变电站模块化建设汇总十篇

序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇变电站模块化建设范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。

篇（1）

1 模块化在变电站中的发展历程

在变电站发展过程中，模块化技术在90年代末开始发展。我国部分厂家开始在预制箱体内，安装二次装置、10kv开关设备，其他设备仍然常规布置，即模块化技术在变电站运用的第一阶段，称为10kv箱式变电站。因大多采用常规开关柜，因体积较大，使得箱体的操作走廊变小，安全性不高，维护、吊装极为不便，且影响整体运输。选择金属材料制作外层钢板，影响了箱体防潮和保温。

从2000年开始，10kv开关设备和35kv开关设备逐渐在预制箱体内安装，即模块化技术在变电站中运用的第二阶段，称为两侧箱式阶段，进而实现局部模块化。但是，箱体内仍然选择常规开关柜，使得箱体的操作走廊变小，安全性不高，维护、吊装极为不便，且影响整体运输。

在2006年，开始进入全绝缘和全封闭状态，使用高压开关和封闭式组合电器方式，通过拔插方式，连接进出线的电缆接头，二次设备、中压设备均在预制箱体内安装。在工厂内，即完成了安装、设计、制造，在出厂之前，通过整组调试和现场调试，完成变电站建设。

在2011年，对于35kv变电站，实现在户外放置主变压器，实现设备箱式化，在设计阶段，即整合各模块，待调试完成后，在现场安装时，通过一次电缆和二次电缆，就能完成变电站建设。至此，模块化技术在变电站的运用，进入了第四阶段。

2 模块化变电站概述

针对模块化变电站，是变电站建设的创新模式，由主变压器、高压开关、中压开关、中压配套设备与综合自动化等五个功能模块，构成智能变电站。

主变压器，是通过拔插方式，连接高压进线电缆接头，通过全封闭、多股电缆的母线桥架，连接中压出线。

高压开关，在进出线选择拔插方式，通过气体绝缘封闭方式，连接组合电器。

中压开关，是选择一体化预装式组合电器。

中压配套设备，主要包含消弧线圈、接地变压器与无功补偿装置。

综合自动化，是选择一体化预装式的控制室。

在工厂中，上述五种功能模块均预先调试完成，在现场安装时，秩序选择一次电缆，连接变压器、开关和配套设备，综合自动化选择通讯线路、电缆连接，最后通过整体调试，就能实现变电站建设。

3 模块化变电站的技术特点分析

3.1 高压开关模块

针对110kv电压的封闭式组合电器，可将其作为进出线模块基础，该设备集成化程度较高，能够配置避雷、电流互感、电压互感等设备。若进出线选择工厂预制方式，可选择拔插方式、电缆套管等方式，连接电缆插头，实现模块化，以便于安装维护和运行稳定。

3.2 变压器模块

针对主变压器，可选择户外常规布置，以降低现场接线量，同时需要改进变压器进线端子和出线端子，在一次侧，可选择拔插油气套管、电缆附件，连接进线模块。在二次侧，可选择架空、电缆出线方式采用绝缘封闭方式。

3.3 中压开关模块

针对10kv进出线、35kv进出线，有户外箱式、拼装式两种方式。在固定式开关柜、手车式开关柜中，拼装式较为常用，然而因常规开关柜的体积极大，增加了整体模块体积，提高了吊装和运输难度，使得箱体维护通道变窄，用户、厂家也十分不便。在近几年来，永磁真空开关运用较多，大多选择气体绝缘封闭、紧凑型开关柜，因重量较轻，体积较好，吊装运输极为方便，提高了模式可行性，在110kv、35kv变电站中应用较多。该类模式的在一个预制箱体内安装开关柜，选择双层金属材料、铝锌板制作箱体。采用隔热材料充填中间部分，箱体内设置通风系统，安装有空调设备，具有良好的隔热防潮功能。同时，户外共箱式是另外一种模式，在充气箱体中设置开关设备，将电缆接头连接进出线，可隔断端口功能，通过防护壳体，该模式效果等同于10kv户外环网柜、35kv户外组合电器，因设备体积较小，结构较为紧凑，布局十分简洁，促进了变电站建设、运行的简易化。

4 变电站技术性和经济性对比

4.1 综合自动化模块

针对综合自动化模块，包含了交直流电源、故障录波、图像监控、综合自动化、通信系统、维护等设备，10kv保护设备、35kv均在一体化预装式的开关室内分散安装，其他在一体化控制内分散安装。

4.2 中压配套装置模块

针对消弧线圈、无功补偿，可选择敞开式顶罩方式，或选择户内成套城北。针对小容量变电站，和出线模块共同合并一个模块。针对接地变压器，可选择干式电气设备，在箱体内放置。

4.3 其他辅助设备

主要包含照明、采暖、防雷、接地、排水、消防等系统。

5 模块化变电站和35kv常规变电站对比

5.1 主变压器

对于变电站的最终建设，可选择两台三相双绕的自冷式方式，使调压变压器绝缘密封，容量设置为5000kva，设置电压为35/10.5kv等级。

5.2 35kv侧

针对主变压器，设置进线两回，选择单母分段线接线。设置进出线四回和本期一回，可设置31.5ka电流配电装置。

5.3 310kv侧

对于主变压器进线两回，选择单母分段线接线，设置出现八回和本期四回，可设置25ka电流配电装置。

5.4 无功补偿

可设置一组1200kvar的无功补偿并联电容器组。

通过上述数据可以看出，模块化智能变电站和常规变电站相比，整体投资基本相当，稍高于户外建站方式。因选择小型开关柜，其设备费用比常规建站要高。然而，在变电站建设工程费用、安装费用、其他费用中，能够节省大量费用。因此，选择模块化变电站，可有效提升设备整体运行效能，节约变电站占地面积，促使建设步骤简化，降低工程现场施工量，加快施工速度，为工程尽早送电创造条件。

6 结束语

综上所述，模块化技术在智能变电站中的运用，转变了传统变电站建站模式，提高了变电站技术含量，降低了资源小孩，减少了环境污染，实现了过程精细化。近些年来，随着我国电力事业日益发展，按照模块化智能变电站的特点，在农网建设、城网终端改造方面，将会得到更广泛运用。对于设备绝缘要求高、地势和负荷较大，尤其的高原地区，模块化技术具有广泛应用前景。

参考文献

[1]樊陈，倪益民，窦仁晖等.智能变电站顺序控制功能模块化设计[J].电力系统自动化，2012，36（17）：67-71.

[2]苏麟，石慧，王爱民等.预制光缆在智能变电站应用技术研究[J].中国电业（技术版），2014，（9）：64-67.

[3]余盛超，陈文军，司海建等.模块化变电站建设及运维过程分析[J].中国电业（技术版），2014，（7）：63-65.

作者简介

篇（2）

Abstract: In this paper, starting from the features and functions of intelligent substation were analyzed, discussed the various technical problems in the intelligent building, in order to guarantee intelligent construction work smoothly.

Key words: intelligent substation; construction; key technology

中图分类号：TM411+.4

前言

智能变电站是坚强智能电网建设中实现能源转换和控制的核心平台之一，是智能电网的重要组成部分，它是衔接智能电网发电、输电、变电、配电、用电和调度六大环节的关键，同时也是实现风能、太阳能等新能源接入电网的重要支撑。是智能电网“电力流、信息流、业务流”三流汇集的焦点，对建设坚强智能电网具有极为重要的作用。

智能化变电站的特点分析

智能化变电站是采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实施自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。作为电力网络的节点，同常规变电站一样连接线路、输送电能，担负着变化电压等级、汇集电流、分配电能、控制电能流向、调整电压等功能。智能变电站能够完成比常规变电站范围更宽、层次更深、结构更复杂的信息采集和信息处理，变电站内、站与调度、站与站之间、站与大用户和分布式能源的互动能力更强，信息交换和融合更方便快捷，控制手段更灵活可靠。具有全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化和高级应用互动化等主要技术特征。

2、智能化变电站的功能概述

2.1 紧密联结全网。从智能化变电站在智能电网体系结构中的位置和作用看，智能化变电站的建设，要有利于加强全网范围各个环节间联系的紧密性，有利于体现智能电网的统一性，有利于互联电网对运行事故进行预防和紧急控制，实现在不同层次上的统一协调控制，成为形成统一坚强智能电网的关节和纽带。智能化变电站的“全网”意识更强，作为电网的一个重要环节和部分，其在电网整体中的功能和作用更加明

