新城区无人值守66kv变电站设计研究

'万方数据国内图书分类号：TM712国际图书分类号：621．3专业硕士学位论文学校代码：10079密级：公开新城区无人值守66kV变电站设计研究硕士研究生：导师：企业导师：申请学位：专业领域：培养方式：所在学院：答辩日期：授予学位单位：董中圆李琳徐晓红工程硕士电气工程在职电气与电子工程学院2014年6月华北电力大学 万方数据ClassifiedIndex：田M712U．D．C：621．3ThesisfortheMasterDegreeDesignandResearchontheUnattended66kVTransformerSubstationintheNewCityRegionCandidate：Supervisor：School：DateofDefense：Degree-Conferring-Institution：ZhongyuanDongLinLiSchoolofElectricalandElectronicEngineeringJune，2014NorthChinaElectricPowerUniversity 万方数据华北电力大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《复杂多机系统次同步振荡阻尼特性分析》是本人在导师指导下，在华北电力大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名：专中l蜀日期：小，乒年，工月／7日华北电力大学硕士学位论文使用授权书《复杂多机系统次同步振荡阻尼特性分析》系本人在华北电力大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归华北电力大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解华北电力大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版本，同意学校将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，允许论文被查阅和借阅。本人授权华北电力大学，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、可以公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于(请在以上相应方框内打“√”)：保密口，在年解密后适用本授权书不保密窗作者签名：毒十l习导师签名：窍琳日期：。bIV年fL月17日日期：如f忆年f五月f7日 万方数据华北电力大学硕士学位论文摘要随着哈尔滨主城区向外围扩展，其新城区区域引入了大量企业，对原有电网的电能质量、供电稳定性和安全性提出了更高的要求。因此研究如何在哈尔滨新城区内新建66kV无人值守智能变电站对满足各类用户对电力的多样化需求，提高地区电网供电的安全稳定性有着重要的意义。因此本文首先根据国家电网的规范手册和行业相关文件提出了无人值守智能变电站的建设原则，然后基于以上原则从变电站总体布置框架和“二次系统模块化”两个不同角度出发提出无人值守智能变电站的设计思路，并进一步就无人值守智能变电站各个模块提出具体的实现思路。然后根据哈尔滨新城区的经济发展概况和电力需求，设计了66kV无人值守智能变电站的一次电气接线图，并对该变电站的近景和远景容量做了规划。然后就该接线图对主要的电气设备进行了选型。最后对如何进行一次设备的智能化提出了具体的实现方案和集成制造方案。接下来本文提出了二次系统的保护配置方案，包括变压器的主保护、后备保护和其他相互配合的保护，并对保护配置方案做了技术要求。然后就微机“五防”内嵌系统，交、直流一体化电源和网络通信技术在二次系统的应用提出了具体的实施方案。最后本文主要结合东北高寒地区的气候条件和哈尔滨新城区的地质条件，对哈尔滨新城区66kV无人值守智能变电站的工程建设就其站区规划，总平面布置和电气平面布置提出了相关建设原则，且对变电站自动化系统的高级应用功能如何实现提出了具体细则。关键词：无人值守变电站，一次系统，二次系统，变电站自动化，变电站智能化 万方数据华北电力大学硕士学位论文AbstractWiththeexpansionofHarbintoperiphery，alargenumberofenterprisesareintroducedinnewcityarea，hencethehigherrequirementsofpowerquality,powersupplystabilityandsafetyareputforwardtotheoriginalgrid．Thereforestudyinghowtobuild66kVunattendedintelligentsubstationinnewcityareainHarbintomeetalltypesofusers’electricitydemandofdiversification，toimprovethesafetyandstabilityofregionalpowergridpowersupply,isofgreatsignificance．Thereforethispaper,accordingtorelateddocumentsofthestate鲥dandtherelatedfilesofindustry,putsforwardconstructionprincipleofintelligentunattendedsubstation，andthenbasedontheaboveprinciple，intelligentunattendedsubstationdesignthoughtsareputforward，fromtwodifferentangleswhicharethegeneralarrangementofsubstationframeworkand”secondarysystemmodular”．