上海220千伏變電站的智能化改造4（修改）

1、上海220千伏變電站的智能化改造摘要：智能變電站作為智能電網(wǎng)的重要組成部分，是輸電網(wǎng)的重要接點(diǎn)和數(shù)據(jù)采集源頭，是智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)和前提。智能變電站作為變電站未來(lái)發(fā)展的方向，是智能電網(wǎng)發(fā)展的重點(diǎn)。本文針對(duì)220kV智能變電站技術(shù)應(yīng)用的實(shí)際需求，討論了220kV智能變電站系統(tǒng)以及相關(guān)技術(shù)設(shè)備的實(shí)施方案，并設(shè)計(jì)了在運(yùn)變電站智能化改造方案。關(guān)鍵詞：智能變電站 智能電網(wǎng) 改造目 錄1 前言11.1 選題背景11.2 需求分析11.3 論文的主要工作及組織結(jié)構(gòu)22 上海某變電站智能化系統(tǒng)的配置方案22.1 變電站概況22.2 智能一次設(shè)備22.2.1 在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)22.2.2 電子式互感器的應(yīng)用32.3 二

2、次設(shè)備組網(wǎng)方案42.3.1 站控層設(shè)備配置42.3.2 間隔層設(shè)備52.4 高級(jí)功能應(yīng)用72.4.1 設(shè)備診斷及分析功能72.4.2 智能告警與故障綜合分析72.4.3 一鍵式順序控制72.4.4 一體化配置工具（源端維護(hù)）72.5 小結(jié)83 在運(yùn)220kV變電站的智能化改造方案研究83.1 一次設(shè)備改造83.1.1 主變回路83.1.2 隔離閘刀、斷路器回路93.1.3 互感器回路93.2 繼電保護(hù)裝置改造方案103.3 自動(dòng)化系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)103.3.1 總體原則103.3.2 對(duì)保護(hù)裝置要求103.3.3 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)113.3.4 站控層設(shè)備及功能114改造效果125本人所做工作12參考文獻(xiàn)

3、141 前言1.1 選題背景全球資源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)等問(wèn)題日益突出，可再生能源、分布式能源快速發(fā)展，世界各國(guó)面臨著可再生能源如何接入及充分利用等一系列問(wèn)題，需要用智能化的技術(shù)和手段來(lái)應(yīng)對(duì)目前面臨的各種挑戰(zhàn)。積極發(fā)展智能電網(wǎng)，適應(yīng)未來(lái)可持續(xù)發(fā)展的要求，已成為國(guó)際電力發(fā)展的現(xiàn)實(shí)選擇。 “堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，以通信信息平臺(tái)為支撐，以智能控制為手段，包含電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度各個(gè)環(huán)節(jié)，覆蓋所有電壓等級(jí)，實(shí)現(xiàn)“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流”的高度一體化融合，是堅(jiān)強(qiáng)可靠、經(jīng)濟(jì)高效、清潔環(huán)保、透明開(kāi)放、友好互動(dòng)的現(xiàn)代電網(wǎng)。因此，“堅(jiān)強(qiáng)”和“智能”是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的基本內(nèi)涵。而智能

4、變電站是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)中實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)換和控制的核心平臺(tái)之一，是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)和支撐1。智能化變電站的改造，對(duì)加強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)，提高電網(wǎng)防御多重故障、防止外力破壞和防災(zāi)抗災(zāi)能力，增強(qiáng)電網(wǎng)供電的安全可靠性，提高電網(wǎng)更大范圍的能源資源優(yōu)化配置能力，具有重要作用。智能化變電站是數(shù)字化變電站的升級(jí)和發(fā)展。在數(shù)字化變電站的基礎(chǔ)上，結(jié)合智能電網(wǎng)的需求，對(duì)變電站自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行充實(shí)以實(shí)現(xiàn)變電站智能化功能。智能化變電站的設(shè)計(jì)和建設(shè)，必須在智能電網(wǎng)的背景下進(jìn)行，要滿(mǎn)足我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)和發(fā)展的要求，體現(xiàn)我國(guó)智能電網(wǎng)信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化、互動(dòng)化的特征。1.2 需求分析國(guó)家電網(wǎng)公司對(duì)智能變電站定義是采用先進(jìn)、可

5、靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享、標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動(dòng)完成信息采集、測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量和監(jiān)測(cè)等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、在線(xiàn)分析決策、協(xié)同互動(dòng)等高級(jí)功能的變電站。智能電網(wǎng)是電力工業(yè)將來(lái)的發(fā)展方向，這是毋庸置疑的2。在變電環(huán)節(jié)，在智能電網(wǎng)規(guī)劃的推動(dòng)下，未來(lái)智能化變電站將成為新建變電站的主流和在運(yùn)變電站的改造方向。目前，國(guó)家電網(wǎng)已將智能變電站作為推廣工作之一。根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)相關(guān)規(guī)劃，智能變電站將成為新建變電站的主流，迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)：第一階段新建智能變電站46座，在運(yùn)變電站智能化改造28座；第二階段新建智能變電站8000座，在