2.2 支撑智能电网。从智能化变电站的自动化、智能化技术上看，智能化变电站的设计和运行水平，应与智能电网保持一致，满足智能电网安全、可靠、经济、高效、清洁、环保、透明、开放等运行性能的要求。在硬件装置上实现更高程度的集成和优化，软件功能实现更合理的区别和配合。应用FACTS技术，对系统电压和无功功率，电流和潮流分布进行有效控制。

2.3智能化变电站允许分布式电源的接入。在海西电网中，风能、太阳能等间歇性分布式电源的接入。智能化变电站是分布式电源并网的入口，从技术到管理，从硬件到软件都必须充分考虑并满足分布式电源并网的需求。大量分布式电源接入，形成微网与配电网并网运行模式。这使得配电网从单一的由大型注入点单向供电的模式，向大量使用受端分布式发电设备的多源多向模块化模式转变。与常规变电站相比，智能化变电站从继电保护到运行管理都应做出调整和改变，以满足更高水平的安全稳定运行需要。

2.4 远程可视化。智能化变电站的状态监测与操作运行均可利用多媒体技术实现远程可视化与自动化，以实现变电站真正的无人值班，并提高变电站的安全运行水平。

2.5 装备与设施标准化设计，模块化安装。智能化变电站的一二次设备进行高度的整合与集成，所有的装备具有统一的接口。智能化变电站时建设时，所有集成化装备的一、二次功能，在出厂前完成模块化调试，运抵安装现场后只需进行联网、接线，无需大规模现场调试。一二次设备集成后标准化设计，模块化安装，对变电站的建造和设备的安装环节而言是根本性的变革。可以保证设备的质量和可靠性，大量节省现场施工、调试工作量，使得任何一个同样电压等级的变电站的建造变成简单的模块化的设备的联网、连接，因而可以实现变电站的“可复制性”，大大简化变电站建造的过程，而提高了变电站的标准化程度和可靠性。出于以上需求的考虑，智能化变电站必须从硬件到软件，从结构到功能上完成一个飞越。

3、智能化变电站建设的技术关键

与常规变电站设备相比，智能化变电站的核心问题是信息的采样传输与控制，包括 “新技术、新材料及新工艺”的应用，其中，由的技术相对成熟、由的技术还处于试运行和研发阶段，需在现场结合其他变电设备进行调试。智能化变电站通过全景广域实时信息统一同步采集，实现变电站自协调区域控制保护；与调度实现全面互动，实现基于状态监测的设备全寿命周期综合优化管理。

3.1 测量数字化技术。一次设备的状态信号（如变压器油温、分接开关位置、开关设备的分、合位置等）都需要痛过模拟信号电缆传送至控制室进行测量。测量数字化就是对运行控制直接相关的参数进行就地数字化测量。测量结果可根据需要发送至站控曾网络或过程层网络，用于一次设备或其部件的运行与控制。数字化测量参量包括变压器油温、有载分接开关位置、开关设备分、合闸位置。

3.2 控制网络化技术。在运行中，变压器的冷却系统、有载分接开关和开关设备的分、合闸操作都需要控制，而控制网络化就是对控制需求的一次设备或其部件实现基于网络的控制，。控制方式包括：一次设备或其部件自有控制器就地控制；智能组件通过就地控制器或执行器控制；站控层设备通过智能组件控制。

3.3状态可视化技术。状态可视化由智能组件中的监测功能模块完成，但其依据的信息不局限于监测模块，还可以包括测量及系统测控装置等模块的信息。可视化是智能一次设备与电网调控系统的一种信息互动方式，准确实时地掌握一次设备的运行状态。

3.4功能一体化技术。传感器作为二次设备的状态感知原件，参与测量、控制、监测、计量、保护等二次与一次设备的融合，传感器将一次设备的状态信息转化智能组件的可测量信息。

篇（3）

中图分类号：TM63文献标识码： A

前言：随着我国城镇化建设的不断发展， 我国对电量的需求呈现爆发式的增长，消耗了大量的资源，为了能够给国家和用户源源不断提供电力，同时还需要满足高效、便捷以及稳定的传送需求，国家电网建设智能电网及更新、升级现存电网任务迫在眉睫，作为智能电网的重要组成部分。

一、智能变电站的特点

智能变电站是指采用智能设备，利用自动化技术满足通信平台网络化、全站信息数字化、信息共享标准化等需求，具有自动化完成信息的采集、测量、控制以及保护等基本功能，并且可以根据需要对电网实现智能调节、自动控制、协同互动等高级功能。 此外，智能变电站的信息处理和信息采集能力比传统变电站层次更深、范围更宽、结构更复杂，可以实现与相邻变电站、电网调度等互动。 目前，智能变电站一次设备的智能化，比如智能化开关以及光纤传感器等，二次设备的通信网络化、设备网络化、运行管理系统的自动化是变电站的关键技术特征。

二、智能变电站的功能概述

1、 紧密联接全网

智能变电站主要由站控层、间隔层和过程层组成，如图 1所示。 其中站控层的作用是对全站设备进行监视、控制、告警和交换信息，并即时完成数据的采集监控、操作闭锁、保护管理；间隔层的作用是对间隔层的所有实时数据信息进行汇总，并对一次设备提供保护和控制； 过程层则用于电气数据的检测、设备运行参数的在线检测与统计以及操作控制的执行等。这三层结构通过以太网、光缆等紧密地联接在一起，使得信息的采集、处理、执行等更加迅速便捷。由智能化变电站的结构图可以看出，智能变电站是智能电网的基础，在智能电网的体系结构中具有重要的作用。

智能变电站的建设需要服从三个有利于， 即要有利于强化在全网的范围内对网络中各个节点之间紧密性的加强， 要有利于统一智能电网， 要有利于互联电网对系统运行事故的有效控制和预防，能够对不同层次的节点实现统一协调控制，在智能电网控制中起到纽带的作用。

2、 分布式电源接入

随着石油、煤炭等不可再生资源的日益耗竭，未来的发电形式趋向于多样性，太阳能、风能等发电形式必然会得到普及应用。 作为分布式电源并网的入口，智能变电站在硬件以及软件设计的过程中都需要考虑到未来分布式电源并网的需求。伴随着大量分布式电源的介入， 配电网由传统单一的单向大型注入点供电模式向分布式发电设备多源多向模块化发展，形成配电网与微网并网运行的模式。 与目前常规变电站相比，智能变电站需要对运行管理、继电保护等方面进行适当调整，以便满足未来更高标准的需求。

3、 设备标准化设计、模块化安装

智能变电站中使用的一、 二次设备都是高度集成与整合的，都采用统一的接口。 在智能变电站正式运行前期，需要对采集的集成装备的一、二次功能进行模块化调试，以免在现场安装的过程中进行大规模的模块化调试，只需简单的联网、接线等操作。 装备、设施的模块化设计与模块化安装不仅仅大量节省了现场施工和调试的工作量， 而且也保证了设备的可靠性。 同时，它使得同样等级变电站的建设过程由于标准设计和模块化而变得不再繁复冗余，实现变电站的“可复制性”，极大的简化了工程的建设过程，提高了变电站的可靠性与标准性。

变电站的装备与设施的标准化设计和模块化安装对于变电站的设备安装于建造环节是一次革命性的变革。

三、智能变电站技术的应用分析

1、双重化网络结构的应用

双重化网络结构为变电站自动化系统提供了处理方案，真正达 到 了 各 厂 商 设 备 能 够 互 操 作 的 目 标，其 具 有 以 下优点：

1.1全方位完备的通信处理方案。对间隔层和过程层之间的通信方法进行了定义，有力地支持了智能一次设备、电子式互感器的信息传送。对变电站之间的通信接口进行了定义，为各区域自动化系统间的通信及完成广域保护做了铺垫。

1.2对报文与性能进行了详细的分类。

1.3实现了通信和应用的独立，能确保通信系统自身的持久稳定性。

1.4统一了各设备间互换信息的标准，实现了各设备间的互操作。

2、电子式互感器

电子式互感器具有暂态性好、体积小、安全性能高等方面的优点，是未来智能变电站需要使用的主要设备。根据原理，可以将电子式电流互感器分成无源型互感器和有源型互感器。下面对其使用策略进行探讨。

