試論110kV智能變電站一二次設(shè)備的配置

周樂

摘 要：文章主要研究了110 kV智能變電站一二次設(shè)備的配置方案。該文首先從110 kV智能變電站變電設(shè)備出發(fā)，對(duì)其變電設(shè)計(jì)進(jìn)行分析；其次，結(jié)合具體案例全面研究了110 kV變電站一二次設(shè)備的選型，其中分析了一次設(shè)備的常規(guī)設(shè)置、開關(guān)柜設(shè)置、閉鎖裝置設(shè)置以及二次設(shè)備的智能終端集成、組屏優(yōu)化、保護(hù)裝置設(shè)置等注意事項(xiàng)，望為智能變電站建設(shè)提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：110 kV 智能變電站 設(shè)備 技術(shù) 方案

中圖分類號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）11（c）-0024-02

近年來我國加大了智能電網(wǎng)建設(shè)力度，形成了以智能變電站為核心的智能供配電體系。智能變電站通過數(shù)字技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等形成了高質(zhì)量、高效益變電體系，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)的自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、在線處理和協(xié)同互動(dòng)，從根本上改善了供配電效果。如何對(duì)智能變電站配置進(jìn)行完善，在保障其運(yùn)行安全的基礎(chǔ)上提升變電效益已經(jīng)成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。

1 110 kV智能變電站設(shè)計(jì)分析

110 kV智能變電站一次設(shè)備設(shè)置的過程中需要對(duì)智能裝置性能進(jìn)行全面分析，110 kV、主變各側(cè)均需依照高效性原則和經(jīng)濟(jì)性原則設(shè)置。一般可在110 kV、主變各側(cè)均采用常規(guī)互感器+合并單元形式，通過光信號(hào)輸出。與此同時(shí)，還可在智能終端中設(shè)置一次設(shè)備的智能化接口，從而滿足110 kV智能變電站功能需求。而在二次設(shè)備設(shè)置的過程中可在安全指標(biāo)基礎(chǔ)上適當(dāng)運(yùn)用高速以太網(wǎng)，依照邏輯功能設(shè)置站控層、間隔層、過程層。過程層可設(shè)置為星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，一般采用SV網(wǎng)和GOOSE網(wǎng)雙重保護(hù)。該配置過程中繼電保護(hù)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直采、直跳，繼電保護(hù)單獨(dú)配置的過程層需全面獨(dú)立。站控層可選擇單星型結(jié)構(gòu)，其110 kV備自投網(wǎng)絡(luò)可采用常規(guī)工業(yè)級(jí)工作組網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備，GOOSE控制網(wǎng)需采用IEC61850工業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備，從而最大限度提升智能變電站安全性能。

2 110 kV智能變電站技術(shù)落實(shí)方案

此次研究的過程中主要以110 kV華屏變電站配置狀況為例，對(duì)110 kV智能變電站設(shè)備配置方案進(jìn)行分析。該110 kV及主變壓器均采用一次設(shè)備加智能組件方式，其110 kV系統(tǒng)為SF6設(shè)備，二次采用“三層兩網(wǎng)”網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過直連方式、合并單元、智能終端裝置等智能組件實(shí)現(xiàn)智能化保護(hù)。

2.1 一次設(shè)備設(shè)置

2.1.1 常規(guī)設(shè)置

主變壓器的臺(tái)數(shù)和容量，應(yīng)根據(jù)地區(qū)供電條件、負(fù)荷性質(zhì)、用電容量和運(yùn)行方式等條件綜合考慮確定，在有一、二級(jí)負(fù)荷的變電所中宜裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器，當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較合理時(shí)，可裝設(shè)兩臺(tái)以上主變壓器，從而提升變電安全系數(shù)；高壓斷路器主要選擇真空斷路器和SF6斷路器，真空斷路器是以真空的高介質(zhì)強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)滅弧和絕緣的斷路器，SF6氣體是一種無色、無味、無毒、不燃的惰性氣體，具有優(yōu)良的滅弧性能和絕緣性能，在110 kV中保護(hù)效果更好；高壓隔離開關(guān)和高壓開關(guān)柜主要根據(jù)其安裝地點(diǎn)，配電裝置的布置特點(diǎn)等選擇。

2.1.2 開關(guān)柜設(shè)置

結(jié)合一般開關(guān)柜的特點(diǎn)，在其中運(yùn)用GIS智能匯控柜，可以實(shí)現(xiàn)智能方式。通過它把收集的信息進(jìn)行處理，可以維護(hù)相關(guān)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。GIS智能匯控柜能夠?qū)崿F(xiàn)110 kV智能變電站運(yùn)行過程中線路電壓和電流的檢測(cè)、線路設(shè)備運(yùn)行狀況的檢測(cè)、設(shè)備實(shí)時(shí)管理和控制狀況的檢測(cè)等，將上述信息反饋到平臺(tái)中，使相關(guān)人員能夠全面了解110 kV智能變電站運(yùn)行狀況，在該基礎(chǔ)上實(shí)施針對(duì)性控制和調(diào)整，從根本上提升了一次變電控制的可靠性和有效性。

