湖南某220kV戶外智能變電站二次設(shè)備功能集成優(yōu)化研究

摘 要：本文結(jié)合現(xiàn)有智能變電站二次設(shè)備優(yōu)化技術(shù)，對(duì)湖南某220kV戶外變電站站控層、間隔層、過程層設(shè)備進(jìn)行了一系列優(yōu)化整合措施，在優(yōu)化了全站的數(shù)據(jù)流向和設(shè)備配置，提升了全站的智能化監(jiān)視和管理水平的同時(shí)，達(dá)到減少設(shè)備投資、降低工程造價(jià)的目的。

關(guān)鍵詞：智能變電站；二次設(shè)備；集成優(yōu)化

中圖分類號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）33-0086-02

引 言

隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的推進(jìn)，智能變電站內(nèi)各應(yīng)用功能整合、集成和優(yōu)化越來越多[1]，本文研究220kV智能變電站的二次設(shè)備集成優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)，重點(diǎn)分析了湖南某220kV戶外智能變電站的優(yōu)化集成配置方案，通過對(duì)相應(yīng)二次設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化集成，實(shí)現(xiàn)提高電網(wǎng)安全性、可靠性、靈活性和資源優(yōu)化配置水平的目標(biāo)。

1 方案介紹

擬建220kV戶外智能變電站位于湖南省北部，主變壓器最終3×240MVA，本期1×240MVA，電壓等級(jí)220/110/10kV；220kV出線終期4回，本期2回；110kV出線終期12回，本期6回；10kV出線終期36回，本期12回。無功補(bǔ)償最終3×3×10Mvar容性無功，本期1×3×10Mvar容性無功。

本站間隔層設(shè)備就近布置于二次設(shè)備室、220kV二次預(yù)制艙和110kV二次預(yù)制艙內(nèi)，過程層設(shè)備采用合并單元智能終端集成裝置下放布置于預(yù)制式智能控制柜或10kV開關(guān)柜內(nèi)，在優(yōu)化集成的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了二次設(shè)備與一次設(shè)備的有機(jī)融合。

間隔層設(shè)備中主變保護(hù)、故障錄波及網(wǎng)絡(luò)分析儀等公用保護(hù)設(shè)備集中組柜布置于二次設(shè)備室內(nèi)；220kV線路保護(hù)測(cè)控柜、220kV母聯(lián)保護(hù)測(cè)控柜、220kV母線保護(hù)柜等就近布置于220kV二次預(yù)制艙內(nèi)；110kV線路保護(hù)測(cè)控柜、110kV分段保護(hù)測(cè)控柜、110kV母線保護(hù)柜等就近布置于110kV二次預(yù)制艙內(nèi)。

過程層設(shè)備主變?nèi)齻?cè)配置合并單元智能終端集成裝置，主變本體配獨(dú)立的本體智能終端并集成非電量保護(hù)功能。其他間隔對(duì)應(yīng)過程層設(shè)備配置合并單元智能終端集成裝置，下放布置于預(yù)制式智能控制柜內(nèi)，由GIS廠家成套生產(chǎn)提供。

2 站控層設(shè)備優(yōu)化整合

本站全站配置一體化監(jiān)控系統(tǒng)，站控層/間隔層網(wǎng)絡(luò)采用雙星型組網(wǎng)，即全站構(gòu)建站控層A網(wǎng)、站控層B網(wǎng)，MMS、GOOSE、SNTP三網(wǎng)合一，共網(wǎng)傳輸。

將監(jiān)控主機(jī)、數(shù)據(jù)服務(wù)器、操作員工作站集成，將II區(qū)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)和電能量采集裝置集成，將綜合應(yīng)用服務(wù)器、III/IV數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)集成[2]。同時(shí)將一體化監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)全站的數(shù)據(jù)流向、應(yīng)用功能進(jìn)行梳理和整合，取消了以往的設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)子系統(tǒng)和智能輔助子系統(tǒng)，將其集成在一體化監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)內(nèi)。將站控層II區(qū)優(yōu)化為單網(wǎng)，II區(qū)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)單套配置，進(jìn)一步減少站控層設(shè)備的數(shù)量，優(yōu)化了全站的數(shù)據(jù)流向，提升了全站的智能化監(jiān)視和管理水平。

3 間隔層設(shè)備優(yōu)化整合

3.1 基于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)縱向整合的多功能測(cè)控裝置

多功能測(cè)控裝置集成了測(cè)量、計(jì)量、同步向量測(cè)量、控制、監(jiān)視、記錄、同期、間隔層邏輯自鎖互鎖等功能。其硬件布置利用測(cè)控裝置已有硬件平臺(tái)，即電源插件、采集值采集插件、CPU插件和I/O接口插件和MMI（人機(jī)對(duì)話差價(jià)）等插件，不需要增加新的插件。