6、運(yùn)變電站智能化改造50座，特高壓交流變電站改造48座；第三階段新建智能變電站7700座，在運(yùn)變電站智能化改造44座，特高壓交流變電站改造60座。1.3 論文的主要工作及組織結(jié)構(gòu)本文介紹了智能變電站的特征和構(gòu)架，及其主要的技術(shù)應(yīng)用，研究了智能變電站的實(shí)現(xiàn)方案。結(jié)合上海某變電站智能化改造工程實(shí)際，在安全可靠、經(jīng)濟(jì)適用的基礎(chǔ)上提出了智能變電站的相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用方案，并結(jié)合工程開(kāi)發(fā)了部分高級(jí)應(yīng)用功能智能告警與故障綜合分析、一鍵式順控等功能。最后本文結(jié)合國(guó)網(wǎng)基建部的改造設(shè)計(jì)規(guī)范，探討了適合上海電網(wǎng)的改造方案，以期通過(guò)建立智能變電站來(lái)提升變電站綜合自動(dòng)化水平，為建成堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)提供可靠的基石。2 上海某變電

7、站智能化系統(tǒng)的配置方案2.1 變電站概況上海某智能變電站為全戶(hù)內(nèi)布置的220kV終端變電站，220kV接線(xiàn)采用線(xiàn)路變壓器組接線(xiàn)形式，目前2回進(jìn)線(xiàn)，220kV一次設(shè)備采用戶(hù)內(nèi)GIS。主變最終規(guī)模為3240MVA三卷變，目前規(guī)模2240MVA，電壓等級(jí)為220/110/35kV，采用無(wú)載調(diào)壓變壓器。110kV目前采用單母線(xiàn)分段接線(xiàn)形式，每段母線(xiàn)有四條出線(xiàn)，共八條出線(xiàn)，110kV設(shè)備采用戶(hù)內(nèi)GIS。35kV目前采用單母線(xiàn)四分段，20回出線(xiàn)，采用金屬鎧裝開(kāi)關(guān)柜。無(wú)功補(bǔ)償采用2（20Mvar+20Mvar）電容器。本站按無(wú)人值班站考慮，受集控站遠(yuǎn)方控制3。2.2 智能一次設(shè)備2.2.1 在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)根據(jù)

8、對(duì)變電站電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)需求的分析，在現(xiàn)有技術(shù)發(fā)展水平基礎(chǔ)上，主要涵蓋在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置選型、規(guī)范化、數(shù)據(jù)采集通信及統(tǒng)一建模、信息管理與故障診斷、狀態(tài)檢修。A 實(shí)施對(duì)象狀態(tài)監(jiān)測(cè)的對(duì)象及范圍包括（1）變壓器中的套管、鐵芯、油氣參數(shù)、溫度、局放。（2）GIS設(shè)備內(nèi)的斷路器、避雷器、SF6微水、壓力、局放。（3）繼電保護(hù)二次回路的工作狀態(tài)?；竞w了站內(nèi)各種類(lèi)型的高壓設(shè)備及相關(guān)繼電保護(hù)二次回路4。就地監(jiān)測(cè)層通過(guò)安裝于變電站現(xiàn)場(chǎng)的各種狀態(tài)監(jiān)測(cè)終端，在線(xiàn)完成電力設(shè)備狀態(tài)的數(shù)據(jù)采集，根據(jù)該站現(xiàn)有規(guī)模，完成監(jiān)測(cè)終端的配置。B 站內(nèi)數(shù)據(jù)平臺(tái)站內(nèi)數(shù)據(jù)平臺(tái)通過(guò)部署于變電站內(nèi)的通信對(duì)象服務(wù)器、嵌入式操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件，實(shí)

9、現(xiàn)以下功能：監(jiān)測(cè)裝置數(shù)據(jù)的采集，站內(nèi)數(shù)據(jù)的暫存和初步診斷，站內(nèi)通信協(xié)議的統(tǒng)一，對(duì)外提供統(tǒng)一的基于IEC61850的通信接口，站內(nèi)數(shù)據(jù)同遠(yuǎn)方數(shù)據(jù)平臺(tái)的通信。該站內(nèi)平臺(tái)符合數(shù)字化智能變電站通信標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的要求5。站內(nèi)數(shù)據(jù)平臺(tái)的主要硬件配置為：商用后臺(tái)工作站1臺(tái)、嵌入式通信對(duì)象服務(wù)器2臺(tái)、局域網(wǎng)交換機(jī)2臺(tái)。圖1狀態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備布置圖C設(shè)計(jì)原則遵循先進(jìn)性、集中化、“即插即用”原則 5。2.2.2 電子式互感器的應(yīng)用A電子式互感器配置原則如下：1）全站采用電子式互感器；2）主變220kV、110kV、35kV側(cè)間隔，主變220kV中性點(diǎn)及間隙、主變110kV中性點(diǎn)，接地變高壓側(cè)、低壓側(cè)采用基于法拉第光學(xué)效應(yīng)原