Furthermorespecificimplementationapproachofunattendedintelligentsubstationmodulesisputforward．ThenaccordingtotheeconomicdevelopmentsituationandtheelectricitydemandofHarbinnewcityarea，theelectricalprimarysystemdiagramofthe66kVunattendedintelligentsubstationandthesubstationaredesigned，itsclose-upsandlongshotscapacityareplanned．Thenaccordingtotheprimarysystemdiagram，themainelectricalequipmentisselected．Finally,theconcreteimplementationschemeandintegrationofmanufacturingsolutionsareputforward，aimingathowtoconducttheintelligentequipment．Thesecondarysystemprotectionconfigurationschemeisproposedinthispaper,includingthemainprotection，back-upprotectionofthemaintransformerandotherprotectionofmumalcooperation．Thetechnicalrequirementsfortheprotectionconfigurationschemearealsoproposed．Thentheconcreteimplementingschemeoftheapplicationsofcomputer”fiveprevention”embeddedsystem，theintegrationofac，dcpowersupplyandnetworkcommunicationtechnologyinthesecondarysystemareputforward．Attheend，thepapercombinedwiththenortheastcoldregionclimateconditionsandgeologicalconditionsofthenewcityareaofHarbin，proposessomeconstructionprincipleofstationplanning，generallayoutandelectricallayoutinthenew66kVunmannedintelligentsubstationinHarbinnewcityarea．AndhowtOrealizethespecificrulesofadvancedapplicationfunctionsofsubstationautomationsystemisstudiedinthispaper．Keywords：unattendedsubstation，primarysystemdiagram，secondarysystem，substationautomation，Intelligentsubstationll 万方数据华北电力大学硕士学位论文目录摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯IAbstract⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．II第1章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．11．1研究背景及研究的目的和意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11．2无人值守变电站国内外研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯21．2．1信号采集处理系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯21．2．2IEC61850通信协议⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．21．2．3变电站整体自动化设计方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯31．3哈尔滨地区电网概况及气候环境⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯41．4本课题的主要研究内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4第2章无人值守智能变电站总体设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．62．1无人值守智能变电站的建设原则⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯62．1．1总建设原则⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．62．1．2具体建设原则⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．