110kV智能變電站工程設(shè)計實踐

【摘要】本文根據(jù)某110 kV變電站智能化建設(shè)實例，主要闡述了智能變電站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和監(jiān)控系統(tǒng)的配置。結(jié)合智能化變電站的理論概念和該110 kV變電站的實際配置，從工程的角度對智能化變電站進行了具體的分析，詳細(xì)論述了智能變電站設(shè)計過程中所遇到的合并單元與智能終端的配置及安裝位置、主變本體智能組件接入網(wǎng)絡(luò)、合并單元之間的傳輸協(xié)議等實際問題，為今后的智能化變電站設(shè)計提供幫助，也為廣大工程設(shè)計工作者提供參考。

【關(guān)鍵詞】智能變電站；監(jiān)控系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；智能終端；合并單元

引言

智能變電站是堅強智能電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)和支撐，是電網(wǎng)基礎(chǔ)運行數(shù)據(jù)的采集源頭和命令執(zhí)行單元，對智能電網(wǎng)起支撐作用。

智能變電站設(shè)計建設(shè)過程中，諸如監(jiān)控系統(tǒng)配置、二次智能化設(shè)備配置、變電站二次網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等問題，都是智能變電站建設(shè)中需要解決的。合理地設(shè)計變電站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，不僅可以保證各種保護控制功能的實現(xiàn)，對整個電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行具有重要意義。

1.工程介紹

某110kV變電站按最終規(guī)模建設(shè)，安裝 2 臺容量為50MVA的主變壓器，每臺主變低壓側(cè)配置2×3600kVar并聯(lián)電容器組；110kV終期采用外橋接線，10kV采用單母線分段接線。

2. 變電站二次系統(tǒng)的設(shè)計

2.1設(shè)計原則

1） 本站站按智能化變電站，無人值班設(shè)計。

2） 采用計算機監(jiān)控系統(tǒng)，配置主機兼操作員站。

3） 采用分層分布式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，全站分為站控層、間隔層和過程層。

4） 整站采用IEC 61850協(xié)議；

5）站設(shè)置1套公用的時間同步系統(tǒng)，站控層采用SNTP對時，間隔層、過程層設(shè)備均采用IRIG-B碼對時方式。

2.2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

整站基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建，開關(guān)量傳輸采用GOOSE協(xié)議。

對應(yīng)于分散布置方案，全站三層一網(wǎng)，MMS總線+點對點 。

特點如下：

1） 保護裝置計量電度表采樣值采用光纖點對點方式傳輸。

2） 各保護直及接跳閘、測控、開關(guān)位置等GOOSE報文均通過點對點傳輸。

3） 站控層基于SNTP網(wǎng)絡(luò)對時，間隔層和過程層設(shè)備采用IRIG-B碼對時。

4） 站控層網(wǎng)絡(luò)（MMS總線）采用單星型以太網(wǎng)。

5） 因變電站主接線形式較為簡單，110kV過程層不組建GOOSE網(wǎng)，GOOSE報文通過點對點傳輸；10kV不配置GOOSE網(wǎng)絡(luò)。

2.3各層設(shè)備配置

2.4.1過程層設(shè)備配置

本站110kV線路、110kV橋、110kV PT、主變本體采用智能終端合并單元一體化設(shè)備，且單套配置；主變110kV側(cè)、主變10kV側(cè)分別配置兩臺合并單元、一臺智能終端，裝置分散安裝于就地GIS控制柜或10kV開關(guān)柜內(nèi)；10kV其余間隔不配置智能終端及合并單元。

2.4.2間隔層設(shè)備配置

（1）保護測控裝置配置

1）依據(jù)業(yè)主要求，主變保護采用主后分開的保護裝置；主保護不具備測控功能，后備保護兼容測控功能，組屏放于主控室。

主變非電量保護下放到戶外主變本智能組件箱，實現(xiàn)就地采集就地跳閘。

2）110kV采用保護測控一體化裝置，組屏放于主控室。

3）10kV線路采用保護測控一體化裝置，10kV電容器及所變采用四合一裝置（具備保護，測控，計量、錄波功能），均安裝在開關(guān)柜上。

4）全站設(shè)一臺母線測控裝置，實現(xiàn)母線電壓的測量和PT刀閘的遙控功能；設(shè)一臺公用測控裝置，以硬接線方式采集非智能化設(shè)備的模擬量和開關(guān)量信息，上傳監(jiān)控后臺。

