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摘要：现阶段，国家电网得到了飞速发展，以往的变电站已无法适应智能电网自动化、互助化的发展要求，具有资源共享与运行安全等优势的智能变电站，在该种形势下应运而生。本文简要介绍了220Vk智能变电站的设计方式，接着系统阐述了220KV智能变电站的设计方案及相关技术，最后对该设计方案的经济效益做了初步分析。
关键词：220KV智能变电站；设计方案；效益
一、智能变电站设计的概述
根据IEC61850标准现阶段智能变电站设计案例，智能变电站与传统变电站的参与者基本一致。如能重新定位传统变电站的角色，变电站中的诸多问题也能得到有效解决。智能变电站工程相对较为复杂，以设计为中心的实施方案，能不能完全取代以制造厂商为中心的设计模式，还需接受更深入的实践检验。智能变电站在设计方式上，还涉及到了二次施工图及其表达方式等问题。在智能变电站技术不断进步的今天，二次装置所采用的信息交互方式也发生了很大转变，传统的接线端子概念逐步被数字信号所替代，电缆连接方式也被全面转换为网络化光纤。在该种背景下，如智能变电站外回路不在设计方法上做出创新，那么设计图纸中便不能体现出设备间的配合状况，而是只能反应出智能装置及二次设备的光缆连线。为更好的解决智能化变电站中存在的这一问题，在实际的工程中还提及了装置GOOSE虚端子、GOOSE配置表等等诸多概念。现阶段，变电站在对待虚端子时，通常还会采用CAD、EXCE等软件，以缓解智能变电站中的二次回路设计问题。
二、220kV 智能变电站工程设计方案
（一）系统网络
变电站系统网络的核心部件在于由高速以太网，其通信规约标准为IEC 61850。变电站系统则包含间隔层、站控层及过程层三大网络，介绍如下：站控层一般采用双星型冗余以太网方式，以MMS与GOOSE报文为主要传输内容。逻辑功能方面，站控层间的数据、站控层与间隔层间均设立了交换接口。间隔层多以太网方式（双星型冗余）出现，其传输对象往往是MMS或GOOSE报文。过程层一般为星型以太网方式，GOOSE报文等为主要传输内容。因采用合并单元智能终端合一装置，在过程层采样值网与GOOSE网将并同为一个网络。220kV 过程层则通常采用冗余网络配置。
（二）二次设备配置
1.保护配置方案
1）220kV母线保护。根据本站实际的远景规模，对220kV母线配置双向的微机型母线差动保护。为促进母线保护的双重化，各线路、母联的智能汇控柜内，均应安装终端一体化装置。开入量（如启动失灵）都应该选择相对独立的 GOOSE方式进行传输。2）220kV 母联与分段保护。220kV母联与分段应分别配置2套微机型解列保护，且改装置应拥有测控功能，并将其安装在智能汇控柜上。母联（分段）间隔内，最好选择直踩直跳方式来对待保护装置等。跨间隔信息，可适当采用GOOSE网络传输方式。7）主变压器保护。变压器保护（非电量保护不包含在内）根据双重化配置，每套保护都必须拥有其相应的主、后备保护功能。变压器保护最好能直接采样，经GOOSE网络可接收到失灵保护跳闸之命令，继而执行该跳变动作。
2.测控配置方案
根据IEC61850标准及要求来对测控装置进行建模，其自描述功能较为完善，且能直接和站控层设备实现通信，并经GOOSE报文来使间隔层实现“五防”联闭锁功能。1）220kV 电压等级均可选择测控一体化装置，并分别与主变压器、母线连接；2）220kV 母线的测控装置应予以单独配置；3）测控保护一体化装置应适应下列几项要求：一次设备应体现出两套装置的运行信息，并各自接入2套保护测控装置，使设备状态信息能得到实时监控；2套保护测控装置都应采用隔离开关予以控制；4）失电报警信号应配置以独立的保护装置，其他告警信号则可选择网络方式进行输出。
3.交换机配置方案