62．2无人值守智能变电站整体设计思路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯72．2．1“两型一化"智能变电站设计思路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯82．2．2标准配送式智能变电站设计思路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．92．3“无人值守”各模块设计思路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯102．3．1通讯系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯102．3．2图像监控系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．112．3．3智能互感器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．112．3．4变电站的状态监测⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．122．3．5一次设备智能化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．122．3．6站控系统智能化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．122．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．14第3章无人值守智能变电站一次系统研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯153．1一次系统总体设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．153．1．1一次系统设计思路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．153．1．2一次系统设计要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．163．1．3一次系统接线方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．163．1．4一次系统电气设备选型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．173．2一次系统智能化实现⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．193．2．1一次系统智能化设备概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。193．2．2一次系统智能化框架结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．20lTT 万方数据华北电力大学硕士学位论文3．2．3一次系统智能化工作原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．213．2．4一次系统智能化设备配置方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯233．2．5一次系统智能化设备的集成制造⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．243．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯27第4章无人值守智能变电站二次系统研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯284．1二次系统保护配置方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一284．1．1变压器主保护配置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．284．1．2后备保护配置【151⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯324．1．3其他保护⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．344．1。4保护技术要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．344．2微机“五防”内嵌系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。354．3交、直流一体化电源的应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．364．3．1传统站用电源现状分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．364．3．2变电站交、直流一体化电源的实现方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．364．4网络和通信技术的应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．374．