35KV智能变电站设计方案第一章绪论1.1 选题的背景及意义当前我国的经济发展迅速，社会对能源的需求也越来越高，能源的稳定性对整个社会的稳定以及社会的发展和繁荣起着重要的作用，随着当前经济的不断提升，经济的安全与发展受到各个地区的关注。

特别是进入到21世纪以来，全球环境发生的明显改变，能源越来越短缺，经济发展遇到了前所未有的瓶颈，上面的因素都是制约电力行业发展所要面临的一些问题，因此电力工业被赋予的极其重要的社会责任，为了更好的履行职责，发展智能电网是当前电力工业发展趋势，也是必然选择。

我国自改革开放以来，社会保持高速发展，社会用电总量持续增加，在冬季和夏季的高峰期时间段，有的地点不得不采取拉闸限电的方式进行电力调节。

历史和经验告诉我们，电力建设必须要先于经济发展的步伐，如果电力发展滞后，就会对整个经济的发展产生重要影响，其次，我国各种自然资源主要集中在西北地区和西南地区，但是用电负荷主要集中在沿海经济发达的省份，因此建设特高压进行输电建设是必然途径，通过特高压输电网络，能够缓解各个地区的负荷不平衡，尽管上述的输电方式较为先进，但是面临了很多工程难题以及技术难关，从而为电网的稳定运行带来了极大的挑战。

此外各种电力电子装置的广泛使用，使电网的复杂度进一步提升，对电力系统的安全稳定运行提出的更高要求。

正是在这样的背景下，各个国家都在开展智能电网的发展和研究，向智能化方向转变，而智能变电站设计是其中的一个重要环节，该环节的设计合理与否，对整个电网产生重要影响，加快特高压电网的建设步伐，能够快速的实现我国电网的跨越式发展，有效的实现互动、经济、高效、清洁的现代化电网，为实现经济的又好又快发展提供强大的支撑。

1.2 国外智能电网发展概述智能电网发展过程中，主要有6个环节，分别为1、发电，2、线路，3、变电，4、配电，5、用电，5、调度，建设智能变电站是其中的一个目标。

美国最先进行智能电网的建设，最早是进行电力基础设置战略防护提出的这个智能电网概念，在2003年，美国的相关研究机构组建了世界上第一个智能电网的框架结构，后续又成了相关的研究项目以及国家能源技术实验室，有专门的研究机构设计智能电网。

在2008年终，美国的科罗拉多州的波尔得城市，率先成为了美国的一个智能电网城市，此后，很多的电气巨头都与美国共同开发智能电网，此后美国政府公布想相关的投资计划，社会各界开始对智能电网的开发和建设工作。

在欧洲，他们的电网运行形式与美国不同，对智能电网的研究主要针对分布式能源方面以及可再生能源的利用方向，通过对新能源的开发利用，从而带动整个社会的发展。

目前，日本东京的一个电力公司电网被世界上认为是最接近智能电网运行的网络，值得其他国家的相关技术人员进行分析和研究。

此外，随着科技发展和信息化水平的提高，智能家具、电动汽车、智能电网、智能交通、智能建筑等等都是未来的发展方向。

正是社会各方面的不断推进，需要我们加快发展智能电网，从而满足社会各界对能源的需求，才能够满足对客户提供更多个性化、多样化、互动化的需求，从而进一步提高服务水平和质量。

我国虽然对智能电网的研究步伐稍晚，但是我国对相关的技术领域进行了深入的研究，当前我们很多领域以及达到世界领先水平，特别是特高压建设和输电等诸多领域，在配电领域智能化的应用研究也在稳步推进。

此外中国很多的电气研究院，如中国电气科学研究院等单位承担了国家制定的973计划，从而提高大型互联网的运行可靠性，为发展智能型电力系统动态调度和有效的调控提高保障，此外通过上面的研发还能够为智能电网的运行控制提供很好的发展平台。

智能电网发展的核心组成环节就是智能变电站，因此深入的开发研究智能变电站，解决各项技术面临的挑战和困难，从而保障整个智能电网的研究，为我国智能电网发展奠定良好基础。

第二章智能变电站介绍2.1 智能变电站的构成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。

2.1.1 智能变电站的特征及功能智能变电站是采用先进、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时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。

智能变电站作为屯力网络的节点，同常规变电站一样连接线路、输送电能，担负着变换电压等级、汇集电流、分配电能、控制电能流向、调整电压等功能。

与此同时，智能变电站能够完成比常规变电站围更宽、层次更深、结构更复杂的信息采集和信息处理，变电站、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，信息的交换和融合更方便快捷，控制手段更灵活可靠。

智能变电站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功能：(1)实现信息数字化。

全站信息数字化指实现一次、二次设备的灵活控制，且具备双向通信功能，能够通过信息网进行管理，满足全站信息采集、传输、处理、输出过程完全数字化。

(2)实现通信平台网络化。

变电站可根据实际需要灵活选择网络拓扑结构，利用冗余技术提高系统可靠性;互感器的采样数据可通过过程层网络同时发送至测控、保护、故障录波及相角测量等装置，进而实现了数据共享;利用光缆代替电缆可大大减少变电站二次回路的连接线数量，从而也提高了系统的可靠性。