2、无源型互感器的应用

对于光互感器来说，全光纤电流互感器的温度、抗震性能都要好于磁光玻璃电流互感器，所以其在试点站中得到了广泛的运用。全光纤电流互感器的稳定性和误差与制作工艺、传感光纤材料、传感器的绕制方法等有比较大的联系。从试点的结果来看，电子元件和电气单元的稳定性是保证互感器正常运行的基础。

3、有源型互感器的应用

3.1一般情况下，在低电位安装GIS电子式互感器的远端模块，不用进行激光供电，具有良好的稳定性，供电成本也不高。不过由于GIS设备和电气耦合关系比较紧密，要考虑其电磁兼容问题，尤其是在隔离开关操作过程中引起的瞬态过电压对模块造成的影响。

3.2对于罗氏线圈等类型的有源型电子式互感器，其温度特点和电磁兼容性是需要重点注意的地方，如果不能很好地进行处理，会直接对保护设备运行的稳定性造成影响。另外，对罗氏线圈的积分环节也要给予足够的重视，如果处理不好，会对ETA的暂态性造成影响，甚至会出现直流偏移和拖尾的情况。

3.3AIS电子式互感器一般安装在远端模块高压侧，需要进行激光供电，成本比较大，运行可靠性不高。而且，远端模块的使用寿命会对电子式互感器造成影响，当前大多数电子式互感器故障都出现在远端模块，比较常见的原因有进水、高温等。

4、选取继电保护的跳闸方法

4.1网络跳闸。网络跳闸可以使光纤接线变得简单，使光口数量得到控制与保护，有利于设备及时散热。但是因为增设了交换机，所以只要交换机发生故障，就会失去控制保护作用。现阶段，大概有25％的试点站采用了网络跳闸方式，就当前的情况来看，网络跳闸的可靠性较高，还没有出现因交换机故障而引发的保护失效状况。由于网络跳闸削减了中间环节，所以能减少延时。

4.2点对点跳闸。由于其配置较多，致使发热量较大，进而严重制约安装设备的使用寿命。

四、智能变电站前景分析

与智能电网系统中的其他环节相比较，我国智能变电站已经达到能够进行大规模推广的时候，目前已有许多的二三级城市正在或者已经建成了智能化变电站。针对目前智能变电站的建设情况，未来我国进行智能变电站的研究和建设应从如下方面进行：

1、加强对 IEC61850 标准和智能变电站技术的理论研究；

2、进行标准化设计，采用 IEC61850 标准，使站内标准达到统一；

3、对以太网技术进行更加深入的研究，采用以太网来构建智能变电站的通信平台；

4、研究新型的互感器技术；

5、在智能化一次设备的基础上，对在线监测和电气设备的智能控制技术进行进一步的研究；

6、采用智能调度技术，开展能够适应于智能电网系统的智能变电站更高层次的应用、状态检修等方面的理论研究与技术探索，从而制定出实用型的技术应用方案；

7、不断加大示范工程的建设力度。

五、结束语

综上所述，变电站智能化已经成了一个不可逆转的发展趋势。 作为智能电网的重要组成部分，必须对智能变电站建设中的关键技术进行不断的研究和改进， 将先进的电力电子、通信、计算机、控制技术互相融合，才能最终达到资源优化配置的目标，实现智能变电站在城镇化建设中的重要作用。

参考文献:

[1]张晓更. 我国建设智能变电站的必要性及其前景探析[J]. 机电信息,2013,03.

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中图分类号： TM411 文献标识码： A 文章编号：

1 前言

大城市经济飞速发展的同时，用电负荷也急速增长，市中心区域负荷密度越来越高；变电站的规划、选址受用地和环境等诸多限制，电网建设与城市建设之间的矛盾日益突出。为了更好地解决这一矛盾，现提出在大城市中建造大容量变电站、紧凑型变电站和地下变电站，不仅可以减少变电站的占地面积、提高土地资源的利用率，还可以降低对周围环境的影响、美化环境，是大城市变电站发展的趋势所在。本文就以上问题，结合广西某220kV变电站的实际情况，进行设计方面的探讨。

2 城市变电站的设计原则

城市变电站的建设在城市电网建设中占有举足轻重的作用，220KV城市变电站是解决城市供电矛盾的一个有效措施。因而，在建设城市变电站时，应首先考虑好变电站的设计，充分发挥220KV变电站容量大、通道省、占地少、投资相对经济的优点。概括起来，变电站设计应遵循以下几方面的原则:

（1）变电容量：为了满足供电区域内的中长期规划要求，要设计足够的变电容量来承载负荷：

（2）变电设备：城市土地紧张，空间有限，变电设备要体积小，占地面积小，结构紧凑，最大限度的节约土地资源；

（3）自动化：有较高的自动化水平，通信误码率低，设备的可靠性要高；

（4）主接线方式：要灵活可靠，运用方便；

（5）主设备技术性能：有优越主设备技术，检修频率低，少出差错，降低噪声。

3 220KV变电站设计思路

就我国目前的情况而言，220kV 变电站的设计技术已经比较成熟和常规化，设备的生产与设计也达到了标准化水平，这就为变电站模块化设计提供了基本的条件。220kV 城市变电站采用模块化的设计思路，即将变电站初步设计工程分成几个相对功能独立的模块，按照变电站的具体情况采用一定的标准和技术规程，将各个模块加以组合，使变电站达到理想状态。模块化的设计思路，既能发挥各模块的功能，又能将各模块组合起来，最大限度地发挥变电站的总体功能。

3.1 主要电气设备选择

从节约用地的角度考虑，在220kV及110kV配电装置中均选用占地更小的组合电气设备(GIS)，其中220kV、110kV出线均采用电缆出线。为了提高设备运行稳定性，对主变的选择可以采用技术较成熟的高阻抗产品。与传统主变产品相比，高阻抗变压器的主要优点是满足高、中压侧阻抗参数不变的情况下，能够按10kV 侧限流要求提高主变本身的低压侧阻抗，并有效降低主变压器的空载损耗。在某些偏远山区，出于经济条件的考虑没有采用新型高阻抗变电器。然而，虽然高阻抗变压器初始投资成本较高，但其优势还是比较明显，不仅设备运行成本较低，而且运行管理方便、安全、可靠，能够大大提高技术先进性和经济效益。在模块化设计理念下，主要电气设备可以借助计算机辅助设计及相关专业系统程序进行配制，不仅减小了计算工作量，又保证了设备选择的正确合理。

3.2 变电站电气主接线设计

电气主接线是变电站设计中的重要组成部分，在进行设计时应综合考虑供电可靠性、运行灵活、操作检修方便、节省投资、便于过渡和扩建等要求。根据《220～500kV变电站设计技术规程》（DLT5218-2005）有关电气主接线的设计原则，应在变电站设计任务中的规划容量的基础上，满足对变电站的开头、母线等一次设备，以及相应的继电保护、自动装置等二次设备的可靠性、灵活性、经济性及可发展性方面的基本要求，以此确定变电站的电气主接线设计方案。通常情况下，220kV变电站电气主接线可以分3个电压等级，由3组带断路器的线路变压器组构成。220kV接线根据回路数量选择桥型、单母线接线(包括单母线分段)或双母线或双母线分段接线两种方式；110kV一般采用单母线或单母线分段接线，但是当出线回路在6回以上，可以采用双母线接线。由于旁路母线利用率不大，因此220/110kV一般不设旁路母线；35kV常用单母线分段，各段母线带多路出线，每台主变分别通过2台35kV 断路器接于两段35kV 母线上。

3.3 电气布置设计

模块化设计的各电压等级常用的配电装置有：220kV与110kV配电装置采用户外、户内GIS配电装置和户外支持管母线中型布置、软母线中型和软母线改进半高型。对于变电站的总平面总体布置情况，业主可以根据变电站选址位置、出线方向、运行的便利和未来扩展等进行多种方案技术经济比较，尽可能选择兼顾经济、美观、合理的设计方案。