10、理的光纖電流互感器，雙套配置；3）110kV線(xiàn)路、分段間隔、采用基于法拉第光學(xué)效應(yīng)原理的光纖電流互感器，單套配置；4）35kV線(xiàn)路、站用變、分段、電容器間隔、35kV電容器橫差CT采用一體化電子式互感器，二次信號(hào)為小模擬量輸出，單套配置；5）主變220kV側(cè)采用分壓原理、小模擬量輸出的電子式電壓互感器；110kV母線(xiàn)、35kV母線(xiàn)采用分壓原理、小模擬量輸出的電子式電壓互感器。B電子式互感器設(shè)計(jì)要求如下：1）電子式互感器應(yīng)符合GB/T20840.72007、GB/T20840.82007的有關(guān)規(guī)定；2）測(cè)量用電流準(zhǔn)確度不低于0.2S，保護(hù)用電流準(zhǔn)確度不低于5TPE；3）測(cè)量用電壓準(zhǔn)確級(jí)不低于0.

11、2，保護(hù)用電壓準(zhǔn)確級(jí)不低于3P；4）光纖電流互感器工作電源采用直流；5）電子式互感器內(nèi)應(yīng)由兩路獨(dú)立的采樣系統(tǒng)進(jìn)行采集，每路采樣系統(tǒng)應(yīng)采用雙A/D系統(tǒng)接入合并單元6。2.3 二次設(shè)備組網(wǎng)方案2.3.1 站控層設(shè)備配置站控層包括主機(jī)兼操作員工作站、工程師站、遠(yuǎn)動(dòng)通信裝置、保護(hù)及故障信息系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信記錄分析系統(tǒng)以及其它智能接口設(shè)備等。圖2站控層設(shè)備配置圖2.3.2 間隔層設(shè)備間隔層二次設(shè)備主要實(shí)現(xiàn)保護(hù)、測(cè)控、故障錄波、計(jì)量等面向間隔的功能。A測(cè)控功能由于全站采用了數(shù)字化變電站技術(shù)，全站數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一采集和高度共享，因此二次功能整合具備了技術(shù)基礎(chǔ)。為避免過(guò)程層跨網(wǎng)，主變?nèi)齻?cè)雙重化配置配置測(cè)控單元，安

12、裝在主變保護(hù)屏內(nèi)。A套主變測(cè)控單元接收主變各側(cè)間隔合并單元A的采樣值數(shù)據(jù)（SMVA 網(wǎng)），以及主變各側(cè)間隔智能終端A的遙信數(shù)據(jù)（GOOSEA 網(wǎng)），發(fā)送遙控命令到主變各側(cè)間隔智能終端A（GOOSEA 網(wǎng)），完成主變各側(cè)間隔模擬量的計(jì)算、五防閉鎖、控制等功能7。B套主變測(cè)控單元接收主變各側(cè)間隔智能終端B的遙信數(shù)據(jù)（GOOSEB 網(wǎng)）。配置公共測(cè)控單元2臺(tái)，采集非智能設(shè)備的自動(dòng)化信息。測(cè)控單元同時(shí)分別接入站控層MMSA、B網(wǎng)，與站控側(cè)設(shè)備進(jìn)行通信。B保護(hù)功能1）110kV線(xiàn)路保護(hù)每回線(xiàn)路配置一套完整的主（縱差）、后備（距離或過(guò)流）保護(hù)功能的線(xiàn)路保護(hù)測(cè)控合一裝置，安裝于線(xiàn)路間隔GIS匯控柜上。110

13、kV線(xiàn)路保護(hù)采用直采直跳方式，即保護(hù)的跳合閘回路采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光纜直接接入智能終端實(shí)現(xiàn)，采樣值由合并單元采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光纜直接接入保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)。2）110kV分段自切保護(hù)分段上配置一套保護(hù)測(cè)控合一裝置，安裝于分段間隔GIS匯控柜上。110kV分段自切保護(hù)采用直采直跳方式。自切開(kāi)放母差充電保護(hù)和母差間相互閉鎖功能等采用GOOSE網(wǎng)絡(luò)傳輸方式。3）110kV母線(xiàn)保護(hù)110kV母線(xiàn)保護(hù)按段配置，即每段母線(xiàn)配置一套母差保護(hù)，母差保護(hù)組屏安裝。母差保護(hù)與各間隔的采樣值回路和跳閘回路采用直采直跳方式，與110kV自切間的相互閉鎖等功能采用GOOSE網(wǎng)絡(luò)傳輸方式。4）主變保護(hù)根據(jù)國(guó)網(wǎng)220千伏系統(tǒng)繼電保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)