(3)实现信息共享标准化。

信息共享标准化指形成基于同一断面的唯一性、一致性基础信息，统一标准化信息模型，通过统一标准、统一建模来实现变电站外的信息交互和信息共享。

(4)实现高级应用互动化。

高级应用互动化指实现各种变电站/外高级应用系统相关对象的互动，全面满足智能电网运行、控制要求。

2.1.2 智能变电站特点智能变电站釆用先进技术与设备，强调优化系统结构与功能，其根本是服务于应用，从业务需求出发，把技术问题、经济问题、管理问题统筹考虑，实现对三态数据(稳态数据、暂态数据、动态数据)的统一采集和处理，从而提高智能电网对全景信息的感知能力，提高高级应用的深度和广度，实现自动化、互动化的目标。

为更好地实现与支持表1-3中所述智能变电站功能，智能变电站在结构上更加侧重于物理集成与逻辑集成。

一方面在系统的层面，物理集成真正体现了面向对象、功能自治的思想，有利于提高间隔功能的可靠性，降低运行和维护费用;另一方面，电力系统本质是一个互联的系统，仅依靠单间隔、局部信息是难以在系统层面优化保护与控制功能的。

为此，智能变电站同时强调逻辑集成，以构成面向系统的应用，实现就地、区域和全局功能的协调，支持具有在线决策、协同互动特征的各种高级应用。

智能变电站与常规变电站的结构差异如图1-1所示。

与常规变电站相比，智能变电通过设备或系统的物理集成，为逻辑功能集成提供了载体，进而能够更好地支持高级应用的实现。

2.2 智能变电站设计的关键因素智能变电站与其他设计的变电站存在一定的相似地方，因此在智能变电站设计的过程中，可以借鉴常规变电站的设计方案，特别是一次设备的选择方面，选型和配置是极其重要的。

在智能变电站中，电子式互感器、交换机、智能终端、状态监测系统等等都会对变电站电能传输方式以及其他表现形式产生一定的影响，此外还应当设计智能变电站二次系统的相关功能，是变电站的二次系统的各项功能能够更好的融合到一起，相互渗透，从而能够更好的把握设计的关键点设计部分。

智能变电站主要具备以下几个特征，1、结构紧凑，2、功能集成，3、信息数字，4、状态可视。

正是由于智能变电站的上面几个要求，从而使得该类型的变电站易维护、升级、改造、和扩展。

从而能够实现智能电网集约化、网络化、智能化等更多更高级的自动化水平，从而完成设备的在线监测和维修、事故异常进行分析判断、一体化五防、对整体的程序进行控制以及对系统进行整体联锁。

上面的相关方案能够充分体现了智能变电站数字化设计的理念和方式，因此设计时只需根据相关的国家要求设计即可，从而满足三道防线要求和三级安全的标准，但是为了保障系统运行的稳定和安全，仍然需要在以下几个方面要特别注意：(1) 一次设备智能化。

当前一次设备智能化水平不断提高，先后出现了智能开关器件、电子式互感器器件、合并单元等机电一体化相关设备，上面的相关因素给变电站的发展提供了很好的基础平台。

(2) 二次设备网络化。

二次设备主要针对光电式互感器进行应用发展，也是一次设备和其他通讯设备的需要。

主要分为三个结构部分：1、间隔层，2、站控层，3、过程层。

通过互联互操作的步骤，从而实现数据的共享终端，当前设计的首要原则就是保障稳定和可靠性，从而靠网络能够真实实现资源的共享业务。

(3) 运行管理系统自动化。

系统的自动化水平一般包括全自动运行、运行数据的自动记录，当设备发生故障之后，能够及时的提供故障检测报告，从而有效分析故障原因，从而提供解决方案。

(4) IEC61850标准规约的应用。

上述标准主要针对一次、二次设备信息为智能研究对象，然后通过高速以太网为基础。

从而实现智能信息的建设，按照国际标准进行建设，不仅规了相关继电保护设备的通讯接口，还能够很好的解决不同接口之间数据交换的困难。

2.3 IEC61850 标准及其特点智能变电站建立在IEC61850 标准之上，主要的技术特点是一次设备智能化，二次设备网络化。

IEC61850 是国际电工委员会(IEC)TC57 工作组制定的《变电站通信网络和系统》系列标准，是基于网络通信平台的变电站自动化系统唯一的国际标准。

IEC61850 规了数据的命名、数据定义、设备行为、设备的自描述特征和通用配置语言，可以非常方便的实现不同智能电气设备相互之间的信息共享和互操作。

IEC61850 不仅规了以往变电站二次设备——如保护装置、测控装置的模型和通信接口，而且还定义了一次设备如电子式 CT、PT、智能化开关等一次设备的模型和通信接口。

实际生产中，综合自动化站通信规约各厂家不同，再加上解析规约时，又各有理解，导致站各厂家通信困难，联调经常需要较长时间，且每次增加间隔时，新上设备需与前期厂家联调，受制于原厂家，不仅不利于规模招标，而且使二次装置通用性差。

与以往规约不同，IEC61850 不仅仅是一个单纯的通信规约，而且是智能变电站自动化系统的标准，指导了变电站自动化系统的设计、研发、制造、工程、维护等各个环节。

它不仅仅可以满足不断前进的通信技术的发展革新与复杂多变的变电站自动化应用功能，可以对变电站自动化系统的通信能力进行科学的评估，更重要的方面，它满足了变电站应用功能的分布式实现和组合应用，真正意义上支持了变电站自动化相关设备的互操作，建立了完整的支持体系，对该体系作出了严格的规定，不再仅仅是一个传统的通信协议。