500kV智能變電站的設(shè)計(jì)思路和建設(shè)模式

馬龍海

【摘? 要】現(xiàn)階段，我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平和科學(xué)技術(shù)水平顯著提升，智能變電站是確保我國城市日常運(yùn)行與穩(wěn)定的重要基礎(chǔ)，其設(shè)計(jì)與使用的效果直接關(guān)系整個(gè)城市的發(fā)展。智能變電站的使用可以為人們的生活提供更加便捷的條件。通過相關(guān)研究分析，將變電站中的信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字形式，可以使內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加有序。智能變電站與普通變電站相比，屬于一種先進(jìn)的技術(shù)，可以彌補(bǔ)以前變電站中的不足。所以，需要加強(qiáng)對智能變電站的設(shè)計(jì)與建設(shè)質(zhì)量。因此，分析我國當(dāng)前500kV智能變電站的相關(guān)概述，對其設(shè)計(jì)思路、建設(shè)方法和模式進(jìn)行探討，以提高我國500kV智能變電站的總體使用水平。

【關(guān)鍵詞】智能變電站;設(shè)計(jì)思路;建設(shè)模式

引言

我們科學(xué)技術(shù)不斷創(chuàng)新發(fā)展，社會(huì)建設(shè)的事業(yè)已經(jīng)廣泛開始進(jìn)行智能化變革，變電站為我國建設(shè)事業(yè)提供了源源不斷的電力資源，因此建立智能變電站能夠促進(jìn)我國變電站的信息化、數(shù)字化發(fā)展，提升了我國電力系統(tǒng)的信息交互水平。變電設(shè)計(jì)作為電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的基本保障，對變電運(yùn)行的水平及質(zhì)量具有直接影響。

1智能變電站及其架構(gòu)概述

智能變電站是智能電網(wǎng)的代表，近年來，隨著我國智能電網(wǎng)建設(shè)如火如荼地開展，智能變電站遍地開花。智能變電站的重要特征在于信息化和自動(dòng)化，其內(nèi)部眾多的電氣設(shè)備網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，信息能夠互操作，能夠基于一個(gè)友好、互操作、共享的信息網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)交換站內(nèi)信息。其中，三層是指過程層、站控層、間隔層，具體如下：（1）過程層。過程層主要是智能變電站內(nèi)的各個(gè)設(shè)備，包括各類設(shè)備：光電式互感器、智能開關(guān)裝置、各類中間通信裝置（合并單元、智能終端）。過程層用于變電站內(nèi)的信息采集與控制，以及各類命令的執(zhí)行。（2）站控層。站控層是整個(gè)變電站的靈魂與控制中心，也是變電站的管理中樞，主要實(shí)現(xiàn)各類控制信息、通信信息交換以及網(wǎng)絡(luò)對時(shí)功能，完成站內(nèi)的狀態(tài)交換，并進(jìn)行相應(yīng)的邏輯分析，實(shí)現(xiàn)閉鎖、跳閘等功能。（3）間隔層。作為三層之間的聯(lián)系層和過渡層，間隔層主要是指各類二次設(shè)備，這一層主要包括各類繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置、相應(yīng)的測控儀表等，來實(shí)現(xiàn)保護(hù)智能變電站運(yùn)行安全的功能。

2智能變電站優(yōu)越性

智能變電站通過采取先進(jìn)、集成、環(huán)保等智能化設(shè)備，使得全新信息能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化傳遞，建立網(wǎng)絡(luò)化通信平臺，加快信息之間的傳輸共享，最大程度實(shí)現(xiàn)信息收集、維護(hù)、控制和監(jiān)測等功能。此外，能夠根據(jù)電網(wǎng)實(shí)際發(fā)展要求展開實(shí)施控制，實(shí)現(xiàn)智能化調(diào)節(jié)。對于各項(xiàng)運(yùn)行故障能夠在線決策，加強(qiáng)與相鄰電網(wǎng)之間的互動(dòng)。當(dāng)前，智能化變電站數(shù)字化功能較為明顯，能夠?qū)崿F(xiàn)信息數(shù)據(jù)傳輸、控制管理數(shù)字化，進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)信息傳輸過程中的精度，使得智能電網(wǎng)能夠有序運(yùn)行。在原有數(shù)字化變電站發(fā)展的基礎(chǔ)上，顯現(xiàn)出在線監(jiān)測等智能設(shè)備的應(yīng)用價(jià)值，有效聚集各項(xiàng)智能化功能，使各個(gè)設(shè)備有效連接，促進(jìn)互通使用，提高變電站的應(yīng)用效率。在數(shù)據(jù)運(yùn)行傳輸和處理過程中，智能變電站能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化功能，在數(shù)據(jù)整合、收集、輸入和輸出中采取全盤數(shù)字化形式，有效提升數(shù)據(jù)精度。此外，智能變電站能夠?qū)﹄娋W(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，使得各項(xiàng)智能化設(shè)備實(shí)現(xiàn)體系化發(fā)展。最后，它能使各類信號設(shè)備有序連接，從而提升設(shè)備的應(yīng)用價(jià)值。

3500kV智能變電站的設(shè)計(jì)分析與建設(shè)模式

3.1500kV智能變電站繼電保護(hù)配置設(shè)計(jì)