5本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．37第5章智能化变电站工程建设和高级应用实现⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯：⋯385．1工程建设规划⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．385．1．1工程建设总体概况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．385．1．2站区规划和总平面布置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．395．1．3配电装置及电气总平面⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．395．1．3基于变电站气象条件的建设原则⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．405．2变电站的高级功能实现⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．425．2．1防雷系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯425．2．2继电保护系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．435．2．3元件保护⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．435．2．4交、直流一体化电源系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．445．2．5站内通信⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．455．2．6系统调度自动化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．465．2．7变电站自动化系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。465．2．8深层管理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．495．3本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。49第6章总结和展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯506．1总结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯506．2展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯50致j谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯51lV 万方数据华北电力大学硕士学位论文变电站设计图纸附图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．52参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．53V 万方数据华北电力大学硕士学位论文第1章绪论1．1研究背景及研究的目的和意义经济社会发展电力首当其冲，电力与现代社会发展密不可分。哈尔滨地区随着全国经济飞速发展的整体形势，城市逐渐由老工业基地支撑向二、三产业转型，城区逐步向外扩展，新城区各项配套设施及产业集群越来越完善，高端社区和科技含量高的产业迫切需要电力新的技术的投入和使用。在社会科技力量的推动下，电力系统正在向更安全、更可靠、更稳定、更智能的方向发展。因此，无人值守智能化变电站是传统变电站浪费大量人力资源、运营费用和信息技术、自动化技术、计算机技术飞速发展的必然结果【1】o无人值班变电站由运行值班人员固定在当地每天进行日常监测和变电站设备维护工作。变电站运行和远程调度由监控中心(控制中心)来完成，单项、个人的操作由基本的自动化设备完成，而复杂的、涉及到遥远的调度(控制)中心控制系统运行的操作由控制中心完成。无人值班变电站主要通过安装计算机在线监测系统来监视设备运行状态、电网的运行参数以及自行检测与诊断自身的异常情况，一旦发现设备或装置出现异常情况后，并立刻启动报警装置并闭锁端El，避免事故扩大【31。变电站计算机监控系统也可以根据电力系统运行使集控站进行合理调度，负荷分析，削峰填谷，控制和把握事故处理和安全，最大限度地减少和避免错误的判断，缩短因备事故导致的停电的时间，对变配电系统进行现代化运行管理。无人值守智能变电站具有以下得优点j减少工程造价，降低运行成本，提高运行效益减少发现和解决问题的时间，并能减少对运行一二次设备的维护量；提高操作的安全性、准确性，并能更快更方便地获得变电站运行数据，大大减少工作量【21。近年来，随着电子信息技术和网络通信技术的快速更新发展，变电站逐渐全面实现自动化，这为无人值守智能变电站的实现提供了可能性。为了逐步建设起坚强“智能”电网，要求新建的110kV及以下变电站在投入运行时，必须能够实现完全地无人值守智能化，而如何在东北高寒地区建设无人值守智能化变电站，更是成了近年来研究课题的热门。在低温下，户外设备的传动机构能否实现灵活性、安全性、稳定性和可靠性，保证变电站良好的运行状况；在变电站设备运行中，如何应对70摄氏度的温差变化，以防止建筑物和设备在热胀冷缩情况下降低使用寿命，都是在东北高寒地区建设无人值守智能化变电站时必须面临的艰巨挑战。