14、規(guī)范，主變保護(hù)按雙重化配置主后一體的電氣量保護(hù)和一套非電氣量保護(hù)，電氣量保護(hù)采用直采直跳方式，非電氣量保護(hù)利用主變本體側(cè)的智能終端直接用電纜跳閘。5）35kV間隔保護(hù)a）35kV線(xiàn)路保護(hù)裝設(shè)電流速斷，電流電壓保護(hù)，過(guò)流保護(hù)和零序電流保護(hù)。對(duì)于35kV架空線(xiàn)路將裝設(shè)自動(dòng)重合閘。出線(xiàn)中如有聯(lián)絡(luò)線(xiàn)路時(shí)，則需考慮裝設(shè)差動(dòng)保護(hù)，每段留一回聯(lián)絡(luò)線(xiàn)，出線(xiàn)均設(shè)置按周波減負(fù)荷裝置。b）35kV站用變保護(hù)裝設(shè)電流速斷，過(guò)流保護(hù)和零序電流保護(hù)。c）35kV電容器裝設(shè)過(guò)流、零流、中性點(diǎn)橫差、過(guò)電壓及低電壓保護(hù)。d）35kV分段保護(hù)設(shè)短時(shí)投入的一段式過(guò)流保護(hù)和一段式零流保護(hù)。e）35kV線(xiàn)路、站用變、電容器保護(hù)采用測(cè)控

15、、保護(hù)、合并單元、智能終端四合一裝置，安裝于各自開(kāi)關(guān)柜內(nèi)。四合一裝置不僅完成本間隔內(nèi)的保護(hù)和測(cè)控功能，而且需要具備面向過(guò)程層的采樣值接口和GOOSE接口，采樣值接口將本間隔內(nèi)的電壓電流采樣值用IEC61850-9-2的格式送給35kV母差保護(hù)、電度表等間隔層設(shè)備，GOOSE接口和35kV母差保護(hù)等間隔層設(shè)備交換GOOSE報(bào)文。6）35kV母線(xiàn)保護(hù)35kV母線(xiàn)保護(hù)按段配置，II、III段母線(xiàn)配置一套母差保護(hù)，I、IV（VI）段母線(xiàn)配置一套母差保護(hù)，采用保護(hù)測(cè)控合一裝置。35kV母差保護(hù)從各饋線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜上的四合一裝置獲得電壓和電流采樣值，從主變35kV開(kāi)關(guān)柜上的合并單元獲得電壓和電流采樣值，并發(fā)出G

16、OOSE命令至四合一裝置完成跳閘。35kV母差保護(hù)與各開(kāi)關(guān)柜上的四合一裝置采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式通信。C計(jì)量功能站內(nèi)采用數(shù)字式電度表，即電度表采用IEC61850-9-2報(bào)文接收電壓電流采樣值信息8。主變電度表集中組屏，電度表通過(guò)主變采樣值A(chǔ)網(wǎng)接收電壓電流采樣值信息。110kV電度表集中組屏，通過(guò)110kV采樣值A(chǔ)網(wǎng)接收電壓電流采樣值信息。35kV電度表集中組屏，與安裝于35kV開(kāi)關(guān)柜室，電度表和開(kāi)關(guān)柜上四合一裝置點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，接收電壓電流采樣值信息。所有電度表向站內(nèi)電能計(jì)量采集裝置提供電度量，該裝置通過(guò)以太網(wǎng)口與站內(nèi)自動(dòng)化系統(tǒng)連接，并通過(guò)電力通信專(zhuān)網(wǎng)將站內(nèi)的電能量信息傳輸?shù)缴虾ｋ娋W(wǎng)電能量采集主站系統(tǒng)。

17、D故障錄波功能全站配置2臺(tái)故障錄波器1臺(tái)故障錄波記錄分析裝置，組1面故障錄波屏：2臺(tái)故障錄波器按雙重化配置，用于分別記錄冗余配置的過(guò)程層采樣值網(wǎng)和GOOSE網(wǎng)上的信息，不應(yīng)跨網(wǎng)，主要采集主變各側(cè)的電壓、電流采樣值數(shù)據(jù)和主變、母差、自切保護(hù)動(dòng)作GOOSE信息。2臺(tái)故障錄波器所收集各類(lèi)信息匯總至1臺(tái)故障錄波記錄分析裝置，用以進(jìn)行電流電壓波形、保護(hù)動(dòng)作信息等故障分析。故障錄波器通過(guò)MMS服務(wù)接入站控側(cè)網(wǎng)絡(luò)，上傳故障錄波報(bào)告給站控層9。2.4 高級(jí)功能應(yīng)用2.4.1 設(shè)備診斷及分析功能高級(jí)應(yīng)用是在綜合數(shù)據(jù)平臺(tái)的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)設(shè)備遠(yuǎn)程診斷與綜合評(píng)價(jià)等定制應(yīng)用模塊，實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備的故障診斷、狀態(tài)分析、評(píng)估等高