在500kV智能變電站繼電保護(hù)配置設(shè)計(jì)中，為真正實(shí)現(xiàn)“可靠性、選擇性、速動(dòng)性、靈敏性”的要求，設(shè)計(jì)人員必須遵循雙重化設(shè)計(jì)原則，因此220kV及以上電壓等級繼電保護(hù)、網(wǎng)絡(luò)、相關(guān)設(shè)備必須遵循雙重化設(shè)計(jì)原則，如使用主后一體化的保護(hù)裝置、配備沒有任何電氣聯(lián)系的2套保護(hù)裝置等。此外，保護(hù)采樣及跳閘還需要采用直接電纜跳閘的開出量、SMV網(wǎng)絡(luò)方式的采樣開入量、GOOSE網(wǎng)絡(luò)方式傳輸?shù)拈_入與開出量，500kV智能變電站繼電保護(hù)配置設(shè)計(jì)方案質(zhì)量將由此得到保障。在500kV智能變電站繼電保護(hù)配置設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員需關(guān)注GOOSE網(wǎng)與繼電保護(hù)的配置、非常規(guī)互感器與繼電保護(hù)的配置，常規(guī)保護(hù)配置方案、集中式保護(hù)配置方案的選擇也應(yīng)得到設(shè)計(jì)人員的重視。作為2種常見的繼電保護(hù)總體配置方案，常規(guī)保護(hù)配置方案具備容易實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)過渡優(yōu)勢，但無法較好適應(yīng)智能化一次設(shè)備變革影響屬于該方案的不足，而集中式保護(hù)配置方案則能夠較好適應(yīng)數(shù)字化繼電保護(hù)配置、智能化一次設(shè)備變革，但該方案對保護(hù)設(shè)備的要求較高，電力企業(yè)必須結(jié)合500kV變電站實(shí)際合理選擇繼電保護(hù)總體配置方案。

3.2智能變電站電氣二次設(shè)計(jì)

進(jìn)行電氣二次規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮共享性和唯一性的雙重原則。首先，共享性的問題，各類電氣二次設(shè)備不應(yīng)該進(jìn)行數(shù)據(jù)重復(fù)采集，同時(shí)，智能變電站內(nèi)部各類電氣二次設(shè)備應(yīng)該信息共享，并基于相同的通信規(guī)約，具有良好的互操作性。此外，唯一性，所有的信號和出口均為一對一設(shè)計(jì)和規(guī)劃，不可進(jìn)行重復(fù)規(guī)劃設(shè)計(jì)。二次設(shè)備廠家眾多、分類眾多，在站內(nèi)需要進(jìn)行組屏，需要注意以下原則：適宜采用集中布置的原則，適當(dāng)進(jìn)行組合和優(yōu)化，確立合適的組屏方案;如果應(yīng)用了戶內(nèi)配電，則配電現(xiàn)場應(yīng)該安裝相應(yīng)的保護(hù)和測控裝置，進(jìn)行就地安裝。值得注意的是，根據(jù)現(xiàn)行的《110（66）～220kV智能變電站設(shè)計(jì)規(guī)范》，雖然在三層兩網(wǎng)上沒有差異，但現(xiàn)行規(guī)范出臺較晚，不少條款在設(shè)計(jì)規(guī)范上與實(shí)際建設(shè)存在差異，在進(jìn)行變電站建設(shè)時(shí)應(yīng)該充分考慮這些差異。

3.3500kV智能變電站電流互感器繞組配置設(shè)計(jì)與建設(shè)

設(shè)計(jì)500kV智能變電站的電流互感器繞組時(shí)，電流互感器繞組的配置不當(dāng)易出現(xiàn)保護(hù)空白區(qū)。如果開關(guān)設(shè)置采用GIS或HGIS，需要在斷路器的兩邊配置電流互感器。斷流互感器的兩邊還要使用間隔的保護(hù)措施與母線的保護(hù)區(qū)域進(jìn)行交叉，在斷路器的兩邊間隔保護(hù)范圍也會(huì)出現(xiàn)交叉。如果電流互感器與斷路器之間出現(xiàn)故障，交叉保護(hù)套會(huì)采取相應(yīng)措施，間隔故障，不會(huì)對其他系統(tǒng)運(yùn)行造成影響。同時(shí)，根據(jù)各個(gè)保護(hù)電流互感器不同級別要求，需要保護(hù)斷路器母線，并且與斷路器的保護(hù)合并使用，并結(jié)合使用一個(gè)二次繞組。如果開關(guān)設(shè)備使用的是瓷柱式斷路器，為了減少成本支出，使用單側(cè)配置的一組電流互感器，線路保護(hù)、主變保護(hù)和母線保護(hù)相互之間使用TPY繞組。

3.4智能變電站電氣一次設(shè)計(jì)

智能變電站的電氣一次設(shè)備與常規(guī)一次設(shè)備有所區(qū)別，以光電式、光纖為主，智能變電站對電氣一次的要求比常規(guī)變電站高，同時(shí)所需造價(jià)更高。在進(jìn)行智能變電站電氣一次的規(guī)劃時(shí)，應(yīng)充分考慮滿足智能化設(shè)備、智能組件等與電氣一次的集成化，并進(jìn)行電氣一次設(shè)備安裝、排布、環(huán)境的綜合評估，實(shí)現(xiàn)智能變電站智能化、集成化、一體化的需求。

結(jié)語

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對電力能源的使用規(guī)模與使用的安全性能要求越來越高。智能變電站中的繼電保護(hù)與安全影響整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行，為了確保城市電網(wǎng)的安全和運(yùn)行穩(wěn)定，需要在智能變電站的設(shè)計(jì)與建設(shè)工作中，提高設(shè)計(jì)水平與建設(shè)技術(shù)，保證整個(gè)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行。

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（作者單位：國網(wǎng)吉林電力檢修公司）