智能化变电站的建设模式

1智能化变电站的建设模式

目前的智能化变电站建设模式，概括来说可归纳为过渡型、实用型、理想型等类型。过渡型智能化变电站站控层和间隔层实现智能化，过程层仍采用常规电磁型互感器，优点是信息和通信符合最新国际标准，实现了信息的共享，具有很好的互操作性，大量减少二次电缆。部分传统的保护控制功能通过网络方式实现。二次设备在现有的成熟设备基础上完成，具有较高的实用性，便于现阶段在变电站推广和老站改造。但过程层未实现模拟量智能化采集。

实用型智能化变电站采用电子式互感器，站控层和间隔层全部智能化，过程层基本实现智能化。优点是过程层的采样数据实现共享，节省电缆，简化二次接线，电子式互感器原理先进。但过程层的一次设备未实现智能化，目前电子式互感器的技术应用在国内还不完全成熟，成本较高。理想型智能化变电站的站控层、间隔层、过程层全部实现智能化。优点是变电站过程层的测量、监视、控制全部实现智能化、网络化，彻底解决了二次电缆接线复杂问题，最终降低成本、提高可靠性，是今后的发展方向。

2智能化变电站建设模式的选择

在智能化变电站的规划与设计阶段，选取哪一种智能化变电站发展建设模式，成为决定此项工程面貌与效果的关键。理想型是今后的发展方向，但因为一次设备的智能化（如智能化断路器），在目前阶段，过程层全部实现智能化，尚有一定难度。过渡型与实用型智能化变电站的区别，主要在于是否采用电子式互感器。于是，是否选用电子式互感器，就成为选择的焦点。电子式互感器分为2种：有源电子式互感器和无源电子式互感器。有源电子式互感器的技术相对较为成熟，其技术性能已基本可以满足实用化要求，国内目前建设的智能化变电站使用的互感器绝大部分均为有源电子式互感器。

有源电子式电流互感器工作原理如下：有源电子式电流互感器利用空芯线圈及低功率线圈传感被测一次电流。低功率CT（LPCT）的工作原理与常规CT的原理相同，只是LPCT的输出功率要求很小，因此其铁芯截面就较小。空芯线圈是一种密绕于非磁性骨架上的螺线管，如图所示。空芯线圈不含铁芯，避免了因铁芯引起的CT饱和等问题，具有很好的线性度。空芯线圈的输出信号e与被测电流i有如下关系：由此公式可知，输出信号e与截面积s相关，即空芯线圈输出信号与其结构相关，一方面加工时需保证截面积s符合设计要求；一方面运行时温度变化可能会导致空芯线圈结构变化，进而影响输出信号精度。

电子式互感器还存在采样同步问题：电压、电流之间需要同步、变压器不同的电压等级之间三相电流、电压采样必须同步，变压器差动保护从不同电压等级的多个间隔获取数据存在也同步问题。而且常规互感器与电子式互感器可能会并存，更增加了同步的难度。如果选用电子式互感器，同步问题是一个继电保护专业必须面对的一个难点。现在以南瑞继保电气有限公司ECVT1电子式互感器为例：在温度问题上，ECVT1电子式互感器说明书标明使用环境气温：-25—+40℃，日平均≤+35℃。查询气象资料：宁波地区2010年超过+35℃的气温的天数为28天，最高温度为40.7℃,而2013年宁波地区地区遭遇极端高温天气，截止目前，宁波地区2013年超过+35℃的气温的天数已超过45天，最高温度高达43.5℃。

变电所运行温度还要高于环境气温，根据实例变电站（110kV布政变）夏季110kV开关室温度断面监测显示，其日最高气温均在37℃以上，在散热设施全开情况下，最高温度仍然到过42℃，如部分散热设施故障，最高温度会达到45℃以上；10kV开关室因装有空调，室温较低，但不可忽视的是作为辅助设施的空调设备，其可靠性尚不足以满足要求，当一台空调停机时，室温仍有可能上升至较高水平。如图2所示。维护方面，二次部分依靠自检功能实现状态检修，产品运行1~3年后需光纤传光性能检测、互感器变比测试。目前宁波地区尚无电子式互感器运行维护经验，从未进行过电子式互感器检测和测试。

我们再来参考其他公司运行经验：某110kV变电站，采用实用型智能化模式，投产3年后，因运行中出现问题太多，不得不进行二次部分全站改造。华东电网内某110kV变电站，采用实用型智能化模式，投产后，缺陷大量出现，给运行和维护带来较大压力。《浙江省电力公司2011年新建变电站设计补充规定实施细则》也规定：“选用电子式互感器时，需进行充分技术经济论证”。

3结语

综上所述，以目前的产品技术水平和宁波地区的实际情况，普通110kV变电站如建设为智能化变电站，宜采用过渡型智能化变电站模式。

作者：谢江宁 俞沛宙 朱登科 单位：国网浙江宁波市鄞州区供电公司