本站計(jì)量CT與測(cè)量CT合并，測(cè)控、計(jì)量數(shù)據(jù)源相同，計(jì)算有功、無功和功率因數(shù)的數(shù)據(jù)原理基本相同，且電流、電壓的數(shù)據(jù)精度均為0.2S，故站內(nèi)計(jì)量與測(cè)控?cái)?shù)據(jù)源重疊，采用多功能測(cè)控裝置和保護(hù)測(cè)控集成裝置，整合非關(guān)口計(jì)量功能，減少了二次設(shè)備數(shù)量及裝置光口數(shù)量。

3.2 取消除關(guān)口考核計(jì)量外的獨(dú)立電能表

本站本期為無貿(mào)易結(jié)算用的非關(guān)口計(jì)量點(diǎn)，考慮本期在本站采用測(cè)控計(jì)量整合的多功能測(cè)控裝置，或是集成非關(guān)口計(jì)量的保護(hù)測(cè)控集成裝置，通過專用硬件實(shí)現(xiàn)或以內(nèi)置插件通過軟件的形式實(shí)現(xiàn)測(cè)控裝置的計(jì)量功能，變電站本期不設(shè)置獨(dú)立的電能表。

通過220kV側(cè)采用多功能測(cè)控裝置，110kV側(cè)采用含非關(guān)口計(jì)量的保護(hù)測(cè)控集成裝置的方式，共節(jié)省220kV線路電能表2只，110kV線路電能表6只，主變電能表3只。取消了獨(dú)立計(jì)量設(shè)備后，能夠節(jié)約成本，減少二次設(shè)備數(shù)量及屏柜數(shù)量，為節(jié)約占地提供條件。

4 過程層設(shè)備優(yōu)化整合

將智能終端和合并單元整合可避免信號(hào)的重復(fù)采集，共享電源、采集辦卡等硬件平臺(tái)，減少信息交互，提高可靠性，并可有效的減少智能控制柜體積。同時(shí)，采用合并單元智能終端集成裝置可進(jìn)一步減少交換機(jī)、保護(hù)、測(cè)控裝置光口和接線，節(jié)省光纜，減少柜內(nèi)設(shè)備功耗，減少設(shè)備發(fā)熱量，有利于智能控制柜內(nèi)環(huán)境溫度控制，減少溫控設(shè)備的投資和維護(hù)量，降低變電站全壽命周期的運(yùn)行成本。

本站采用不同電壓等級(jí)智能終端、合并單元的整合技術(shù)，配置如下：

（1）220kV及110kV側(cè)智能終端、合并單元裝置集成方案，采用板卡獨(dú)立、共電源、共端口（SV和GOOSE的共口傳輸），實(shí)現(xiàn)了智能終端、合并單元裝置集成。

（2）主變壓器本體智能組件裝置集成方案，采用板卡獨(dú)立、共電源、共端口（SV和GOOSE的共口傳輸），實(shí)現(xiàn)了本體非電量保護(hù)、有載調(diào)壓等功能的集成整合。

5 技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

本站采用優(yōu)化集成的一體化監(jiān)控系統(tǒng)站控層設(shè)備，對(duì)功能進(jìn)行整合配置，減少了Ⅱ區(qū)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)1臺(tái)，Ⅲ/Ⅳ數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)1臺(tái)，電能量采集裝置1臺(tái)。

采用含考核計(jì)量功能的保護(hù)測(cè)控集成裝置、多功能測(cè)控裝置及10kV多功能集成裝置，全站不配置電能表，按本期規(guī)?？紤]，整合后減少電能表11只。

采用智能終端合并單元集成裝置，按本期規(guī)模考慮，整合后過程層設(shè)備減少約51%。

綜上所述，按本站本期規(guī)模考慮，共計(jì)減少二次設(shè)備30臺(tái)，節(jié)約投資約40萬(wàn)元。

6 結(jié) 論

本文研究220kV戶外布置智能變電站二次設(shè)備的優(yōu)化配置，進(jìn)一步減少了站控層及間隔層設(shè)備數(shù)量，優(yōu)化了全站數(shù)據(jù)流向，提升了智能化監(jiān)視和管理水平。同時(shí)，采用不同電壓等級(jí)智能終端、合并單元整合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了變電站過程層設(shè)備配置數(shù)量減少約五成，在減少裝置數(shù)量的同時(shí)，優(yōu)化了就地智能控制柜的空間。本文針對(duì)不同功能需求，以湖南某220kV戶外智能變電站為例，對(duì)站控層、間隔層、過程層設(shè)備進(jìn)行組合設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了提高電網(wǎng)安全性、可靠性、靈活性和資源優(yōu)化配置水平的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1]國(guó)家電網(wǎng)公司，新一代智能變電站典型設(shè)計(jì)220kV變電站分冊(cè)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2014，10.

[2]彭 鵠，田娟娟，陳 燕，閆培麗，史京楠.重慶大石220kV新一代智能變電站優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].電力建設(shè)，2013（07）.

收稿日期：2018-11-12

作者簡(jiǎn)介：楊 威（1986-），男，工程師，碩士，主要從事電氣二次設(shè)計(jì)相關(guān)工作。