智能变电站集成装置配置分析

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摘 要：智能变电站采用可靠、经济、集成、节能、环保的设备与设计，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化、系统功能集成化、结构设计紧凑化、高压设备智能化和运行状态可视化等为基本要求，能够支持电网实时在线分析和控制决策，进而提高整个电网运行可靠性及经济性的变电站。结合某110kV新一代智能变电站，论述新一代110kV智能变电站的集成装置（隔离断路器、保护测控合一装置、合智一体装置和多合一装置）的应用和配置。

关键词：智能电网；集成装置；隔离断路器；保护测控合一装置

0. 引言

智能电网建设是我国电力工业发展的现实选择。智能变电站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，是智能电网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。集成装置是智能变电站实现装置配置简化、接线优化的重要载体。

智能变电站设备对常规变电站设备实现的功能进行整合和重新划分，把进线侧的断路器和隔离开关进行集成或者取消，部分原保护和测控装置实现的功能下放到就地安装的智能终端实现，电流和电压信号有合并单元采集后通过光缆发送至信号量需求装置。设备的集成、功能的整合和重新划分直接导致变电站主接线的简化和新装置的出现。

本文重点介绍隔离断路器（隔离开关和断路器集成装置）、保护测控合一装置（集成保护、测控、非关口计量功能）、合智一体装置（集成合并单元、智能终端功能）、多合一装置（集成保护、测控、合并单元、智能终端、非关口计量功能）的配置。

1. 工程概况

本文所依托的智能变电站本期及终期规模如下：

本站为110kV新建新一代智能变电站，终期2回110kV进线，1回来自220kV某变电站110kV间隔，1回T接至某变电站―某变电站110kV线路。

主变压器规模：本期2×50MVA，终期3×50MVA；

110 kV侧接线方式：本、终期进线2回，本期采用内桥接线，终期采用扩大内桥接线；

35kV侧接线方式：本期6回出线，单母分段接线；终期9回出线，单母三分段接线；每段母线配电压互感器1组；

10 kV侧接线方式：本期8回出线，单母分段接线；终期12回出线，单母三分段接线；每段母线配电压互感器1组，电容器2组；2台站用变兼接地变分别接至10kVⅠ母线和Ⅱ母线上。

2. 集成装置配置

2.1 隔离断路器的应用

常规智能站仍采用与以往综合自动化变电站相同的隔离开关和断路器分开配置模式，导致110kV进线间隔设备配置多，纵向距离长，给安装施工、运行维护、检修等带来不便。常规智能站下，110kV侧接线方式见图2。

在新一代变电站设计中，采用隔离开关和常规断路器集成的隔离断路器，可以将接地开关、电流互感器集成至隔离断路器，减少站内一次设备的数量，能够简化主接线，缩短110kV进线间隔的纵向长度，减少征地面积，降低工程成本，符合国家土地保护政策。另外由于设备的集成，原来隔离开关和断路器之间通过电缆传输的连闭锁信号及接线均由厂家在隔离断路器内部完成，减少设计工作量。厂家在隔离断路器的设计中，使其具有完备的机械闭锁系统和电气闭锁系统。隔离断路器与其集成的接地开关之间设置有机械闭锁装置，即在隔离断路器合闸状态下不允许接地开关合闸，并将其闭锁在分闸位置，大大提高设备动作的可靠性。

在依托的变电站设计中，对2个110kV进线间隔和2个110kV内桥间隔的一次设备进行集成。采用常规智能站设计时，需要13组隔离开关、4组（每组3支）电路互感器和4台断路器，而采用新一代智能变电站进行设计，对设备进行集成优化后，仅需要7组隔离开关和4台隔离断路器。

2.2 保护测控集成装置配置

在新建常规智能变电站设计中，由于在建站初期多为终端负荷站，在主接线为扩大内桥接线模式下，110kV进线间隔和2个内桥一般只配置单独的测控装置，不配置保护测控集成装置。

在新一代智能变电站设计中，要求保护测控集成装置集成费关口计量功能，非用户专线不允许配置独立的电能计量表。在图1所示的110kV变电站中，2回进线及2个内桥均配置保护测控集成装置。与与常规智能站只配置测控装置相比，装置数量没有增加，功能增强。对于作为终端负荷站，进线保护功能不是必须的。但随着电网的发展，本站一旦变成联络站，则需要保护功能。采用保护测控合一装置配置，能够减少后期改造工程量。

另外由于110kV进线所配置的保护测控集成装置集成考核计量，与常规智能站相比，新一代智能站优化减少电能表屏1面。本站配置4套保护测控集成装置，组一面屏，与常规配置110kV线路测控屏和桥测控及备自投屏相比，也优化减少屏柜1面。

2.3 合智一体装置配置

常规智能站通过在就地的智能控制柜内安装合并单元实现对电流和电压量的数字化，通过智能终端收发信号和控制命令实现对断路器的监测和控制。新一代智能变电站采用合智一体装置。合智一体装置是合并单元与智能终端的集成，一方面具有对来自二次转换器的电流和/或电压数据进行时间相关组合功能，另一方面具有与一次设备采用电缆连接，与保护、测控等二次设备采用光纤连接，实现对一次设备（如：断路器、刀闸、主变压器等）的测量、控制等功能。

对于图1所示变电站，在常规智能站建设模式下，2个110kV进线间隔和2个内桥分别配置1套智能终端和2套合并单元，主变35kV及10kV进线间隔分别配置1套智能终端和2套合并单元。110kV I母线PT和III母PT分别配置1套智能终端和1套合并单元，每台主变本体配置1套智能终端和1套合并单元。35kV和10kV除主变进线间隔外，均不配置合并单元和智能终端。而在新一代智能站建设模式下，2个110kV进线间隔和2个内桥分别配置2套合智一体装置，主变35kV及10kV进线间隔分别配置2套合智一体装置。110kV I母线PT和III母PT分别配置1套合智一体装置，每台主变本体和35kV及10kV每段母线配置1套合智一体装置。

通过以上分析可以看出，合智一体装置的配置的采用有利于减少柜内设备数量，简化二次接线，方便维护，提高可靠性，降低成本。

2.4 多合一装置配置

在常规智能变电站设计中，35kV及10kV电压等级除主变进线间隔外，其余间隔按常规综合自动化变电站模式设计，根据间隔需要配置保护测量装置、计量装置、并列装置等。在新一代智能变电站设计中，主变35kV及10kV进线间隔和35kV及10kVPT柜间隔配置合智一体装置，其余间隔按断路器对应均配置1套多合一装置。由于多合一装置集成保护、测量、计量、合并单元和智能终端的功能，通过多合一装置的配置，能够极大的减少开关柜内装置数量，压缩开关柜柜体尺寸，降低投资成本，提高运维效率。

3. 结论

通过集成装置的配置，能够优化二次设备室内屏柜数量，减少开关柜内设备的数量，简化接线，提高设备运行的可靠性。本文结合某新建新一代110kV智能变电站设计，对在新一代智能站建设模式下的二次集成装置配置进行论述，以供同仁参考。

参考文献

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[3]刘娇，刘斯佳，王刚. 智能变电站建设方案的研究[J]. 华东电力. 2010（07）