站内部信息通讯的有效交换和应用。
二、110kV智能变电站设计
1、一次设备设计
在110kV智能变电站进行设计时，要注重关于智能化一次设备的选择。110kV主变每一侧应用的都是电子式互感器，而电子式互感器是经过细致的探讨和计算选出的。无源电子式互感器的优势和功能是相对比较强大的。例如光电式电流互感器，采用的是法拉第磁光效应原理，线性偏振光在通过处于磁场环境的介质时，其偏振方向会有所改变。它的旋转角为：
兹=V乙Hdl （1）
式中：V———光学材料维尔德常数；
H———磁场的强；
l———光线通过的路径。
当所设计的光路为闭合回路时，根据物理全电流定理可知：
兹=V乙Hdl=Vi（t） （2）
也就是说，只要测量出法拉第旋转角，就可以通过式（2）得出磁场强度，继而求出磁场的电流。选择这样的智能化一次设备是因为它有强大的电磁兼容性能，并且不需要向传感头提供电源。另外，输出方式选择为光通信信号。关于其他设备的选择和使用，一般的传统设备就可以满足其需要，同时配合智能终端，使其作为智能化一次设备的智能化接口，这样就能满足智能设备基本的功能要求。
2、二次设备设计
随着科学技术的快速发展，通信技术和光纤网络也得到了快速发展，在变电站自动化系统中通信技术和光纤网络得到广泛应用。此外，由于电力系统规模的扩大和自动化水平的不断提高，智能变电站的二次系统以光纤作为传输媒介取代传统金属电缆，以数字通信手段作为传递电量信号，因而其发展具备了网络通信的特点。智能化变电站系统的网络化二次设备架构由过程层、间隔层和站控层这三层网络结构构成。其中，过程层主要功能又划分成操作控制命令执行、运行电气量检测和实现运行设备状态检测三个类类型；间隔层具有继电保护元件或测量控制单元，一般按断路器间隔划分；站控层由远动通信、机监控主机等构成。
3、采样就地数字化的设计
在110kV智能变电站的采样就地数字化设计中，采用电子式互感器与常规的互感器相结合的设计方式，使其成为一个单元，实现采样就地数字化。在110kV智能变电站的采样就地数字化设计中，需要考虑的问题有以下几个方面：计算和分析铁芯、铜线等的使用量，根据计算和分析出来的使用量来确定选择的互感器的形式，从而实现智能变电站绿色环保的设计理念。一般说来，电子式的互感器具有线性度较好、体积比较小、抗饱和能力强等优势，不仅能够在很大程度上节省金属材料，而且能够有效避免类似传统互感器出现绝缘油爆炸、CT短线导致的高压危险等一些缺陷性问题。此外，要想实现采样就地数字化设计，在设计过程中的涉及技术的先进性、经济效益性、以及操作运行的合理便捷性等，从而综合各方面因素选择最有力、最合适、最科学的互感器。当然，在作出选择之前，要合理、细致、科学地比较多种产品的属性，之后再作定夺，以实现采样就地数字化设计的最终目的。
4、网络构架设计
应当使用高速的以太网来实现110kV智能变电站在网络构架方面的设计，在设计时要保证所有的设备都有其专属的、相应的通信接口，规约应当支持IEC61850，并且它的传输速率不能低于100Mb/s。从逻辑功能上看，整个网络的构架是由站控层、过程层和间隔层这三个层面组成。采用的结构为单星型来设计站控层的网络拓扑，它的交换设备采用的是常规的工业级工作组，从而构成站控层单以太网；过程层是由采样数据网和GOOSE网构成的，这两个结构在物理上呈现出相互独立的态势，其采用的拓扑结构与站控层类似，都应当是星型的。GOOSE控制网要符合IEC61850标准，并且要是工业级别的网络交换设备，这样才能构成针对主变的相关形式的控制网。另外，由上述规定型号构成的GOOSE控制网，它的工业级网络交换设备还必须要支持GOOSE技术。在保护双重化时，相应的设计内容要满足双重化配置的过程层网络，继而满足继电保护点对点直跳、直采，满足继电保护双重化的配置在两个过程层网络中完全独立的原则。此外，GOOSE控制网的工业网络交换装置应以IEC61850标准要求为准，并且相应的设备需要能够支持GOOSE技术。过程层网络主要有GOOSE网和SV网，它们是独立进行的、互不干扰的，其拓扑结构需要选择使用星型，且系统需要具备保护双重化性能，则在相对应的过程层网络配置也要进行双重化，同时应确保继电保护符合有关规定，其双重配置的过程层网络相互对立。最后，由于110kV变电站间隔层的进线侧无需安装保护装置，因为其以辐射方式对外供电，只需要在分段位置或者内桥安装一定的保护装置即可。
结束语
随着社会经济发展，用电需求不断增加，110kV智能变电站的设计和建设工作日益受到人们的重视。在设计实践中，设计人员必须遵循一定的原则，综合分析与比较具体的环境条件、设备特点、应用范围、系统负荷大小、规划方案等，从而确定一个比较合理的一次方案，以保证智能变电站满足经济性、安全性、技术合理性等方面的要求。
参考文献
[1]易永辉，王雷涛，陶永健.智能变电站过程层应用技术研究[J].电力系统保护与控制，2010，38（21）：1～5.
[2]曹金鹿，吴光强，符杨.110kV数字化变电站在浙江电网的应用[J].上海电力学院学报，2009，25（2）：126～130.
[3]陈文中.数字化变电站全光纤电流互感器准确度校验[J].华东电力，2009（12）：22～28.
[4]张虹.110千伏智能变电站关键技术研究[J].工艺与技术，2012，12：111-112.
[5]阳东义.110KV变电站综合自动化运行系统的设计[J].中国高新技术企业，2007（8）.