智能變電站模塊化建設(shè)中二次設(shè)備配置方案的探討

秦媛媛

摘要：模塊化變電站是一種變電站建設(shè)的新模式，按功能進行模塊化設(shè)計，工廠化生產(chǎn)，將各個功能模塊運抵現(xiàn)場，現(xiàn)場進行簡單的接線和聯(lián)調(diào)即可。模塊的劃分合理，接口靈活，建設(shè)規(guī)模的變化只引起模塊的簡單增減，各個模塊應(yīng)能獨立完成相應(yīng)的功能，安全性、通用性高。體現(xiàn)了“安全性、獨立性、適應(yīng)性、靈活性、通用性、先進性、經(jīng)濟性”相協(xié)調(diào)統(tǒng)一的原則。

關(guān)鍵詞：模塊化;智能變電站;二次設(shè)備

引言：

新一代智能變電站以“系統(tǒng)高度集成、結(jié)構(gòu)布局合理、裝備先進適用、經(jīng)濟節(jié)能環(huán)保、支撐調(diào)控一體”為目標(biāo)，以功能需求為導(dǎo)向，這必然要求變電站建設(shè)推出一種新型的建設(shè)模式，以達到上述目標(biāo)，即智能變電站模塊化建設(shè)。本文主要研究二次設(shè)備模塊化。

1? 二次設(shè)備室采用模塊化組柜

二次設(shè)備室模塊劃分與屏柜布置根據(jù)變電站二次設(shè)備不同功能，按照相近功能區(qū)域組合安裝的理念，將二次設(shè)備物理上分為不同的功能模塊。每個模塊由3面～5面屏體組成。每一模塊屏體數(shù)量較少，施工工藝難度不大，且對現(xiàn)場施工空間沒有要求，屏柜運輸、安裝較為方便。二次設(shè)備室二次設(shè)備按功能的理念可分為一體化監(jiān)控模塊、全站監(jiān)測模塊、一體化電源模塊、通信模塊、站域保護及公用接口模塊等。一體化監(jiān)控模塊：主要包括站內(nèi)各種服務(wù)器、通訊網(wǎng)關(guān)機等設(shè)備。全站監(jiān)測模塊：主要包括智能輔助系統(tǒng)控制柜、對時系統(tǒng)屏、故障錄波器柜、主變消防控制屏等。一體化電源模塊：主要包括交流電源、直流電源、通信電源、UPS電源等。站域保護及公用接口設(shè)備模塊：主要包括站域控制保護柜、站控層公用測控柜、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備柜等設(shè)備。通信模塊：主要包括調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)屏及通信專業(yè)相關(guān)屏位等。

2 二次設(shè)備集成工程概況

國家電網(wǎng)公司海北500kV智能化變電站遠期10回歸線，安裝2組主變壓器，每組主要變壓器壓側(cè)各裝設(shè)有2組低壓電抗器，500kV設(shè)2個繼電器小室。按照遠期分段可以分為兩側(cè)設(shè)置，主變可以設(shè)置一個小的電器小室，主要控制設(shè)置通信室，分為計算機室和控制室兩種。二次設(shè)備配置主要是變電站全站的三層結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)站控制，網(wǎng)絡(luò)層面主要可以采用100M以太網(wǎng)進行控制，然后采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進行通信規(guī)定。每一個系統(tǒng)之間都要實現(xiàn)非常完全的操作，保護好這種方式，計量上要采用網(wǎng)絡(luò)方式進行計算，二次設(shè)備主要是互感器和合并單元布置保護方式，還要利用智能化終端設(shè)置方式，測控裝置獨立進行配置，配置斷路器可以設(shè)計氣體密度，使用避雷器和對主變壓器色譜進行檢測裝置。

1、互感器選擇方式

隨著光纖技術(shù)和光電子學(xué)原理的研究和發(fā)展，各種光學(xué)原理和電子互感器快速發(fā)展，和常規(guī)的電磁式互感器相互比較，可以對電子互感器進行詮釋，對體積非常小的絕緣體結(jié)構(gòu)進行簡單的設(shè)置，和企業(yè)設(shè)置要進行相互結(jié)合。電子數(shù)字量要進行二次網(wǎng)絡(luò)化輸出，如果沒有二次輸出會導(dǎo)致危險，不能切斷高壓和測量一定范圍，要對常規(guī)電流和電壓進行相互比較，對實際運行的電子式要進行相互的完善，合理解決好問題，如果出現(xiàn)問題會直接影響到變電站的可靠性運行。經(jīng)過對運行智能變電站分析，可以很好地對互感器進行分析，電子采集器故障要對電子故障進行類型的比例調(diào)整，還要對電子互感器進行分析，同時還要對電子互感器存在問題進行振動分析，電磁兼容問題要進行精度分析。