因此，本文结合哈尔滨电网的实际情况，以取得最佳技术经济指标的综合效益为目标，对哈尔滨新建城区无人值守66kV智能变电站的建设进行研究，以期1 万方数据华北电力大学硕士学位论文为未来在东北高寒地区无人值守智能变电站的建设提供参考价值。1．2无人值守变电站国内外研究现状无人值守智能变电站是变电站运行管理的一种模式，目前要实现这种模式一般有两类设计模式：一是将有人值班的常规变电站改造为无人值班运行管理方式：二是采用变电站综合自动化技术，一般用于新建无人值班变电站。本文将采用第二种方法在哈尔滨新城区新建66kV无人值守智能变电站。1．2．1信号采集处理系统，无人值守智能变电站的研究核心是“三遥”信号的采集，旨在能够为供电输电信息建设共享信息平台，提供实时变电信息，并结合供电信息的变化调解供电量等参数，全面实现地变电站系统自动化。国内外自动化系统在遥测、遥信的对象基本上是相同的，一般分为实时数据、历史数据和事故分析数据。其中遥测量为除采集有功功率、无功功率、电压和电流外，还需采集主变压器温度、所变电压、直流电压等，遥信量为量开关位置、重要的刀闸位置、保护输出、中央信号屏的光字牌、消防、小电流接地、主变压器分接头等信号。一般在满足供电可靠性、母线电量平衡、线损、电压合格率等生产管理需要的前提下，考虑到信号太多会增加值班人员和系统的负担，各量采集的原则是少而精，有些信号甚至要合并发送，但重要的信号还是单独发送的。在遥控方式上，国内的自动化变电站和220kV监控中心主要实现了开关、变压器有载调压分接头调节等一次设备的远方操作。此外，也有一些变电站实现了继电器保护信号的远方复归。但对于保护的投运退出、定值整定等还是通过现场手动操作保护硬压板、插把等方式来实现的。而国外的变电站，不但能够实现保护远方投运及退出，开关的控制，还有保护方式的本地及远程设置、保护设备运行状态的远方设置12J。1．2．2lEC61850通信协议无人值守智能变电站能够实现“无人值守”的重要基础是国内外变电站自动化系统(SubstationAutomationSystem，SAS)的广泛应用。由于厂家自动化产品间通信方式和传输协议的差异，不同厂商的智能电子设备(IED)之间无法直接互联，自动化功能受到了制约。2 万方数据华北电力大学硕士学位论文因此，在2000年6月IECTC57在SAPG会议上决定将IEC61850作为变电站通信网络系统的惟一国际标准和电力系统无缝通信体系(变电站内、变电站与控制中心之间1的基础，目的是取消各种协议转换，使变电站内不同厂家的IED之间通过一种标准协议实现互操作(interoperability)和信息共享。采用该标准将大大提高变电站自动化系统技术水平，提升变电站自动化系统安全稳定运行水平，为不同厂商的ⅢD实现互操作和系统无缝集成提供了途径【5卅节约开发、验收、维护的人力物力以最大限度地保护用投资。IEC61850具有3项基本目标：①真正意义上的互操作；②功能自由分布；③良好的扩展性以适应通信技术的发展。与以往的变电站通信标相比，IEC61850有如下技术特征：①功能分层的变电站；②面向对象的信息模型；③功能与通信解耦；④变电站配置语言；⑤面向对象的数据自描述。要实现无人值守智能变电站的全面自动化，变电站的通信协议就势必要采用IEC61850从而在此基础上采用智能化的变电站设备191。毋庸置疑，IEC61850已成为变电站自动化系统特别是变电站内通信网络发展的必然趋势。因此，要采用智能电子设备来实现变电站自动化系统必须采用统一的。IEC61850标准1．2．3变电站整体自动化设计方案国外对于智能化变电站的研究略早于我国，大部分都已经实现了真正意义上的“无人值守“，并且提出了许多具有技术优越性的变电站自动化设计方案。例如，ABB公司曾提出一款智能化变电站，该变电站主要特点能够及时全面地反馈电网中的供电参数，管理者能够根据参数的变化对电网中出现的微小问题及时了解并采取解决措施。再如SIEMENS公司提出的一款智能化变电站，能够大大减少人工操作程序，使变电站运行更加自动化I引。目前我国在智能化变电站的研究领域已经将研究拓展到电网层面。变电站的优化主要目的是为了提高供电的效率，因此，将智能化变电站融入到电网中，使电网与变电站密切配合已成为未来的发展趋势。研究智能变电站与电网组合优化需要对电网中各运行设备的型号、性能进行充分了解，使智能化变电站设计参数符合电网中设备的运行条件；对变电站在电网中的运行情况的反馈，智能化变电站应该及时提供信息，并将运行数据传输操作系统中进行分析处理。但是由于开关控制电源和开关辅助电源需要工作人员现场缺人，国内变电站难实现真正的无人值守【21。3 万方数据华北电力大学硕士学位论文1．3哈尔滨地区电网概况及气候环境哈尔滨市位于我国东北部的黑龙江省，市内人口约为1071万，全市总面积为53068平方千里，市内供电电网覆盖面积约为41800平方千里，约占全市总面积的79％。由上述数据可知，哈尔滨市供电系统覆盖面积广，供电任务繁重，，一旦哈尔滨市供电系统一旦发生问题，不但本市的生活用电、商业用电和工业用电等将会受到影响，周边城镇的供电也将难以维持。因此，对于哈尔滨市供电系统的建设及维护需要保证其安全稳定性达到要求。哈尔滨属中温带大陆性季风气候，冬季漫长寒冷干燥，夏季短暂温热多雨，春季多风，秋季凉爽。全年平均气温3．5℃，一月最冷，七、八月份最热；历史最高气温41℃，最低气温-41．4。C；全年无霜期150天左右，结冰期190天左右；年平均降雨量530mm，多集中在七、八两个月，季节性冻土发育，每年十月末开始结冻，至明年三月下旬开始融化，六月初化透，最大冻结深度2．1米，即东北中部山前平原重冻区；因未进行工程地质钻探，参照附近工程项目地质报告，地层分区为松嫩平原分区，地层分布主要有白垩系(K)和第四系(Q)，基底为古老的松辽地块，缺失第三系地层，分布地层主要为：下更新统东深井组冰水堆积层、全新统稿漫滩冲击层和低漫滩冲击层；区域地层结构及特征，勘察场地地基土在钻探揭露深度内主要为第四纪冲洪积形成的粘性土、砂土及白垩纪沉积的泥岩组成。