18、級(jí)應(yīng)用功能。2.4.2 智能告警與故障綜合分析基于一體化信息平臺(tái)，設(shè)置專(zhuān)家知識(shí)庫(kù)，即存放專(zhuān)家提供的告警與故障分析知識(shí)，建立變電站故障信息的邏輯和推理模型，給出某個(gè)告警信息或某種事故類(lèi)型的原因、描述、處理方式，甚至硬接點(diǎn)信息的圖解（屏柜間接線(xiàn)的描述）。知識(shí)庫(kù)采用標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一建模，它與智能告警與故障綜合分析的高級(jí)應(yīng)用程序是相互獨(dú)立，可以通過(guò)改變、完善知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)內(nèi)容來(lái)提高系統(tǒng)的功能。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障，應(yīng)在3到10秒的時(shí)間窗時(shí)間過(guò)后即可判斷出故障信息，給運(yùn)行人員以輔助判斷，以便即時(shí)處理故障。主要功能包含告警分析推理機(jī)制和告警信息展示。2.4.3 一鍵式順序控制將一系列的操作用一個(gè)控制命令實(shí)現(xiàn)，命令由主站

19、或后臺(tái)下發(fā)，主站下發(fā)控制命令時(shí)，具體功能主要在子站控制器中實(shí)現(xiàn)，即子站控制器、調(diào)度系統(tǒng)要求功能互動(dòng)。順序控制的數(shù)據(jù)配置模型要求采用標(biāo)準(zhǔn)化模型，與調(diào)度互動(dòng)采用標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)放的接口10。順控主要按間隔進(jìn)行操作管理，如線(xiàn)路的運(yùn)行停運(yùn)檢修運(yùn)行的管理切換，操作包括開(kāi)關(guān)分合、電動(dòng)刀閘分合、軟壓板投退?？刂埔竽軡M(mǎn)足多個(gè)順控的組合操作功能，或多個(gè)間隔同時(shí)操作。2.4.4 一體化配置工具（源端維護(hù)）智能變電站系統(tǒng)配置工具所采用的軟件為一體化組態(tài)工具軟件，由于模型的統(tǒng)一建立，基于標(biāo)準(zhǔn)模型的配置工具作為一個(gè)獨(dú)立軟件存在監(jiān)控系統(tǒng)中。它基于網(wǎng)絡(luò)通訊，可以離線(xiàn)、在線(xiàn)配置各種系統(tǒng)級(jí)應(yīng)用。主要功能是編輯或?qū)敕螴EC6185

20、0標(biāo)準(zhǔn)的SCL配置文件，進(jìn)行圖形化編輯和修改，并導(dǎo)出符合標(biāo)準(zhǔn)的SCL配置文件。2.5 小結(jié)本章探討了220千伏變電站智能化工程的技術(shù)應(yīng)用原則與配置方案，首先介紹了該站的改造概況，然后從一次智能設(shè)備選用、二次設(shè)備組網(wǎng)方案、智能變電站高級(jí)應(yīng)用等方面進(jìn)行了探討。該站選用了涵蓋較為全面的一次在線(xiàn)監(jiān)測(cè)設(shè)備，對(duì)主變和GIS一次設(shè)備可進(jìn)行在線(xiàn)或離線(xiàn)檢測(cè)，并構(gòu)建了在線(xiàn)檢測(cè)匯總分析的一體化工作平臺(tái)。該站通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，全站配置了國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的全光纖電流互感器（OCT）和含空心線(xiàn)圈的流壓變一體電子式互感器（ECVT），其采樣環(huán)節(jié)由合并單元完成后進(jìn)行組網(wǎng)即可實(shí)現(xiàn)全站數(shù)據(jù)的共享。該站除35千伏采用四合一的二次設(shè)備外，

21、均配置了智能操作箱，節(jié)省了傳統(tǒng)的測(cè)控單元。同時(shí)對(duì)該站智能化高級(jí)應(yīng)用進(jìn)行探討，主要從設(shè)備診斷及分析功能、智能告警與故障綜合分析、一鍵操作與順序控制、變電站系統(tǒng)源端維護(hù)等方面提出了功能需求，來(lái)指導(dǎo)高級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工作。3 在運(yùn)220kV變電站的智能化改造方案研究對(duì)于在運(yùn)220kV變電站，同樣也需要通過(guò)智能化改造，以期實(shí)現(xiàn)降低變電站運(yùn)維成本、優(yōu)化資源配置、提升運(yùn)行指標(biāo)之目的?？紤]到在運(yùn)變電站的安全生產(chǎn)運(yùn)行，在不影響變電站安全運(yùn)行的前提下，同時(shí)需兼顧智能變電站相關(guān)規(guī)范的可靠性、先進(jìn)性要求，智能化改造應(yīng)遵循安全可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、因地制宜等原則。本章將以220kV變電站為例，將從一次設(shè)備、繼電保護(hù)裝置、自