3.4 计算机监控及保护配置

由于高速网络在电力系统实时网络中的开发应用，计算机监控及保护配置已经成为现代化变电站设计中不可或缺的部分。在变电站设计中，基于应用现代通讯与自动化技术基础上的监控及保护配置系统将变电站中所需要的控制、保护、各类自动化装置、管理监测、事故记录、故障滤波、通讯调度等功能高度集中，可实现变电站的无人值守。系统主要采用分层分布网络结构，保护采用主后备保护一体化计算机保护，双重化配置。

4 广西某220KV变电站设计实例分析

广西某市计划设计一座220kV变电站，电压等级为220/110/10kV。由于对变电工程初步设计内容的投资占整个变电站投资的70%～85%，所以对变电站的设计方案进行了招标公告。招标吸引了多家设计院参加，并确定了其中一家设计院。在这个中标设计方案中，包括四种常规设备户外配电装置、四种GIS户外配电装置和三种GIS户内配电装置形式，以及多达二十种主要建筑设计模块。该变电站有3台主变，220kV远期2回出线，采用内桥单母分段接线，110kV远期8回出线，采用双母线接线，10kV远期12回出线，采用单母线分段接线。根据当地电网分布规划及施工现场实际情况，经研究决定该变电站主要设备分布在综合楼及220kV 配电装置楼内。综合楼底层布置10KV配电装置及3台主变，10kV的 GIS采用背靠背双列布置。配电装置楼主要布置3组线路变压器组，并且在各个单元之间留下足够的空间，作为主变散热器安装位置及接地变压器位置。

鉴于现场屏位紧张、二次回路复杂的特点，经多方论证决定采用按功能划分的综合自动化系统。计算机监控系统的主要模拟量包括220kV、110kV、10kV 线路和主变三侧的全电量，电容器的无功电流，三级电压的相电压、线电压，站内直流母线及所用变的电压，主变温度等。数据通讯主要采用具备CAN网络、串行通讯、以太网通讯方式。计算机保护监测系统可对其各部分采用查询标准输入检测等方法实时检查，能快速发现装置内部的故障及缺陷，并给出提示，指出故障位置，极大地方便维护与维修。

5 结语

实践证明，220kV城市变电站是解决当前城市供电矛盾的一个有效途径，随着变电站综合自动化技术的提高和硬件、软件环境的改善，它也将是今后城市电力系统发展的方向。变电站是个系统工程，通过新技术新设备的使用，方案的优化选择，使得可靠性增强，节约占地面积，变电站的配置达到最佳，提高了经济效益和社会效益。而模块化的设计理念为变电站设计指出了一个新的方向，有助于电网提高建设和管理效率。

参考文献：

[1]电力工程电气设备手册.上、下，电力工业部西北电力设计院编；中国电力出版社，1998.

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引言

2009年国家电网启动第一批智能变电站试点工程的建设，经过5年的探索和研究，智能变电站技术在原理研究、设备研制、设计优化和标准制定等方面取得了许多成果，并基本确定了新一代智能变电站的发展方向[1-4]。标准配送式智能变电站正是新一代智能变电站的发展方向之一。标准配送式智能变电站的主要技术特征是标准化设计和模块化建设，形成电气一次、二次、土建各专业标准化技术方案，实现“标准化设计、工厂化加工、装配式建设”的目的，全面提高工程建设质量和效率，降低全寿命周期成本。2013年6月，国家电网公司的首批五项标准配送式变电站试点工程已经相继建成投产，文章对这五项试点工程中应用的主要技术方案进行研究，并对工程的经济技术指标进行分析，提出标准配送式变电站技术的发展方向。

1 技术方案

标准配送式智能变电站的主要技术特征是标准化设计和模块化建设。标准化设计的主要技术表现形式为：应用通用设计和通用设备进行电气主接线设计、电气总平面布置以及设备选择；一次设备与二次设备、二次设备间接线标准化，采用预制光缆、预制电缆，实现“即插即用”；建、构筑物应用装配结构，结构件采用工厂预制，实现标准化，统一建筑结构、材料、模数，规范围墙、防火墙、电缆沟等构筑物类型，应用通用设备基础，应用标准化定型钢模。模块化建设的主要技术表现形式为：电气一次设备高度集成测量、控制、状态监测等智能化功能，监控、保护、通信等二次设备全部集成布置于预制舱，一、二次集成设备最大程度实现工厂内规模生产、集成调试、模块化配送，有效减少现场安装、接线、调试工作，提高建设质量和效率；建、构筑物采用工厂化预制、机械化现场装配，减少现场“湿作业”，减少劳动力投入，实现环保施工，提高施工效率；基础采用标准化定型钢模浇制混凝土，提高成品工艺水平。

（1）一二次设备高度集成。一次设备本体配置传感器、智能组件，集成就地测量、控制、保护、状态监测等智能化功能。智能终端、合并单元、状态监测单元就地布置间隔内，与汇控柜整合形成智能组件柜。厂内完成接线、调试，现场整体安装。10kV、35kV采用“预制舱式配电装置”，10kV、35kV开关柜分别布置于各自预制舱内，舱内设置安防、消防、暖通、照明、接地等设施，整舱运输、现场拼接。

（2）预制舱式二次组合设备。采用预制舱式二次组合设备，实现二次设备整体采购，根据统一功能要求和技术规范，集成商承担全站二次设备配置、调试、运输、安装等工作。预制舱内布置二次设备屏柜、交直流配电系统、通信设备，设置安防、消防、视频监控，配置暖通、照明、接地设施，二次设备在工厂内完成安装、接线、集成调试等工作。预制舱整舱运输配送，现场整体吊装、就位。预制舱式二次组合设备大大减少不同二次厂家之间现场技术协调，提高了二次系统整体性能，缩短了建设周期。

（3）二次接线即插即用。采用预制光缆、预制电缆，实现一次设备与二次设备、二次设备间光缆、电缆标准化连接，二次连接“即插即用”，提高了二次线缆施工的工艺质量和建设效率。

预制光缆、电缆由统一标准的连接器插座和插头、线缆、热缩管等构成。插座侧固定于屏柜与设备连接；插头侧连接线缆，按照定制长度工厂预制，现场插接。变电站二次回路采用标准化设计，跨房间、跨场地不同屏柜间二次装置连接采用预制光缆，一次设备本体机构箱至汇控柜间的控制电缆采用预制电缆，接线快捷、准确。

（4）装配式建构筑物。a.装配式建筑物。建筑物采用标准配送式结构，统一建筑结构、模数、柱距、层高、跨度等，形成标准化预制件，工厂加工、现场整体安装，0米层以上建构筑物全面实现装配化。建筑物主体一般采用轻型门式钢架结构或钢框架结构，外墙、内墙、屋面板等维护结构采用装配式墙体，建筑墙板开展模块化、精益化设计，在工厂内预留孔洞，完成各类埋管、接地件、配电箱、插座等安装定位。现场无需开孔埋管，实现建筑物各类管线全部暗敷。b.装配式防火墙、围墙。围墙、防火墙采用装配式组合墙板体系，预制混凝土柱插接预制墙板型式，墙板工厂预制，运抵现场后采用插接安装。c.装配式构架。设备支架由设备厂家配送支架柱，现场安装的方式，与基础采用地脚螺栓连接，其方便施工及安装，减少混凝土基础杯底找平和二次灌浆施工环节，缩短工程周期。构架梁采用三角形格构式桁架结构，三角形格构式桁架梁分为钢管格构式和角钢格构式，钢管格构式钢梁弦杆拼接接头采用法兰连接；角钢格构式钢梁弦杆拼接接头采用螺栓连接。梁腹杆可以采用焊接和螺栓连接。

2 试点工程的经济技术分析

2.1 大幅减小变电站占地面积。试点工程围墙内占地面积减少10～25%、建筑面积减少15～30%。

2.2 大幅提高工程建设效率。标准配送式智能变电站的工程设计、工厂加工、土建施工、安装调试等环节有效衔接，实现全过程精益化管理。试点工程建设周期较常规变电站减少约60%，土建施工、电气安装、现场调试时间较常规变电站缩短约50～60%。

2.3 有效降低全寿命周期成本。与常规变电站工程相比，标准配送式智能变电站减少了占地面积、建筑面积、二次设备数量、施工安装工作量，现阶段由于建构筑物预制件尚未大规模工厂化生产，建筑工程费用有所增加，初期建设成本较常规变电站高约1.5～5%。标准配送式智能变电站建设大幅缩短建设周期，220kV变电站可提前9～10个月、110千伏变电站提前6～7个月取得经济效益，经LCC成本测算，全寿命周期较常规变电站降低5～10%。

3 发展方向

经过首批五项标准配送式智能变电站的技术经验积累之后，标准配送式智能变电站技术的发展方向是：第一、电压等级向330kV和500kV发展；第二、装配式建筑物向多层结构发展；第三、智能化变电站集成更多的高级应用功能，包括：故障综合分析、智能告警、远方不停电修改及核查定值，实现自动化系统信息一体化、模型标准化。

4 结束语

目前，标准配送式智能变电站还处于起步阶段，随着首批试点工程的实施，其在工程建设中的优势已经突显：占地少、效率高、功能集约、信息集成。随着其在关键技术、设备制造和功能应用等方面的不断提高，标准配送式智能变电站在投资、占地、环保、建设效率和智能应用等方面还有很大的提升空间，其必将是新一代智能变电站的典型发展方向。

参考文献

[1]国家电网公司.智能变电站试点工程评价报告[R].北京：国家电网公司，2011.