2.1.3 閉鎖裝置設(shè)置

110 kV智能變電站設(shè)計(jì)過程中為了提升變電站運(yùn)行安全系數(shù)，往往設(shè)置閉鎖裝置，借助該裝置防止變電站運(yùn)行失誤或操作失誤。華屏變電站防誤閉鎖系統(tǒng)主要選JOYO-B4跨平臺(tái)防誤系統(tǒng)，將主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)控制器、分布式控制器、無線網(wǎng)絡(luò)路由器、電腦鑰匙、智能閉鎖鎖具等進(jìn)行整合，能夠及時(shí)將相關(guān)設(shè)備掌握的狀況反饋到系統(tǒng)中，使人員借助可視化界面全面把握變電站運(yùn)行狀況。

2.2 二次設(shè)備設(shè)置

110 kV智能變電站二次設(shè)備配置過程中需要把握好分層分布式結(jié)構(gòu)，做好面向間隔，保證功能獨(dú)立，從而全面提升變電站二次設(shè)計(jì)的可靠性、安全性和可拓展性。尤其是在智能終端、組屏優(yōu)化及保護(hù)設(shè)置過程中，要在“占地少、造價(jià)省、效率高”指標(biāo)基礎(chǔ)上實(shí)施針對(duì)性設(shè)計(jì)，其具體狀況如以下幾點(diǎn)。

2.2.1 智能終端集成

110 kV智能變電站合并中單元和智能終端集成的過程中需要依照變電站運(yùn)行狀況進(jìn)行合理篩選。簡(jiǎn)單集成過程中可以將合并單元和智能終端安裝在同一個(gè)機(jī)箱中，設(shè)置共同電源板供電；深入整合時(shí)可以對(duì)合并單元和智能終端進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和開發(fā)，實(shí)現(xiàn)電源、人機(jī)接口、網(wǎng)絡(luò)通訊接口的集成，從而實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)資源的共享。上述配置過程中可以直接選取SV和GOOSE直采、直跳共網(wǎng)口傳輸，可以將設(shè)備中光口的數(shù)量減少一半。

2.2.2 組屏優(yōu)化

110 kV變電站二次系統(tǒng)整合后對(duì)屏柜要求較高，需要將原來多且復(fù)雜的電纜連接轉(zhuǎn)換為少而簡(jiǎn)單的光纜連接。華屏變電站主變保護(hù)包括電氣量保護(hù)和非電氣量保護(hù)，其#1、#3主變電氣量保護(hù)均采用iPACS-5941D變壓器成套保護(hù)裝置，主、后備一體化、雙套配置，兩套保護(hù)同屏，其保護(hù)效果和裝置互操作性大大增強(qiáng)。上述橋保護(hù)測(cè)控及備自投裝置同屏置于繼保室內(nèi)，其設(shè)置狀況見圖1。

2.2.3 保護(hù)裝置設(shè)置

非電氣量保護(hù)功能由UDM-501T智能終端實(shí)現(xiàn)，非電量保護(hù)跳主變各側(cè)開關(guān)采用就地直接電纜跳閘，信息通過本體智能終端上送，兩套電氣量保護(hù)的分別接入各對(duì)應(yīng)電壓等級(jí)的第一套GOOSEA網(wǎng)和第二套GOOSEB網(wǎng)，形成了完整的主、后備保護(hù)體系。除此之外，二次設(shè)備設(shè)置時(shí)還借助多功能測(cè)控裝置（基于SCADA的測(cè)控裝置），在該基礎(chǔ)上借助PMUJI書和故障錄波功能對(duì)多功能測(cè)控裝置進(jìn)行完善，大大減少了110 kV智能變電站中的設(shè)備數(shù)量，才能從根本上節(jié)約了110 kV智能變電站空間，真正實(shí)現(xiàn)了變電站二次設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)化。

3 結(jié)語

智能一次設(shè)備是智能變電站的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，智能二次設(shè)備是智能變電站功能實(shí)現(xiàn)的手段。110 kV智能變電站設(shè)計(jì)的過程中要對(duì)一次設(shè)備、二次設(shè)備進(jìn)行全面把握，依照變電站工作狀況合理配置設(shè)備內(nèi)容，在技術(shù)指標(biāo)基礎(chǔ)上做好設(shè)備的選擇，這樣才能夠保證智能變電站運(yùn)行安全。與此同時(shí)，要在安全性指標(biāo)基礎(chǔ)上不斷提升裝置性能，從而實(shí)現(xiàn)110 kV智能變電站工作效益的最大化。

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