1）站控层网络交换机。该层冗余应安装中心交换机共4台；2）间隔层网络交换机。根据设备室及电压等级的不同，可一次对间隔层进行配置2继电器室间隔层交换机，6台220kV间隔层交换机，4台110kV 间隔层交换机，6台35kV 开关柜室间隔层交换机；3）过程层网络交换机。过程层采样值网应与GOOSE网相同，220kV电压等级应根据间隔组网近冗余配置，并经220kV过程层转移至中心交换机。本文所列举的上海电网，220kV变电站均以采用无人值班运行模式，在不同的区域设置集控站，用以集中管理多个受控站，并对变电站现场运行状况进行巡视。在变电站建设过程中，照明自动控制功能大多也考虑在内，变电站现场运行人员通常不需要长时间工作，智能照明控制系统的整体利用率并不算高。在实际过程中，只需在配电装置室及监控室内安装监控系统，便可对空调、风机等设备实行在线监控，并根据环境温度及湿度等参数，使运行人员能更迅速地发现和找出集控站中存在各类运行故障。
三、经济效益分析
现阶段，上海电网220kV变电站，均已采用综合自动化技术，实现了遥信、遥控及遥测等诸多功能，且变电站内均能做到无人值班。然而，针对某些设备的操作及信息量上传等，还是有较大的局限性。譬如，该电站目前正使用VQC自动无功装置进行投切，尽管其拥有动态调节功能，不过只可满足变电站自身的无功补偿需求，而不能对区域电网周边区域实现无功补偿系统；该电站只能通过有限的信息来判断变电站一次、二次设备的运行状况及存在故障，而无法明确故障出在哪个设备上、是由什么原因产生等，预警功能无法真正实现；另外，站内的空调、风机等设备，仍需通过人工检查，全面地无人值班模式还有待逐步完善。而采用智能变电站技术后，通信载体也从原来的电缆转变为通信线，弥补了电缆传输信号在数量方面的约束性，信息量也有了逐步增加，调度端和集控站的操作人员只需借助远程监控系统，便可全面把握站内设备的运行情况。此外，变电站通过引进智能变电站技术，有效缩减了寻找故障的时间，减少了变电站运行人员的工作强度，进而使其运行效率得到进一步提升。
结论
通过上述对智能变电站技术的应用探讨，我们对220kV智能变电站建设工程的设计方式有了初步了解，并依此提出了智能变电站工程的一种基本实施方案及其经济效益。在智能电网技术不断进步的今天，对智能电网建设所提出的要求也越来越高。为此，智能变电站只有适时在技术应用、管理模式层面上做出创新，才能适应新时期的电网发展需求。
参考文献：
[1]高翔.数字化变电站应用技术[M].中国电力出版社，2012.
[2]电力用互感器和电能计量装置设计选型与应用[M].中国电力出版社，2010.
[3]唐宗顺. 在高密度负荷区中压配电网使用 20kV 电压层级供电的技术经济性浅析[J].四川水力发电，2011，30（1）：137-139.
关键词：220KV智能变电站；设计方案；效益
一、智能变电站设计的概述
根据IEC61850标准现阶段智能变电站设计案例，智能变电站与传统变电站的参与者基本一致。如能重新定位传统变电站的角色，变电站中的诸多问题也能得到有效解决。智能变电站工程相对较为复杂，以设计为中心的实施方案，能不能完全取代以制造厂商为中心的设计模式，还需接受更深入的实践检验。智能变电站在设计方式上，还涉及到了二次施工图及其表达方式等问题。在智能变电站技术不断进步的今天，二次装置所采用的信息交互方式也发生了很大转变，传统的接线端子概念逐步被数字信号所替代，电缆连接方式也被全面转换为网络化光纤。在该种背景下，如智能变电站外回路不在设计方法上做出创新，那么设计图纸中便不能体现出设备间的配合状况，而是只能反应出智能装置及二次设备的光缆连线。为更好的解决智能化变电站中存在的这一问题，在实际的工程中还提及了装置GOOSE虚端子、GOOSE配置表等等诸多概念。现阶段，变电站在对待虚端子时，通常还会采用CAD、EXCE等软件，以缓解智能变电站中的二次回路设计问题。
二、220kV 智能变电站工程设计方案
（一）系统网络
变电站系统网络的核心部件在于由高速以太网，其通信规约标准为IEC 61850。变电站系统则包含间隔层、站控层及过程层三大网络，介绍如下：站控层一般采用双星型冗余以太网方式，以MMS与GOOSE报文为主要传输内容。逻辑功能方面，站控层间的数据、站控层与间隔层间均设立了交换接口。间隔层多以太网方式（双星型冗余）出现，其传输对象往往是MMS或GOOSE报文。过程层一般为星型以太网方式，GOOSE报文等为主要传输内容。因采用合并单元智能终端合一装置，在过程层采样值网与GOOSE网将并同为一个网络。220kV 过程层则通常采用冗余网络配置。
（二）二次设备配置
1.保护配置方案