[2]国家电网公司.Q/GDW383-2009.智能变电站技术导则[S].北京：中国电力出版社，2011.

篇（6）

生活水平的提高使得电力需求逐渐增加，变电站是电力系统中十分重要的组成部分，能够完成对电压进行变换、分配以及控制，根据实际需要转换功率，使人们的生活需要得到保障。变电站的设计对于电网的可靠运行有着极大地影响，如果变电站出现问题，就会对电力系统的运行产生至关重要的影响。变电站的设计有一次和二次之分，一次设计中主要是主接线设计、电气设备的选择、接地以及防雷等设计。

1 220kV变电站电气一次设计的原则

一般情况下，变电站的电气设计都需要坚持安全可靠和可持续的发展原则，了解和分析需要，选择科学合理的方案、模块的设计。220kV变电站由于具有一定的特殊性，因此在设计过程中需要遵循特定的原则。第一需要保证主接线设计方案的可靠，使得每一个模块都能够做到无缝对接。第二设计的标准达到统一，避免在变电站建设中出现与标准相矛盾的情况[1]。第三要实现实现供电企业的经济效益最大化，统筹分析变电站项目，保证近期以及长远效益的顺利实现。第四就是不同的地区需要有不同的设计方案，根据设计的形式、规模以及条件等满足变电站的需要。第五要使变电站能够与周边的环境相适应、相协调。

2 220kV变电站电气一次设计的问题

2.1 主接线设计问题

在变电站的设计中，为了保证电网系统的稳定与可靠，一般使用比较复杂的主接线，但是这种形式的成本维护比较好，并且随着设备数量的增加使得变电站的面积也会增加，对于城市的发展是不利的。并且在变电站设计中忽视城市今后的发展，预留空间不足。变电站的设计中主要考虑其可靠性与安全性，但是对于系统的维护重视不足，如果出现问题，复杂的接线就会增加维修的难度，产生不利的影响。

2.2 电气设备选择的问题

变电站的电气设备主要有变压器、断路器、电流互感器、隔离开关等[2]，设备选择的过程中一般会遇到短路电流计算等问题。为了提高电气设备的稳定性、经济性以及灵活性，满足电力系统的发展需要，应校验不同点的短路电流。如果电流计算不正确，电气设备也会出现问题，对电力系统的综合安全运行产生影响。如果在选择电气设备时没有全面的考虑系统，会缩减设备的使用寿命，系统的可靠性也会受到影响。

2.3 防雷设计问题

近年来，极端天气频发，雷击事件时有发生，如果变电站遭到雷击，将会给电网系统带来沉重的影响与损失，因此必须要做好变电站的防雷设计，使其能够在恶劣的天气下安全平稳的运行。如果在变电站设计中没有对接地设备的抗腐蚀性进行全面的了解，就会造成接地局部出现断裂的现象。不同地区的变电站需要有不同的防雷设计，科学选择，科学的防雷。

3 220kV变电站电气一次设计的有效策略

当前，我国的电力事业快速发展，220kV变电站的设计与建设技术已经比较成熟，并且具有标准化的技术与设备。220kV变电站的设计是要实现变电站的模块化发展，对220kV变电站电气进行一次设计，将其划分为功能相对独立的模块，然后根据变电站的实际情况进行技术上的规范，实现各模块间的有效衔接，满足变电站设计的实际需要。

3.1 变电站电气主接线的设计

在变电站的设计中，电气主接线的设计是十分重要的组成部分，电气主接线设计最基本的要求就是实现其可靠性，保证变电站的平稳运行，能够实现不同电网间的有效转换。变电站电气一次设计中，电气主接线以及电气总平面布置方式是重要的模块，将二者准确地进行设计和布置，能够在一定程度上保证电力系统的稳定运行。电气主接线设计中，应合理优化模块主接线方案，减少后期运维压力。设计中不仅要做到电气主接线设计的可靠、灵活，还需要努力促进其经济效益的最大化。

3.2 电气设备的选择

在 220kV 变电站电气一次设计中，为了能够不占用大面积的土地，需要选择用地比较小的电气设备。主变可以使用高阻抗产品[3]，这种产品的技术比较成熟，有助于促进电气设备运行稳定性的实现。虽然初期成本投资比较多，但是这种设备的后期维护成本不高，并且能够保证其运行的安全性，促进技术水平的提高，实现电气的经济效益。在选择电气设备时，主接线以及变电站的负荷变化都会对方案产生影响。实现220kV变电站电气一次设计模块化，可以利用计算机系统程序对电气设备进行科学的配置，保证设备选择的科学合理，减少计算的数量。

3.3 接地设计

通常而言，变电站接地设计采用独立接地网。常见的降低接地电阻的方法有自然接地体、深井接地、采用降阻剂、增加地网的埋设深度、局部换土、利用深孔爆破接地技术、扩大接地面积等等。设计中应针对变电站站址具体地质条件，选择合理的接地方案及接地材料，保证电气设备正常运行，避免出现触电事故或者是火灾的发生，造成财产损失。

3.4 防雷、照明设计

220kV变电站电气一次设计中，变电站一般使用避雷针进行直击雷的保护，对其附属的设备进行避雷接地保护设计设置[4]，能够使变电站避免直击雷的破坏。采用ATP-EMTP对雷电侵入波在变电站内各设备上产生的最大过电压进行计算研究，合理配置避雷器等设备，避免对电气设备造成破坏。为了使变电站的维护更加便捷、有效，还需要做好照明设计，不仅要保证正常的照明，还要进行事故照明的设计。依据不同的工作面，合理设计工作照明，使电气设备的工作得以顺利开展。电力维护人员还应该在应急通道内增加事故照明系统建设，使电力维护人员能够在电力故障发生时继续开展工作。

4 结束语

综上所述，220kV变电站电气一次设计中涉及很多内容，本次研究明确了220kV变电站电气一次设计过程中应遵循的原则以及存在的相关问题，找到科学、有效的设计方式，促进220kV变电站电气一次设计水平以及质量的提升，使电气设备能够安全稳定的运行，促进电力企业实现良好的经济效益以及社会效益，促进电力事业稳定有序的开展，更好地为人民群众提供便利的服务。

参考文献

[1]张朝锋.110kV变电站电气一次设计的探究[J].科技致富向导，

2012，3：392-393.

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[关键词] 变电站远动系统；系统；功能

[abstract] the article analyze the automation equipment USES the report will stand inside information control giving away the realization methods of dynamic device. This paper introduced the dynamic system is far from all aspects of the features, the comprehensive analysis, and it's better than traditional configuration a significant improvement, and also for IEC61850 standard application status of the construction of digital substation domestic related with a certain significance.