22、動(dòng)化系統(tǒng)三方面探討在運(yùn)變電站的智能化改造方案。3.1 一次設(shè)備改造一次設(shè)備智能化改造宜采用“一次設(shè)備本體+傳感器+智能組件”方式，側(cè)重?cái)?shù)字化和狀態(tài)監(jiān)測(cè)兩個(gè)方面10。方案應(yīng)分別考慮一次設(shè)備更換與一次設(shè)備主體不更換的兩種方式。一次設(shè)備更換時(shí)，應(yīng)采用智能設(shè)備，具有標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口，支持智能化控制要求。傳感器、互感器和智能組件宜與設(shè)備本體采用一體化設(shè)計(jì)，優(yōu)化安裝結(jié)構(gòu)。220千伏主變壓器、220千伏高壓組合電器（GIS/HGIS）應(yīng)預(yù)置局部放電傳感器及測(cè)試接口。一次設(shè)備不更換時(shí)，可僅改造其外部接線(xiàn)部分以滿(mǎn)足智能化改造需要，不應(yīng)對(duì)現(xiàn)有一次設(shè)備本體進(jìn)行解體、開(kāi)孔、拆裝；根據(jù)在運(yùn)變電站的實(shí)際情況按照安全可靠、經(jīng)

23、濟(jì)實(shí)用的原則合理改造。3.1.1 主變回路A）主變不改造方案：變壓器智能化改造通過(guò)設(shè)置外置式傳感器和智能組件實(shí)現(xiàn)，智能組件主要包括智能終端和狀態(tài)監(jiān)測(cè)IED、基于MMS的DL/860通信接口。外置式傳感器的絕緣要求、可靠性也滿(mǎn)足主變運(yùn)行的要求。B）主變改造方案：可優(yōu)先采用智能變壓器，出廠前應(yīng)預(yù)置傳感器，傳感器與設(shè)備本體一體化設(shè)計(jì)。3.1.2 隔離閘刀、斷路器回路A）隔離開(kāi)關(guān)、接地開(kāi)關(guān)改造：操作機(jī)構(gòu)可采用電動(dòng)機(jī)構(gòu)，滿(mǎn)足順序控制的要求，并能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方控制。B）斷路器不更換，增加智能終端：增加智能終端，采用GOOSE服務(wù)接收保護(hù)和控制單元的分合閘信號(hào)，傳輸斷路器、隔離開(kāi)關(guān)位置及壓力低壓閉鎖重合閘等信號(hào)，

24、實(shí)現(xiàn)智能化改造。C）斷路器不更換，增加智能終端和狀態(tài)檢測(cè)單元：采用GOOSE服務(wù)接收保護(hù)和控制單元的分合閘信號(hào)，傳輸斷路器、隔離開(kāi)關(guān)位置及壓力低壓閉鎖重合閘等信號(hào)；完成一次設(shè)備狀態(tài)的就地預(yù)診斷，并通過(guò)基于DL/T-860協(xié)議的MMS報(bào)文傳送給站內(nèi)的一體化平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和匯總。D）斷路器更換：宜采用智能開(kāi)關(guān)設(shè)備。當(dāng)設(shè)備具備條件時(shí)，斷路器操作箱控制回路可與本體分合閘控制回路一體化設(shè)計(jì)，取消冗余二次回路，提高斷路器控制機(jī)構(gòu)工作可靠性。3.1.3 互感器回路A）采用電磁式互感器，不進(jìn)行數(shù)字化采樣改造：繼電保護(hù)、錄波器，測(cè)控、計(jì)量裝置仍采用常規(guī)電纜方式輸入電流電壓。B）采用電磁式互感器，進(jìn)行數(shù)字化采樣

25、改造：增加合并單元進(jìn)行就地?cái)?shù)字化采樣改造。合并單元的配置按照保護(hù)配置的要求執(zhí)行，220kV保護(hù)（含主變保護(hù)）合并單元應(yīng)雙重化配置，保護(hù)與合并單元一一對(duì)應(yīng)，110kV及以下保護(hù)的合并單元（除雙重化的主變保護(hù)外）可單套配置。但對(duì)于不能滿(mǎn)足計(jì)量要求時(shí)，應(yīng)不經(jīng)過(guò)合并單元處理，直接用電纜接至電能計(jì)量裝置。C）更換為電子式互感器：需用電子式互感器時(shí)應(yīng)經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確實(shí)需要采用電子式互感器時(shí)，互感器的保護(hù)精度和測(cè)量精度要求應(yīng)滿(mǎn)足相關(guān)規(guī)定的要求。220kV保護(hù)（含主變保護(hù)）需采用帶兩路獨(dú)立采樣系統(tǒng)的電子式互感器，其傳感部分、采集單元、合并單元也需要雙重化配置配置；每路采樣系統(tǒng)應(yīng)采用雙A/D系統(tǒng)接入合并單元