1）220kV母线保护。根据本站实际的远景规模，对220kV母线配置双向的微机型母线差动保护。为促进母线保护的双重化，各线路、母联的智能汇控柜内，均应安装终端一体化装置。开入量（如启动失灵）都应该选择相对独立的 GOOSE方式进行传输。2）220kV 母联与分段保护。220kV母联与分段应分别配置2套微机型解列保护，且改装置应拥有测控功能，并将其安装在智能汇控柜上。母联（分段）间隔内，最好选择直踩直跳方式来对待保护装置等。跨间隔信息，可适当采用GOOSE网络传输方式。7）主变压器保护。变压器保护（非电量保护不包含在内）根据双重化配置，每套保护都必须拥有其相应的主、后备保护功能。变压器保护最好能直接采样，经GOOSE网络可接收到失灵保护跳闸之命令，继而执行该跳变动作。
2.测控配置方案
根据IEC61850标准及要求来对测控装置进行建模，其自描述功能较为完善，且能直接和站控层设备实现通信，并经GOOSE报文来使间隔层实现“五防”联闭锁功能。1）220kV 电压等级均可选择测控一体化装置，并分别与主变压器、母线连接；2）220kV 母线的测控装置应予以单独配置；3）测控保护一体化装置应适应下列几项要求：一次设备应体现出两套装置的运行信息，并各自接入2套保护测控装置，使设备状态信息能得到实时监控；2套保护测控装置都应采用隔离开关予以控制；4）失电报警信号应配置以独立的保护装置，其他告警信号则可选择网络方式进行输出。
3.交换机配置方案
1）站控层网络交换机。该层冗余应安装中心交换机共4台；2）间隔层网络交换机。根据设备室及电压等级的不同，可一次对间隔层进行配置2继电器室间隔层交换机，6台220kV间隔层交换机，4台110kV 间隔层交换机，6台35kV 开关柜室间隔层交换机；3）过程层网络交换机。过程层采样值网应与GOOSE网相同，220kV电压等级应根据间隔组网近冗余配置，并经220kV过程层转移至中心交换机。本文所列举的上海电网，220kV变电站均以采用无人值班运行模式，在不同的区域设置集控站，用以集中管理多个受控站，并对变电站现场运行状况进行巡视。在变电站建设过程中，照明自动控制功能大多也考虑在内，变电站现场运行人员通常不需要长时间工作，智能照明控制系统的整体利用率并不算高。在实际过程中，只需在配电装置室及监控室内安装监控系统，便可对空调、风机等设备实行在线监控，并根据环境温度及湿度等参数，使运行人员能更迅速地发现和找出集控站中存在各类运行故障。
三、经济效益分析
现阶段，上海电网220kV变电站，均已采用综合自动化技术，实现了遥信、遥控及遥测等诸多功能，且变电站内均能做到无人值班。然而，针对某些设备的操作及信息量上传等，还是有较大的局限性。譬如，该电站目前正使用VQC自动无功装置进行投切，尽管其拥有动态调节功能，不过只可满足变电站自身的无功补偿需求，而不能对区域电网周边区域实现无功补偿系统；该电站只能通过有限的信息来判断变电站一次、二次设备的运行状况及存在故障，而无法明确故障出在哪个设备上、是由什么原因产生等，预警功能无法真正实现；另外，站内的空调、风机等设备，仍需通过人工检查，全面地无人值班模式还有待逐步完善。而采用智能变电站技术后，通信载体也从原来的电缆转变为通信线，弥补了电缆传输信号在数量方面的约束性，信息量也有了逐步增加，调度端和集控站的操作人员只需借助远程监控系统，便可全面把握站内设备的运行情况。此外，变电站通过引进智能变电站技术，有效缩减了寻找故障的时间，减少了变电站运行人员的工作强度，进而使其运行效率得到进一步提升。
结论
通过上述对智能变电站技术的应用探讨，我们对220kV智能变电站建设工程的设计方式有了初步了解，并依此提出了智能变电站工程的一种基本实施方案及其经济效益。在智能电网技术不断进步的今天，对智能电网建设所提出的要求也越来越高。为此，智能变电站只有适时在技术应用、管理模式层面上做出创新，才能适应新时期的电网发展需求。
参考文献：
[1]高翔.数字化变电站应用技术[M].中国电力出版社，2012.
[2]电力用互感器和电能计量装置设计选型与应用[M].中国电力出版社，2010.
[3]唐宗顺. 在高密度负荷区中压配电网使用 20kV 电压层级供电的技术经济性浅析[J].四川水力发电，2011，30（1）：137-139.