[key words] substation far move system; System; function

变电站远动系统是否可靠运行，将影响站内实时信息的准确上送，也对电网调度的正确决策产生一定的影响。因此，作为在电网中占有重要地位的变电站，其远动系统要采用的主备远动配置方案要有较高的可靠性才行。变电站远动自动化系统作为一个多专业合作的产品，涉及到电网一、二次设备以及调度自动化等诸多方面，由于变电站远动自动化系统的选择、设计和使用等方面的原因，在应用中出现了一些有待解决的问题，影响了变电站自动化系统的应用效果。

1系统概述和功能要求

某变电站计有2回220kV电源进线，正常运行方式为双母线带母联并列运行。馈出线共6回，其中4回机组馈出线，2回辅助电力变馈出线（其中1回作为远期备用）。根据实际应用的需要，变电站自动化系统应满足以下要求：

1）采用先进的继电保护和自动控制技术，满足电网和变电站安全稳定运行的要求，装置具有很高的可靠性。

2）应满足集中监视和控制的要求，尽可能提供变电站内来自一次和二次设备的各种信息，以便提高保护和控制功能的辨别能力，满足电网监控和管理信息化、智能化的要求。

3）简化二次回路，节省大量电缆。

4）保护测控装置应可灵活安装，既可就地安装也可组屏安装。

5）装置应具有良好的抗电磁干扰能力，可抗御电力系统一次设备操作产生的电磁干扰。

6）应能利用现代网络通信技术传递变电站各种信息。

7）应以实现无人值守为目标，可快速进行控制和操作。

8）应可扩充，方便维护，最大限度地减少扩建工作和投资，降低维护费用。

2系统构成及功能特点

2.1系统硬件配置

系统由前置通信子系统、数据处理子系统和应用维护子系统组成，硬件设备主要包括服务器、工作站、网络设备和采集设备。根据不同的功能，服务器可分为前置服务器、数据库服务器和应用服务器，前置服务器既可采集专用通道又可接收网络通道，同时起到前置机以及通信服务器的双重作用，数据库服务器用于历史数据和电网模型等静态数据的管理。工作站是进行人机交互，如调度员工作站、维护工作站、运方工作站等。

2.2技术性能

硬件系统应选用技术成熟、先进可靠的工业产品设备，系统内所有的模件应是固态电路、标准化、模件化和插人式结构。硬件应具有较好的可维护性，支持系统结构的扩展和功能的升级，系统硬件接口应采用国际标准或工业标准。自动化系统应采用开放、分层分布式网络结构，采用开放式多任务实时操作系统，多窗口人机界面。系统软件应具有较好的可靠性、兼容性、可移植性，网络协议采用TCp/IP协议，通信网络应采用符合国际标准的开放式网络。系统应具有良好的电磁兼容特性，不应发生拒动、误动、扰动等影响监控系统正常运行的情况。系统应采取措施防止由于各类计算机病毒侵害造成系统内存数据丢失或系统损坏。

2.3监控保护装置结构及特点

1）模块化的结构。GE、uR系列监控保护装置采用模块化的结构，给设计、维修及扩展带来极大的方便。它按照功能和信号的类型划分出各种模块：电源、cpu、刚CT、CT、开关量输入、开关量输出入、开关量输入输出、带控制回路断线检测的开关量等模块。由于uR系列监控保护装置采用模块化的结构，用户可以通过选择不同的模块，来组成不同类型的装置。如：选择1块或多块TV/TA模块（或TA模块），并将其接人保护TA，组成纯保护装置；选择多块Tv/TA模块（或TA模块），分别将其接人保护TA及测量TA，组成保护监控装置。

2）故障录波及SOE功能。uR系列监控保护装置内置故障录波功能，另外也可以选择专用的故障录波装置（R30）。开关量输入输出信号、遥测越限、保护元件的动作都可产生SOE记录，分辨率1ms。

2.4实时监控子系统

实时监控系统是电厂综合自动化系统的重要基础，为整个自动化综合系统提供运行工况监视和控制操作手段，并应具备强大的处理能力、高安全性和可靠性。因此，该系统的节点（任务）均采用冗余配置。系统具有硬件设备和软件任务模块运行的自监视功能，能够自动通过热备用切换等机制保证系统的正常运行。

1）数据采集。数据采集功能是SCADA系统与电力系统的直接接口。通过与RTU（LCU）设备的通信实现对电网实时运行信息的采集，将实时数据提供给各应用子系统的实时数据库，并按照应用子系统所下达的命令实现对远方站或本变电所的调节和控制。数据采集要具有高度的可靠性和强大的信息处理能力。

2）数据处理。数据处理包括遥信处理、遥测处理、电量处理。

3）监视功能。系统配置画面直观显示系统各模块运行状态和网络通信状态，用图形方式显示自动化系统各设备的配置和连接，应用不同的颜色或动画表示出设备状态的变化。

4）转发功能。系统能够提供多种转发方式，可以设独立的转发工作站，既可以设置为通道转发，也可设置为网络转发。对转发数据、转发地点、转发速率等均可任意设置。

3加强系统运行

3.1提高系统的可靠性

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中图分类号：TM411文献标识码： A

一、智能变电技术与一般技术的优势比较

1、智能变电站技术上的先进性保证了数据传输的效率和准确性，能够提升供电可靠性，保障电网更加安全稳定地运行。智能高压设备中的智能变压器与控制系统依靠通信光纤相连，可以及时掌握变压器状态参数和运行数据。在运行数据发生改变的情况下，设备会根据系统的电压、功率等情况自动调节。当设备出现问题时，设备也会发出预警并提供状态参数等，在一定程度上降低运行管理成本，减少隐患，提高变电站供电可靠性。

2、智能高压设备中的开关设备具有较高的性能，它配有电子设备、传感器和执行器，具有检测和诊断功能。高压设备中还包括电子式互感器，它能有效克服传统电磁式互感器绝缘难度大、动态范围小、需敷设电缆到二次设备、易产生铁磁谐振，以及高压危机人身和设备安全等缺点。随着智能技术进一步实用化、模块化、标准化，智能变电站的信息采集、传输和处理技术更加规范，有效支撑了“调控一体、运维一体”。通过集成视频联动、状态分析等检测手段，确保了顺控操作准确无误。远方修改及核查保护定值等功能，为无人值守奠定了基础。

3、相对于传统变电站，智能变电站有效实现了节地、节资。由于有效节约了资源，智能变电站的清洁效益也非常明显。智能变电站通过技术创新、设备集成、设计优化，大幅减少了占地面积和建筑面积，减少了二次屏柜数量。

4、智能变电站能够有效提升电网基础设施资源利用率和供电可靠性，达到节能减排的目的。国家电网公司基建部2013年开展的“标准化设计、模块化建设”智能变电站试点工作，在变电站技术模式、设计设备、建设模式等方面都有进一步的创新。与普通变电站相比，模块化智能变电站全面应用了通用设计、通用设备，在土建过程中采用全预制装配结构建筑模式和预制光(电)缆，实现了二次设备“即插即用”。模块化智能变电站还通过工厂内规模生产、集成调试后再运至现场，以及控制室、防火墙、围墙、设备基础等装配式预制技术，减少了现场人工投入。

二、智能变电站的技术要点

1、控制终端的引入

智能变电站中引入了计算机终端，这就使智能变电站具有了自己的大脑，这个大脑可以在最短时间内及时对变电站内实际运行情况进行判断和处理，这样可以有效的确保变电站运行的可靠性，避免由于事故处理不当而导致的输变电站事故发生。

2、分级控制技术的应用

智能变电站内采用分布式控制技术，将变电站层面进行了分割，分别为站控层、间隔层和设备层，而且将具有智能控制和处理能力的设备在各个层面进行安装，这样就有效的确保了分级调控功能的独立性，而且可以有效的降低中央处理设备所需要承载的负荷，确保了设备工作效率的提升，有效的降低和分散了潜在风险的发生。

3、光纤技术的应用和电力装置的集成化

目前在智能变电站内充分的应用了光纤技术，这样就有效的确保了智能变电电各控制层局域网管理功能的实现，信息可以无障碍的在一次设备层、二层设备层和控制中心之间进行自由传播，而且各层级在传输过程中其数据的稳定性和可靠性也得以进一步增强。同时先进的计算机数字技术的应有，有效的提高电能监测和设备管理的集成化，设备配置空间较小，有效的节约了占地面积，节约了安装成本，可以使设备及早投入运行。

4、局部或全局智能控制的实现

智能化变电站，顾名思义，在控制设备的选择上一定符合智能化的要求。于是，光电技术就得到了应用，在一次设备的控制设备中采用光电技术，使得就地控制柜变成一个微型的GIS。在二次设备中添加有自动控制功能和漏电锁闭功能的智能电流互感器和高压电流锁闭装置，在一定程度上解决了小故障不易排查的难题，实现了局部设备的无人职守。智能化的设备实现了对电力设备和电能传输的局部和全局智能控制。