通过上述介绍可知，哈尔滨市作为我国东北部的重点城市，其城市发展情况能够影响到东北部整体发展水平，同时，温度的力学效应影响着哈尔滨地区的建筑物、桥梁、隧道，也包括变电站，因此在温差如此大的区域范围内建设无人值守变电站，温度对变电站的运行有着直接或间接的影响。综合分析变电站安全、稳定、可靠运行指标时，需要设计出符合温差较大地区城市供电的变电站，作为建设此类变电站的基本参考。1．4本课题的主要研究内容智能变电站已经成为当前智能电网发展重要的环节，也是电力系统变革发展的主要方向，在东北非常寒冷的地区，智能变电站有着广泛的应用和深入的研究，选题目是通过对智能变电站这一新技术的深入研究，逐层分析其发展状况，结合哈尔滨地区的实际情况，进行哈尔滨新城区无人值守66kV智能变电站的设计。本文的主要研究内容包括：(1)根据国家电网的规范手册和行业相关文件提出了无人值守智能变电站的建设原则，然后基于以上原则从变电站总体布置框架和“二次系统模块化”两个4 万方数据华北电力大学硕士学位论文不同角度出发提出无人值守智能变电站的设计思路，并进一步就无人值守智能变电站各个模块提出具体的实现思路。(2)根据哈尔滨新城区的经济发展概况和电力需求，设计了66kV无人值守智能变电站的一次电气接线图，并对该变电站的近景和远景容量做了规划。然后就该接线图对主要的电气设备进行了选型。最后对如何进行一次设备的智能化提出了具体的实现方案和集成制造方案。(3)提出了二次系统的保护配置方案，包括变压器的主保护、后备保护和其他相互配合的保护，并对保护配置方案做了技术要求。然后就微机“五防”内嵌系统，交、直流一体化电源和网络通信技术在二次系统的应用提出了具体的实施方案。(4)结合东北高寒地区的气候条件和哈尔滨新城区的地质条件，对哈尔滨新城区66kV无人值守智能变电站的工程建设就其站区规划，总平面布置和电气平面布置提出了相关建设原则，且对变电站自动化系统的高级应用功能如何实现提出了具体细则。5 万方数据华北电力大学硕士学位论文第2章无人值守智能变电站总体设计正是由于电力一、二次设备的迅速发展，电力系统的全面自动化才能够得以实现。目前，电力系统正在逐步发展成为具有数字化、集成化、网格化、标准化、市场化、智能化等特点的系统。数字化是电力系统自动化的通信系统的基础，集成化、网格化和标准化则是实现电力系统全面自动化必须要采取的手段，无人值守智能变电站是最终要实现的目标，市场化是未来电力市场发展的需要。计算机、通信和人工智能等领域不断涌现的新技术和新思想为电力系统全面实现自动化提供了技术保障，而在哈尔滨新城区建立66KV无人值守智能变电站最终要接入大电网，因此也必须考虑以上的所有要求。在哈尔滨新城区建设66KV无人值守智能变电站，必须要参考国内外无人值守经验和教训，要与哈尔滨电网的硬件设备和运行管理充分相结合，这样才能具有较高的参考价值和实际意义。因此本章主要首先提出了无人值守智能变电站的总体建设原则，然后基于以上原则进一步提出从两个不同角度出发的无人值守智能变电站的设计思路，并就无人值守智能变电站各个模块提出具体的智能化设计思路。2．1无人值守智能变电站的建设原则2。1．1总建设原则现有的无人值守智能变电站总的建设原则为：变电站无人值守建设必须采用国际标准设计和使用成熟的技术，变电站的自动化系统必须安全可靠、功能实用完整、经济合理适中、技术先进；并且能够根据该地区的厂站数量、地区电网容量分别配置电网自动化系统，使变电站自动化系统具有针对性、实用性。同时，无人值守智能变电站必须具有先进的支撑平台，保证SCADA功能完善以及自动化系统的安全稳定。2．1．2具体建设原则无人值守智能变电站的具体建设原则如下：1)变电站自动化系统应满足本地区电网发展需要，自动化系统的配置应按设计水平年的要求考虑，同时必须具备远景年发展扩展容量。变电站自动化系统在6 万方数据华北电力大学硕士学位论文设计上首先要符合国标标准，使系统真正做到开放性，其次在设计上要便于系统扩展，做到真正的即插即用。2)变电站自动化系统软件应该实现功能化和模块化。整个系统必须能够提供完整的SCADA功能，其各应用功能可以分步实施，并且预留扩展能力，保证功能模块之间的接口标准统一；系统应采用图库一体化建模技术、动态带电分析、J越，A技术等。3)变电站自动化系统应具有高度的安全稳定性，能保证变电站的数据安全和具备保密性；在执行重要的功能时设备应该有冗余备份。钔变电站自动化系统应满足本地电网的统特点、能够根据实际的运行需要和技术指标、通道条件、远动信息等不同条件来设计智能的人机交互界面。5)变电站自动化系统的软硬件应该严格遵循先进性、可靠性、通用性和实用性、开放性原则，并且必须完全符合国家电力工业标准和国际工业标准。6)变电站自动化系统的建设除了要严格执行本规范的规定外，还应该应符合现有的国家以及相关行业颁发的有关规范和规程。在无人值守智能变电站的设计中必须充分考虑到变电站的整体自动化，真正地实现“无人值守”变电站，将值班人员这部分人力资源的浪费减去。同时在满足技术规格和安全的前提下，无人值守智能变电站要求完善变电站的监控工作，把具体的工作交给设备来完成，值班人员在的集控中心内下达进行远程的操作指令，这样可以大大减少值班人员在变电站现场与集控中心反复来回，进一步推进无人值守智能变电站的大范围推广。无人值守智能变电站功能的具体要求是对开关信息进行遥测，对开关状态进行遥控，对电力系统的运行状态(线路潮流等)和设备的运行参数进行实行的数码显示，对交直流系统的运行状态(包括换流母线电压、触发角等)进行实行的监控，及时掌握交直流系统的运行状态，确保无人值守智能变电站的二次系统能够正常运行；同时对主变的温度进行实时监控，实时数码显示主变各部位的运行温度，能够根据温度的高低自动或手动地投入或者推出控制系统；对小电流接地系统能自动地选线，避免在多个变电站在雷雨天接地时浪费人力资源；此外PT的切换也要求实现在集控中心操作2．