26、，每個(gè)合并單元輸出兩路數(shù)字采樣值由同一路通道進(jìn)入一套保護(hù)裝置。3.2 繼電保護(hù)裝置改造方案改造后的保護(hù)裝置應(yīng)按照 DL/T 860 標(biāo)準(zhǔn)建模，具備完善的自描述功能，可與站控層設(shè)備直接通信。保護(hù)裝置除檢修壓板外宜采用軟壓板，可在站控層后臺(tái)或集控中心（調(diào)控中心）實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方投退、定值切換等功能。一、保護(hù)模擬采樣、電纜跳閘模式：采用電磁式互感器，相關(guān)電流電壓信號(hào)采用電纜方式直接接入繼電保護(hù)裝置；繼電保護(hù)裝置采用電纜方式直接出口跳閘。220kV保護(hù)嚴(yán)格按照GB14285規(guī)定執(zhí)行雙重化的要求，確保保護(hù)安全穩(wěn)定運(yùn)行。二、保護(hù)模擬采樣、光纖跳閘模式：采用電磁式互感器，相關(guān)電流電壓信號(hào)采用電纜方式直接接入繼電保護(hù)

27、裝置；一次設(shè)備通過(guò)增加智能終端或更換為智能一次設(shè)備具備接受GOOSE報(bào)文實(shí)現(xiàn)跳閘功能，繼電保護(hù)裝置采用光纖方式輸出GOOSE報(bào)文出口跳閘，宜采用光纖點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直接跳閘；對(duì)于保護(hù)、智能終端間相互相互啟動(dòng)、相互閉鎖、位置狀態(tài)等交換信息可通過(guò)GOOSE網(wǎng)絡(luò)傳輸。保護(hù)、智能終端、斷路器跳圈應(yīng)一一對(duì)應(yīng)，嚴(yán)格執(zhí)行雙重化的要求，雙重化的保護(hù)不應(yīng)跨網(wǎng)，不應(yīng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換信息。三、保護(hù)數(shù)字采樣，光纖跳閘模式：電磁式互感器增加合并單元或采用電子式互感器實(shí)現(xiàn)就地?cái)?shù)字化采樣。一次設(shè)備通過(guò)增加智能終端或更換為智能一次設(shè)備具備接受GOOSE報(bào)文實(shí)現(xiàn)跳閘功能。相關(guān)電流電壓信號(hào)采用光纖以SMV報(bào)文方式接入繼電保護(hù)裝置，繼電保護(hù)裝置

28、采用光纖方式輸出GOOSE報(bào)文出口跳閘。3.3 自動(dòng)化系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)3.3.1 總體原則變電站自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)施智能化改造，其設(shè)備配置和功能應(yīng)滿(mǎn)足無(wú)人值班技術(shù)要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)全站設(shè)備的監(jiān)控、全站防誤操作閉鎖和順序控制等高級(jí)應(yīng)用功能。改造后應(yīng)采用變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)，通信規(guī)約及信息模型應(yīng)符合DL/T860標(biāo)準(zhǔn)，信息應(yīng)完整且不重復(fù)采集，同時(shí)還應(yīng)滿(mǎn)足未進(jìn)行智能化改造的設(shè)備以其他規(guī)約形式接入的要求。變電站應(yīng)按照電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)總體方案的有關(guān)要求，配置相關(guān)二次安全防護(hù)設(shè)備，嚴(yán)格按照數(shù)據(jù)類(lèi)型進(jìn)行安全分區(qū)，確保系統(tǒng)安全。3.3.2 對(duì)保護(hù)裝置要求A）若在運(yùn)保護(hù)裝置進(jìn)行升級(jí)改造后通信接口符合DL/T860標(biāo)準(zhǔn)，保護(hù)