三、智能变电站相关的技术分析

1、智能高压开关设备技术

高压开关设备对智能变电站的安全、可靠运行具有重要的意义，是不可或缺的。根据绝缘方式主要分为三类，即AIS、GIS及HGIS，它们各有特点，在智能变电站建设过程中需要根据经济性、安全性、稳定性作综合比较后选择应用。GIS由于其封闭性和绝缘性好，不仅能抵御环境干扰，占地面积还有所缩减，可靠性较高，但成本较高，施工周期长，GIS的选择应用需要着重考虑智能变电站建设成本。HGIS与AIS和GIS相比，其事故率是最低的。而且在高压开关全寿命周期内，其故障率也是相对较低的，整体运行较为稳定。

2、智能变压器技术

智能变压器是智能变电站的主要设备，也是重要技术之一，在本体方面，智能变压器与常规变压器并无太大区别，只是为了提高变电站的整体智能化，在变压器的控制、测量、保护等附件和功能方面做了智能化处理，相应增加一些智能化功能元件更好使传统变压器更趋向于智能变压器。一般情况下，可根据智能变电站工程等级、类型、要求等合理配置智能变压器智能组件，主要包括测量IED、监测功能组主IED、冷却装置控制IED、合并单元等。

3、电子式互感器技术

电子互感器是变电站中用于测量电压和电流的基础设备，目前变电站工程中所使用的电子互感器产品较多，需结合这些产品的特性选择应用于智能变电站。有源电子式互感器以传统成熟的互感器原理为基础，具有抗干扰强、绝缘性好、成本较低等特点，同时与无源电子式互感器相比较，光路简单、稳定性强。虽然用于AIS结构中，维修和供电有所不便，但若应用于GIS设备，可避免上述问题，因此有源电子互感器能与GIS设备进行很好的融合。无源电子电流互感器若想将其成熟地应用于智能变电站，需重点解决温度、振动、成本及稳定性问题。光学玻璃型互感器选材广泛、稳定性好，但也存在加工困难、材料易碎等缺点，具体实践还有待进一步深入研究。

四、智能变电站技术的应用

1、一次变电设备的智能化

智能变电站顾名思义就是变电内的设备实现了智能化，特别是变电站内高压配电设备智能化的实现，这为智能电网的建设奠定了良好的基础。在智能变电站内，计算机技术得到广泛的应用，特别是电能传感器在计算机的连接上有效的发挥了监控的作用，实现了对电力运行情况的实时监控，这样就有效的控制了电力设备，而且可以对故障进行自动化处理，这对于变电站安全稳定的运行具有极为重要的意义。而且在当前智能变电站内，一次设备实现了一体化，这样就有效的将监测和控制融合为了一体，实现了电能互感器、变压器、断路器和高压设备的有效的连接，从而实现了设计上的一体化，有效的分层控制设备的信息融合管理的实现。

2、高级变电功能的实现

2.1变电设备整体监测。由于建立了计算机终端，通过站控系统可以实现较为全面的设备监测，并可以不间断的获取电力设备运行数据和各种智能变电装置的运行信号，以及电力的输出和输入状态，从而减少了无效数据的采集提高了监控效率。但我们还要注意的一点是，由于技术水平的限制，在部分智能变电站中实现整体监测还有一定的困难，各变电站可以根据实际对关键设备进行监测或采取轮流监测的的方法，达到对高负荷设备进行有效监测的目的。

2.2线路综合故障控制。先进的数据采集技术，使得智能变电站具有了强大的信息处理能力和故障排除能力。智能变电站借鉴了数据库模型技术和在线信息处理技术开发了状态监测和诊断系统，这个监测系统采用了故障诊断数据库技术。技术人员将电力设备正常高效运行时的相关参数和运行特征输入数据库和诊断系统，待系统运行后，根据一定周期内变电系统实际的工作状态对设备进行深入和具体的监控和评价。

2.3智能报警功能。智能变电站的具有的报警功能是建立在分析决策系统基础上的，这样的好处是，分析决策系统能在短时间内对变电站中设备运行产生的大量的数据进行分析和鉴别，找出真正的故障信息，降低了误报率，提高了报警的准确度。另外，为了确保故障信息可以有效地被采纳，智能报警系统还预设了间隔报警机制，对故障进行定时报警。

结束语

智能变电站技术是集多种先进技术的集合，充分的发挥了计算机技术的特点，将现代信息管理技术与电力输变技术进行了有效的结合，提升了变电站技术向数字化方向的发展进程。通过智能变电站技术的应用，不仅有效的提高了变电效率，而且对于电网事故发生率的降低也起到了积极的作用，能够更好的满足当前信息量大，和电力供应需求集中的需求，为电力建设提供了有效的技术保障。

参考文献

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智能变电站技术的兴起和发展，实现了电力系统的自动化、智能化和信息网络化，其对传统变电技术进行了全面的革新，于此同时智能变电站的大运行量，对内部继电保护系统提出来更高的要求，从而提高智能变电站的可靠性和安全性，因此继电保护的运行和维护技术的研究革新，对智能变电站的运行至关重要。

1 智能变电站继电保护技术的分析

变电站已经从传统的模式向数据化智能化方向发展，随着智能化变电站的成熟完善与广泛应用，也意味着对继电保护提出更高的技术要求，传统的继电保护技术已经无法满足智能化变电站的要求，继电保护技术作为电网的安全防线，在系统发生故障时及时作出反馈，隔离故障点，为智能变电站系统的稳定运行提供安全可靠的保障，对于智能变电站的安全性意义重大。

1.1 变电站与继电保护技术

在变电站的进化历程中继电保护机制也在发生着变化，由传统的模拟式逐渐向数字式进行转变，在传统变电站的继电保护机制中主要以装置为组织核心，而由于智能化变电站主要依赖于信息网络，从而达到信息的共享和交互，针对智能化变电站的网络性能，继电保护在构成设备、架构形态以及运行模式等方面也向微机保护阶段发展。变电站的继电保护装置主要包括线路的继电保护、变压器的继电保护、母联的继电保护等，这些继电保护装置主要安排在过程层，通过智能操作箱直接对信息进行采集、处理和交流，实时掌握信息的实时性可靠性。线路的继电保护是指在变电站的线路系统中按间隔配置智能监控装置和安全自动装置，可以检测变电站的运行状况，并将测控的信息传输到网络系统中，继电保护模块单元对信息进行处理后提供保护指令，做出跳闸等相应的响应措施。

变压器的继电保护属于过程层保护。在变压器内，继电保护装置的配置方法为分布式，从而达到差动保护的效果。在此系统中，保护模块是单独安装的，断路器是通过电缆接入继电保护系统中，主要应用非电量保护模块进行继电保护。母联继电保护架构简单，主要采用点对点的模块进行分段保护，同时配置过电流保护和限时电流速断保护。

1.2 智能变电站继电保护的技术特点

1.2.1 继电保护装置硬件模块化

对于继电保护系统采用统一的运行平台，采用微机智能系统实现信息的采集、测量、逻辑运算等等功能。传统变电站的机电保护系统数据的采集由保护系统进行，由于保护装置的差异导致数据采集及出口硬件难以统一，从而难以实现模块化。而智能变电站有着三层两网的架构，系统的运行平台统一，从而容易实现部分插件的标准化和模块化。

1.2.2 继电保护装置软件元件化

智能变电站中自动化技术的不断完善实施，导致传统的继电保护系统需要不断地进行相对应的修改完善，而且不同的领域保护系统程序也有所差异，从而大大降低了保护装置的可靠性。智能变电站的继电保护原理基本已经完善成熟，可以对智能变电站的继电保护系统采用的软件进行元件化，从而实现元件的标准化，提高保护系统的可靠性。

1.2.3 继电保护功能网络化

智能变电站中“两网”的组织架构可以将过程层智能终端和合并单元采集的数据信息进行交互和共享，同时对于继电保护系统的数据信息进行共享，这样就可以在同一微机设备上对不同的保护系统的信息进行处理和反馈，实现保护体系的一体化。