2无人值守智能变电站整体设计思路无人值守智能变电站的整体设计思路主要考虑在实现无人值守变电站的全面自动化的同时，保证变电站能够满足“安全性、适用性、通用性、经济性”等原则，达到同时实现安全性和经济性的结果。因此，本节主要从变电站总体布置框架和“二次系统模块化”设计的两个角度7 万方数据华北电力大学硕士学位论文出发，分别提出“两型一化”智能变电站设计思路和标准配送式智能变电站设计思路作为哈尔滨新城区66kV无人值守智能变电站的总体设计思路。2．2．1“两型一化”智能变电站设计思路所谓“两型一化”智能变电站，是指将智能化变电站连入电网后，智能化变电站能够在运行过程中发挥自身自动调节的优势，减小供电损失量，根据耗电量实时调节供电量，节约供电所消耗的自然资源量，进而对环境起到保护作用。本文按照“两型一化”无人值守智能变电站的设计要求，要对站区规划进行优化、总平面布置、进线道路、电缆及光缆路径都必须突出工业化设旌理念。同时要根据国家电网公司标准配送式智能变电站建设的规程，大力地推行“标准化设计、工厂化加工、装配式建设”等设计思路，采用常规一次设备加装合并单元、智能终端完成了智能化变电站设计方案，同时变电站布置遵循“安全性、适用性、通用性、经济性”协调统一原则，必须对常规布置要推陈出新。哈尔滨新城区66KV无人值守智能变电站基于“两型一化”无人值守智能变电站设计思路的整体建设方案如下：1)无人值守智能变电站建于新城区的负荷中心，场区占地长64米、宽47米。66kV南侧进线，本期2回架空进线，预留远期第3回电缆迸线。10kV西侧出现本期20回，远期40回。为满足未来负荷增长需要，主变压器容量本期2x50MVA，终期3x50MVA。2)无人值守变电站布置遵循“安全性、适用性、通用性、经济性”协调统一原则，对应66kV进线位置，设置场区南侧生产楼，一层布置电容器、接地变及消弧线圈成套装置；二层布置GIS，此种布置是对常规布置的创新。3)无人值守变电站的GIS、电容器、接地变及消弧线圈成套装置综合布置节约占地面积：将GIS布置于生产楼二层满足GIS进线高度要求，GIS进线挂线点设置在楼体预埋件上，节省进线构架；本期2回66kV进线采用架空线，远期第3回进线采用电缆，最大限度节约GIS室面积。41无人值守变电站的主变压器设置于GIS北侧，本期2回以架空线连接主变和GIS，远期第3回采用电缆连接变压器和GIS。5)10kV高压开关室设置于主变北侧，因此66kV进线．GIS设备．主变．10kV配电设备布置构成为一字直线式，可以对应进线方向综合布置设备及厂房，便于设备接线及检修需要。6’)辅助房间一层布置于场区北侧，与10kV高压开关室同楼布置为L型。二次预制舱布置于10kV高压开关室北侧临近辅助房间，便于巡视。8 万方数据华北电力大学硕士学位论文2．2．2标准配送式智能变电站设计思路标准配送式智能变电站的设计思路一方面实现了“通用设计”，即从设计到施工实现纵向延伸，将“标准化”始终贯穿于“设计层”产品制造、现场施工和装配的各个环节；另一方面，进一步细化和规范二次系统的“基本模块”和“子模块”，实现了“通用设计”模块的横向拓展。标准配送式的智能变电站采用在预制舱式组合二次设备；采用装配式电缆沟及围墙；预制舱与合并单元、智能终端之间实现即插即用。标准配送式是“准化设计技术方案”的进一步深化，预制装配式设计理念是标准配送式智能站设计的核心和亮点，是模块化建设的实施手段。标准配送式智能变电站设计思路包括：①对变电站的生产及使用全过程实施全方位管理，使得变电站的设计制造标准化，安全化，使得变电站各阶段的建设关键环节的有效衔接和有机融合，提升了变电站建设全过程的精益化管理水平和建设效率；②采用高度集成优化的电气设备并进行工厂化生产和调试，减少现场接线和调试工作量，提升了工程的整体技术水平和旋工效率；③应用预制装配结构，开展施工工艺创新，推进现场机械化施工，全面减少人工“湿法”作业，减少了环境污染，提升了工程建设安全质量、工艺水平及安装效率。哈尔滨新城区66KV无人值守智能变电站基于标准配送式变电站设计思路的建设方案包括：1)变电站采用在预制舱式组合二次设备，将保护、监控、通讯等站内所有二次设备布置在预制舱内，该设计方案采用2台40英尺预制舱(预制舱的标准规格为12．192m"2．38m*2．350m)。2)为使变电站预制舱适合东北地区寒地使用，提出预制舱壳体加装保温材料方案，并在预制舱内设壁挂式电暖气及配置相应容量的工业空调；预制舱与合并单元、智能终端之间实现“即插即用”；采用装配式围墙与电缆沟。3)变电站二次屏柜采用预制舱式组合布置，取消主控室，以预制式组合二次设备舱代替。二次设备在出厂前完成入舱集成调试工作，减少现场安装、调试工作量；预制舱设计充分考虑舱内通风、照明、温湿度控制、屏柜布置以及线缆接入、消防、安装与维护等方面的内容。4)变电站二次设备预制舱就近布置在设备开关场地内，节省了站内光缆、控缆的使用，充分体现了国家电网公司“环境友好型、资源节约型”变电站的设计理念，通过工厂化加工和装配式建设及其厂内标准化调试，大大减少现场土建、安装和调试的工作量，降低现场施工安全风险，在节能环保的同时全面提升建设效率和建设能力。5)变电站电气二次光缆、控缆采用预制式“即插即用”方式设计，实现了一次q 万方数据华北电力大学硕士学位论文设备与二次设备、二次设备间的光缆、电缆标准化连接，在厂内完成预制工作，在现场实现即插即用，减少现场施工时间。预制光缆的应用，解决了智能变电站长期以来现场光缆熔接时间长，工作量大，施工工艺良莠不齐的问题。预制光缆在光缆厂家机械化一次成型，制造工艺得到可靠保证，现场施工简单，光缆布置美观整洁。2．