（2）計量裝置

該變電站110kV線路側(cè)、主變110kV側(cè)、主變10kV側(cè)均采用0.5S級數(shù)字式電度表，安裝于電量采集屏。10kV出現(xiàn)作為關(guān)口計量點，電度表采用1+0配置原則，采用0.2S級常規(guī)電度表；無功補償及站變，采用0.5S級常規(guī)電度表。

站內(nèi)設(shè)置一臺電能量遠(yuǎn)方終端設(shè)備，該設(shè)備以RS485串口方式采集全變電站的電量信息，向電能計量管理部門傳送信息，并通過協(xié)議轉(zhuǎn)換器接入站內(nèi)MMS網(wǎng)絡(luò)。

3.設(shè)計中遇到問題及分析

3.1合并單元與智能終端配置問題

依據(jù)國家電網(wǎng)公司通用設(shè)計規(guī)定，110kV變電站中，110kV側(cè)出線與分段合并單元單套配置，智能終端單套配置；110kV母線配置單套合并單元、智能終端；主變110kV、10kV進線合并單元雙套配置，智能終端單套配置。

本站根據(jù)實際情況，對合并單元、智能終端配置做出以下優(yōu)化調(diào)整：

1）110kV側(cè)出線與分段（母聯(lián)）采用智能組件，同時具備合并單元智能終端功能，單套配置。

2）110kV母線采用智能組件，按照母線段分別配置，且均具備并列功能。

3）為了滿足主變雙套保護的獨立性、可靠性，設(shè)計中未對主變110kV、35kV進線合并單元、智能終端配置做出調(diào)整；主變本體采用具有合并單元功能的智能組件，并且兼容本體保護功能。

3.2主變本體智能組件接入網(wǎng)絡(luò)問題

主變本體智能組件作為合并單元和智能終端合一裝置，具備智能終端和合并單元的功能。

從長遠(yuǎn)來看，智能組件所具備的功能將會由一次設(shè)備實現(xiàn)，不宜直接接入站控層網(wǎng)絡(luò)。而就現(xiàn)階段來說，智能變電站均采用分層分布式結(jié)構(gòu)，智能組件作為過程層設(shè)備，直接接入站控層網(wǎng)絡(luò)，有可能對站控層網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定造成一定的影響，并且使得整個監(jiān)控系統(tǒng)的管理不夠清晰明確。

因此主變本體智能組件GOOSE報文點對點接入主變測控裝置，SV采樣值點對點接入主變保護裝置。

3.3智能組件安裝位置選擇

本站合并單元與智能終端考慮安裝于就地位置，裝置安裝于就地位置主要由于以下幾點：

1）本站按照常規(guī)配置，采用“合并單元+常規(guī)電流（電壓）互感器”方式，智能組件安裝于就地智能控制柜內(nèi)，將有效的減少控制電纜的使用量，而且智能組件連線較短，不容易產(chǎn)生誤差。

2）本站采用戶內(nèi)GIS，智能組件安裝于智能控制柜內(nèi)，配線及裝置安裝均由GIS廠家完成，減少了端子之間的轉(zhuǎn)接，是裝置的可靠性得到有效提高。

3）智能組件安裝于就地位置，有效的減少了主控室內(nèi)的屏位數(shù)量，減小的主控室面積。

3.4母線合并單元與其余間隔合并單元之間的協(xié)議

IEC61850 為數(shù)字化變電站提供了一套完整的信息描述和訪問規(guī)范，使得不同廠家的智能電子設(shè)備具有互操作性。但是SV采樣值在合并單元之間傳輸過程時，仍舊存在一些問題。

現(xiàn)階段，國內(nèi)合并單元廠家常用的SV采樣值相互傳輸協(xié)議有兩種，一種是IEC61850-9-2協(xié)議，另一種是IEC60044-8協(xié)議。為了方便施工及運行，在設(shè)計聯(lián)絡(luò)會上，必須對其通信協(xié)議予以明確。

本站智能組件均采用單一廠家產(chǎn)品，智能組件之間的SV采樣值相互傳輸協(xié)議均為IEC60044-8協(xié)議。

4.結(jié)語

隨著科技的不斷進步，越來越多的技術(shù)應(yīng)用到智能電網(wǎng)的建設(shè)中。智能變電站是智能電網(wǎng)的重要環(huán)節(jié)，其建設(shè)將對變電站的設(shè)計、管理、檢測和運行維護帶來巨大變革。如今，大量的智能變電站正在建設(shè)中，設(shè)計過程中遇到的問題也在不斷的涌現(xiàn)出來。只有不斷的解決難題，才能使智能變電站建設(shè)的更加完美，使智能化電網(wǎng)得到不斷的完善。

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