29、采樣、跳閘等接線(xiàn)可不改變。B）若在運(yùn)保護(hù)裝置無(wú)法通過(guò)升級(jí)改造實(shí)現(xiàn)具備DL/T860標(biāo)準(zhǔn)通信接口，或保護(hù)裝置達(dá)到使用年限時(shí)，應(yīng)更換為符合DL/T860標(biāo)準(zhǔn)的保護(hù)裝置。3.3.3 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)A）220千伏變電站自動(dòng)化系統(tǒng)由站控層、間隔層、過(guò)程層組成。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)應(yīng)符合DL/T860標(biāo)準(zhǔn)，過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)與站控層網(wǎng)絡(luò)應(yīng)完全獨(dú)立，各層設(shè)備應(yīng)按工程實(shí)際需求配置符合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)要求的接口。B）站控層網(wǎng)絡(luò)傳輸MMS報(bào)文和GOOSE報(bào)文。220千伏變電站宜采用雙重化星形以太網(wǎng)絡(luò)，在站控層網(wǎng)絡(luò)失效的情況下，間隔層應(yīng)能獨(dú)立完成就地?cái)?shù)據(jù)采集和控制功能。C）過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)傳輸GOOSE報(bào)文和SV報(bào)文。過(guò)程層GOOSE網(wǎng)絡(luò)、SV網(wǎng)絡(luò)應(yīng)完全

30、獨(dú)立，宜按電壓等級(jí)分別組網(wǎng)，各電壓等級(jí)組網(wǎng)要求如下：220千伏過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)可分別設(shè)置GOOSE和SV網(wǎng)絡(luò)，均采用雙重化星形以太網(wǎng)絡(luò)，雙重化配置的兩個(gè)過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)應(yīng)遵循完全獨(dú)立的原則。雙重化配置的保護(hù)及安全自動(dòng)裝置應(yīng)分別接入不同的過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)。110（66）千伏過(guò)程層GOOSE和SV網(wǎng)絡(luò)可采用星形單網(wǎng)結(jié)構(gòu)。35千伏及以下電壓等級(jí)GOOSE報(bào)文可通過(guò)站控層網(wǎng)絡(luò)傳輸。D）設(shè)置網(wǎng)絡(luò)記錄分析儀，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種網(wǎng)絡(luò)報(bào)文的實(shí)時(shí)監(jiān)視、捕捉、存儲(chǔ)、分析和統(tǒng)計(jì)。3.3.4 站控層設(shè)備及功能站控層設(shè)備采用雙Wor1dFIP現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了站控層設(shè)備智能通訊和GPS硬件對(duì)時(shí)。A）220千伏變電站主機(jī)宜雙套配置，有人值班變電站可

31、按雙重化要求配置2臺(tái)操作員站，無(wú)人值班變電站主機(jī)可兼操作員站和工程師站。遠(yuǎn)動(dòng)通信裝置應(yīng)雙套配置，遠(yuǎn)動(dòng)信息傳輸應(yīng)滿(mǎn)足DL/T5003、DL/T5002規(guī)范要求，遠(yuǎn)動(dòng)通道宜優(yōu)先采用調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通道；B）保護(hù)及故障信息子站改造時(shí)為保證故障事件捕捉成功率，建議單獨(dú)設(shè)置，但保護(hù)動(dòng)作相關(guān)事件和保護(hù)錄波報(bào)文可從站控層通過(guò)MMS協(xié)議獲取。C）順序控制、智能告警及故障信息綜合分析、設(shè)備狀態(tài)可視化等功能應(yīng)作為變電站自動(dòng)化系統(tǒng)高級(jí)功能的基本配置；支撐電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與優(yōu)化控制、源端維護(hù)、站域控制等其他高級(jí)功能可結(jié)合變電站工程實(shí)際情況采用。D）應(yīng)具備全站統(tǒng)一的同步對(duì)時(shí)系統(tǒng)，可采用北斗系統(tǒng)或GPS單向標(biāo)準(zhǔn)授時(shí)信號(hào)進(jìn)行時(shí)鐘校

32、準(zhǔn)，優(yōu)先采用北斗系統(tǒng)。4改造效果通過(guò)本文的技術(shù)改造，可將傳統(tǒng)220kV變電站轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合自動(dòng)化變電站，實(shí)現(xiàn)對(duì)全站的主要設(shè)備的自動(dòng)監(jiān)視、測(cè)量、控制、保護(hù)以及遠(yuǎn)動(dòng)信息傳遞，具備了功能綜合化、機(jī)構(gòu)微機(jī)化、操作監(jiān)視屏幕化、運(yùn)行管理智能化等特征，提高了全站的安全運(yùn)行水平。采用智能變電站技術(shù)，具有四遙、事故SOE功能，實(shí)時(shí)信息能夠通過(guò)以太網(wǎng)向綜合自動(dòng)化傳送并接收綜合自動(dòng)化的控制指令。同時(shí)在提升變電站調(diào)度運(yùn)行管理效率的同時(shí)，還大大降低了有色金屬使用量，改造后的智能變電站內(nèi)電纜的使用數(shù)量下降超過(guò)60%，節(jié)材效果顯著。另外智能變電站中變壓器油的各種含量變化都能實(shí)時(shí)監(jiān)控，而在以前需要監(jiān)測(cè)人員定期從油中取出樣本，送至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析。智能化改造后，變電站將全面實(shí)現(xiàn)信息化、自動(dòng)化和互動(dòng)化，