1.3 智能变电站的继电保护运行和维护

智能变电站的继电保护系统是否正常决定着智能变电站的安全，对整个智能电网系统至关重要，因此需要对继电保护装置的运行和维护进行研究，并且需要对保护装置进行调试和维护，才能做到预防安全隐患，保护智能变电站的作用。关于继电保护装置的调试主要包括对继电保护元件的调试，通过对元件的性能、插件、安装位置等方面进行检测达到调试目的；对信息通讯网络的调试；对继电保护线路通道的调试；除此之外还要对外观和电源进行检查和调试。

除了定期对继电保护系统进行调试以外，还要对继电保护系统进行维护，主要包括正常运行状态下的维护和故障状态下的维护。正常运行下对继电保护装置的维护主要是日常的检修，对运行调度情况进行巡视检修，对运行参数及设备的运行情况进行备份，确保设备的正常运行。异常情况下的系统维护可以采取常规的维护处理方式进行调试维护。主要考虑间隔合并单元的故障、智能终端故障、交换故障和信息通讯网络的网络交换机故障，对故障设备运行维护处理，确保智能变电站的安全稳定运行。

2 结论

智能变电站是电网智能化自动化的标志，而如何在如此高速的发展状态下，让继电保护跟上节奏，保障智能电网的安全性和稳定运行，为国家的智能电网发展战略做出贡献，将是所有研究者和工作人员的重大挑战。目前继电保护在运行模式上受智能变电站的影响正在向着自动化保护系统方向发展，但是依旧存在着一些先天性不足，因此在未来的工作中还要在传统变电站继电保护的基础上，结合智能变电站的自身特点，对智能变电站的运行模式，系统设备维护调试等方面进行研究。

参考文献

[1]李瑞生，李燕斌，周逢权.智能变电站功能架构及设计原则[J].电力系统保护与控制，2010，38（21）：47-48.

[2]周得柱.浅谈智能变电站技术及其对继电保护的影响[J].科技资讯，2013（03）：113-115.

[3]蓝海涛.智能变电站继电保护二次安全措施规范化的建议[J].智能电网，2014（01）：62-66.

[4]高翔，张沛超.数字化变电站的主要特征和关键技术[J].电网技术，2006，30 （23）：67-71.

作者简介

篇（10）

【关键词】预制舱 装配式建筑物 变电站

变电站建筑物的传统建设模式具有工作量大、施工周期长和湿作业多等特点，受气温和降雨降雪等的影响非常大，容易产生噪音污染、水污染、粉尘污染和固体废弃物污染等。

家电网公司自2013年起开展了标准配送式变电站和装配式变电站的试点项目建设，配送式、装配式的建设理念逐渐被大家接受，越来越多的变电站采用配送式和装配式的建设模式。变电站通过“标准化设计、工厂化加工、装配式建设”，实现了节能环保、安全快捷和优质高效。

1 预制舱

预制舱的外形类似集装箱，宽度约2500mm，高度约3133mm，根据长度的不同分为Ⅰ型舱、Ⅱ型舱和Ⅲ型舱，Ⅰ型舱长6200mm，Ⅱ型舱长9200mm，Ⅲ型舱长12200mm。预制舱内部安装有办公电源、照明灯、空调、换气扇、温度传感器、湿度传感器、空调控制器、灯光控制器、风机控制器以及智能辅助控制系统等，实现了内部工作环境的自动调节。预制舱不仅为电力设备提供了可靠的运行环境，而且为变电站调试、运行维护人员提供了现场作业和生活的场所，能够在一定程度上取代传统的变电站建筑物。

预制舱在设计生产过程中充分考虑并满足用户的需求，很好地将经济性、实用性及功能性融合在一起。单个预制舱为一体式架构，可实现整体吊装和运输。预制舱框架由优质碳钢、型钢及不锈钢等材料经整体焊接而成，墙体大致由外墙板、金属屏蔽层（封闭整个舱体）、骨架、保温层和内饰板等组成，墙体耐火时间超过3小时。比较成熟的外墙板主要有金邦板、钢板和ALC板（蒸压轻质加气混凝土）等。预制舱本身使用的电源线和通讯线等布置于墙体内部，非常美观。

2 装配式建筑物

装配式建筑物采用钢结构和轻质、高强、保温、节能、耐火、环保、施工便捷的围护结构。钢结构延性非常好、塑性变形能力强，具有优良的抗震和抗风性能。它的强度、弹性模量等是砖石或砼的许多倍，在荷载相同的条件下质量更轻，可以明显减少基础的造价。钢结构采用标准的定型构件，施工效率高，对周围环境影响小，可回收率高，是名副其实的绿色建材。比较成熟的围护结构主要有 ALC板、漆面FC板（FC板即复合纤维水泥加压板）和钢制岩棉夹芯板等。建筑物使用的电源线和通讯线等通过线槽明布于墙体上，既施工方便，又非常美观。装配式建筑物能够完全代替传统的变电站建筑物，并且性能更加优越。

3 优缺点分析

预制舱、装配式建筑物与传统建筑物比较，具有很多优点：工厂化预制程度高，机械化作业程度高，交叉作业少，安全措施到位，质量管控严格，现场工作量小，湿作业量小，从而受气温和降雨降雪的影响明显缩小，施工周期缩短了50%以上，施工噪音污染、水污染、粉尘污染和固体废弃物污染等显著减少，采用新型环保材料，具有轻质性、隔热保温性、节能性、隔音性、无放射性、耐火性、抗震性、抗渗性、环保利废等特点。

预制舱与装配式建筑物相较，具有如下优点：工厂化预制程度更高，尤其是集成了二次设备及屏柜、办公设施和生活设施等，在厂内实现模块化集成与线缆连接，完成大部分调试工作，现场工作量更小，施工工期更短，实现了厂内完成安装调试，整体吊装运输，现场快速投运的目标。

装配式建筑物与预制舱相较，具有如下优点：可以根据实际需求进行设计，内部空间大，运行维护条件更好，受道路运输条件的影响较小。

4 应用范围

因为主变压器、高压开关柜和容抗器等等电力一次设备的体积较大，即使利用拼舱技术实现了将主变压器、高压开关柜和容抗器等等电力一次设备预置到预制舱内的目标，而预制舱的尺寸始终受制于道路运输条件在宽度和高度上都有不足，所以预制舱比较适合用作二次设备舱和生活舱等。预制舱具有集成度高，现场工作量小，施工工期短，实现了厂内完成安装调试，整体吊装运输，现场快速投运的目标。

二次设备舱用来替代传统的二次设备室，为二次设备提供了可靠的安装运行环境。根据二次设备的模块划分情况和紧密联系程度等选用合适型号的预制舱。因为道路运输条件限制了预制舱的尺寸，所以为了提高预制舱的空间利用率必须对二次设备屏柜加以改进，实现双排靠墙布置。建议二次屏柜的宽、深、高分别为800mm、600mm、2260mm，柜门能够180°打开，并且满足前置接线的要求。

生活舱用来代替传统的生活室，包括办公室、卧室、卫生间和储物间等，能够满足一般的办公和生活需求。

装配式建筑物几乎不受道路运输条件的限制，尺寸可以根据实际需要进行设计，既可以用作一次设备室，也可以用作二次设备室和生活室等。

对于无人值守的变电站，主控室条件要求一般，可集成到二次设备室；对于有人值班的变电站，主控室条件要求较高，宜采用装配式建筑物。

另外，变电站围墙、防火墙和电缆沟等也可以采用装配式建筑物的建造模式进行建设。

5 结论

预制舱与装配式建筑物符合“资源节约型、环境友好型、工业化”（简称“两型一化”）的建设原则。二者可以分别单独使用，也可以搭配使用。有利于促进新材料、新设备、新技术和新工艺的应用，体现节地、节能、节水、节材和环境保护等绿色建设理念，提高变电站的可靠性、建设效率和建设效益等。与传统变电站建设模式相较优势明显，具有广泛的推广应用价值。

参考文献

[1]刘群.预制式二次设备在智能变电站中的应用研究[J].电气开关，2013（04）：59-60.

[2]郑玉平.智能变电站二次设备与技术[M]. 北京：中国电力出版社，2014.

[3]刘强兴，田家运.基于模块化组合技术的35kV装配式变电站[J].农村电气化，2016（03）：26-27.

[4]许学亮，周晋中.“两型一化”在变电站设计中的应用[J].电力技术， 2010，19（01）：47-49.

作者简介

田家运（1984-），男，现为国电南瑞科技股份有限公司工程师。研究方向为电力系统及其自动化。