2、站用直流系統(tǒng)整合

將通信直流系統(tǒng)與站用直流系統(tǒng)進行整合，取消通信專用蓄電池組，通信設(shè)備通過采用雙套DC/DC變換裝置分別從兩段操作直流系統(tǒng)母線取電源。提出這種整合方案的原因如下：站用設(shè)備和通信設(shè)備的供電電壓可保持不變，站用直流系統(tǒng)和通信直流系統(tǒng)的蓄電池供電時間是根據(jù)故障修復(fù)時間而確定的，所以蓄電池供電時間可統(tǒng)一到站用直流系統(tǒng)的蓄電池供電時間。直流變換器可采用隔離型高頻開關(guān)變換器，此變換器滿足通信電源正極接地要求且對站用直流系統(tǒng)不影響，站用設(shè)備與通信設(shè)備的負荷性質(zhì)相當(dāng)接近，都由大規(guī)模集成電路構(gòu)成，對供電質(zhì)量有相同的要求，高頻開關(guān)變換器的應(yīng)用大大提高站用直流系統(tǒng)的供電質(zhì)量，且減少了其開停對系統(tǒng)的沖擊，另直流變換器輸入容限較寬，動態(tài)響應(yīng)較快，輸出變化較小，對通信設(shè)備供電影響非常有限。某變電站站用直流電源額定電壓采用110V，通信電源額定電壓-48V。蓄電池容量根據(jù)二次設(shè)備2小時事故放電時間、通信設(shè)備4小時事故放電時間計算。因此該變電站設(shè)置了2組隔離型高頻開關(guān)DC/DC變換器，且每組DC/DC變換器模塊按+1配置，而模塊容量的選擇充分考慮了運行的安全可靠性。2組DC/DC變換器輸入分別引自站用直流系統(tǒng)的不同母線。通信部分則配置2面獨立的通信直流配電屏，用于2段-48V直流母線的配電。

3、一體化信息平臺

就現(xiàn)在的技術(shù)發(fā)展趨勢而言，未來的一體化信息平臺即是一體化監(jiān)控平臺和保信子站、智能輔助系統(tǒng)、狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)之間的整合，從而實現(xiàn)全景數(shù)據(jù)監(jiān)測。目前一體化監(jiān)控平臺的技術(shù)現(xiàn)狀是：明確提出其概念和功能，但在實際工程中受制于技術(shù)和管理尤其是安全分區(qū)管理方面的因素。值得期待的是國網(wǎng)自動化處關(guān)于二次安全分區(qū)的原則已經(jīng)在制定中，這對后續(xù)的工程具有重要的指導(dǎo)意義。通過二次安全分區(qū)的調(diào)整，將智能輔助系統(tǒng)信息和站內(nèi)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)信息進行升區(qū)處理來使一體化監(jiān)控平臺整合相關(guān)系統(tǒng)實現(xiàn)全景數(shù)據(jù)監(jiān)測。按照應(yīng)用類別一體化監(jiān)控平臺應(yīng)用功能可分為5類：運行監(jiān)視類應(yīng)用、操作與控制類應(yīng)用、信息綜合分析與智能告警類應(yīng)用、運行管理類應(yīng)用、輔助應(yīng)用。

結(jié)語：

模塊化變電站是落實“兩型一化”變電站建設(shè)思想的具體化措施，可減少變電站的占地和建筑面積、壓縮附屬設(shè)施，以利于環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展。嚴(yán)格貫徹“安全可靠，經(jīng)濟適用，符合國情”的電力建設(shè)方針，在保證安全可靠的前提下，可大大縮短工程施工周期，提升工作效率，控制工程造價，有著不容忽視的經(jīng)濟效益和社會效益。

參考文獻

[1] 國家電網(wǎng)公司.Q/GDW 11152-2014 智能變電站模塊化建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則[S]..

[2]張冰松.模塊化變電站工程的精細化管理[J].電力與能源，2011， 32（6）：522-523.

（葫蘆島市電力工程勘察設(shè)計有限公司）