3“无人值守”各模块设计思路无人值守智能变电站由许多不同的自动化模块构成，各个模块是否实现了自动化以及各个模块之间是否能够相互配合是变电站是否能够实现“无人值守”的重要因素。因此本节主要具体介绍了通讯系统，图像监控系统，智能互感器，变电站的状态监测，一次设备智能化、站控系统智能化等模块如何实现自动化。2．3．1通讯系统通讯系统是无人值守智能变电站实现的重要环节，它包括两个方面：一方面是站与站之间的通讯，即集控中心与无人值守智能变电站之间的通讯(集控中心与无人值守变电站之间采用一主～备或者光纤环网的通讯方式，保证通讯的可靠，同时通讯协议采用最新的IEC61850，以满足站与站之间的电力信息传输)。另一方面是站内的通讯，即站内通讯管理单元与间隔层之间的通讯。目前基本采用CAN网或以太网，其载体一般为屏蔽双绞线，重要的变电站也可以采取主备双网的型式，增强通信的运行可靠性。其通讯协议同样也采用最新的IEC61850协议。这样，既能满足数据流结构的要求，还应具有以下特性：通信可靠，价格低廉，并同时可以满足当前和今后数据传输率的要求，还具有双向通信能力。通信管理单元是无人值守智能变电站通讯系统的基本构成单元，它基于以太网，是成熟的计算机技术和网络通讯技术的产物。作为集控中心和无人值守变电站的枢纽装置，通信管理单元连接着各种不同的智能采集控制设备和监控端，协调各设备与监控端的数据和命令交互。具体来说，它连接间隔层的保护测控装置和各种智能采集设备，收集系统模拟量、开关量和电度表等信息，经规约转换后向变电站层的后台监控传送，并通过模拟或数字通道远传调度或集控中心。同时，它接收后台监控或调度或集控中心的控制命令，转发给相应的智能设备，完成控制端和间隔层设备的信息交互。10 万方数据华北电力大学硕士学位论文2．3．2图像监控系统在无人值守智能变电站的设计中，为了实现“无人值守”，需要建设图像监控系统对变电站全站各个部分设备进行实时的监控。因此，图像监控系统全部采用高清的网络摄像机来代替传统模拟摄像机，使用网线代替常规控制信号电缆，实现全景视频图像监视。高清的网络摄像机具有现场布线方便、无须同轴电缆和庞大的视频分配器、软件层面可实现多个观察员可同监控多个镜头画面和安装所需设备较少的优点，具有良好的应用价值，可以大幅减少线材和降低工程成本。无人值守智能变电站的智能辅助控制系统网络结构如下图2．1所示，在该系统中，设置智能辅助控制系统屏1面，用来采集各监控摄像头、控制器、传感器信息；同时通过网络交换机上传至安全II区综合应用服务器，作为视频监视的一体化信息平台一素I2．3．3智能互感器图2．1智能辅助控制系统网络结构目前，智能变电站一般采用常规互感器并合并单元或者电子式互感器的方式实现互感器设备智能化。但目前电子式互感器在试点阶段，技术尚未成熟，同时在第一章中提到了目前数字化变电站中已经开始采用IEC61850协议，而各个厂家尚不能提供支持IEC61850协议的通信接口一致的电子式互感器，因此采用常规互感器并合并单元的方式实现互感器设备智能化。常规互感器保护用数据的A／D采用由合并单元实现，合并单元实现就地采样数字化后，为采样值的信息共享提供条件，进而对二次绕组的数量进行优化，11 华北电力大学硕士学位论文电压互感器采用常规设备。在哈尔滨新城区66KV无人值守智能变电站中，从以下2个方面对电流互感器二次绕组进行优化：1’l保护类装置优化共用一个保护级次二次绕组；∞测量和计量优化共用一个计量级次二次绕组；二次绕组数量与容量减少后，有效降低互感器的高度，减小体积，改善绝缘特性，减d,N造安装难度，从而减小变电站占地面积，经济效益显著。2．3．4变电站的状态监测在哈尔滨新城区66KV无人值守智能变电站中，系统的各个状态监测ⅢD采用模块化设计，以板卡插件的型式布置于在线监测插件式lED中。通过选配不同的插件功能单元，在线监测插件式IED能够适用于不同的应用场合及不同的功能需求，同时可以根据不同参量灵活配置、方便扩充。上述的IED将被集中安装在主变在线监测智能组件柜内，布置在设备厂区，主变出厂前预装传感器或预留在线监测接口，由在线监测厂家现场完成系统安装与调试。传感器的输出信号通过电缆连接到各监测ⅢD。2．3．5一次设备智能化zkq20160323根据《国家电网公司2011年新建变电站设计补充规定》，以及电子式互感器在系统内的应用状况，结合哈尔滨地区电网的实际特点，哈尔滨新城区66KV无人值守智能变电站采用常规一次设备和智能组件的方式实现一次设备的智能化，即通过对传统的电气设备配备智能终端，对设备进行智能化改造来实现。该智能终端的作用为：将电网中的电流反映到变电站的信息处理中心中；通过变电站的处理设备对传输的电流数据分析处理并数字化输出；开关设备的智能终端将采集GIS气室内的SF6气体压力、断路器、隔离开关位置信号、电源断线以及压力低闭锁和报警等信息，并采用GOOSE报文传输。2．3．6站控系统智能化《智能变电站一体化监控系统建设技术规范》中提出了各电压等级智能变电站站控层设备的配置方案，为智能变电站二次设备配置提供了重要指导。在实际工程应用中，如果完全照搬建设规范进行设备配置，将导致主机数量过多，设备室面积及UPS容量过大等情况。以正在施工的某个66kV变电站为例，站控层设备配置监控主机2台、图形12万方数据 华北电力大学硕士学位论文工作站2台、数据服务器1台、综合应用服务器1台，单台服务器功耗达到1200W，相比于之前采用的工控机(功耗在350．400W左右)，功耗大幅增加，这就对站用UPS逆变电源及直流电源产生了较大影响，经负荷计算，考虑到UPS逆变装置的经济运行(最佳工作状态负载为其容量的70％～80％)，1200x6+0．7=10．28KW，需选用10KVA逆变电源及300Ah蓄电池组，根据规程规定，当蓄电池的容量在200Ah以上时应设专用的蓄电池室，采用组架安装方式布置于专用蓄电池室内。在此案例中，工程的投资大大增加了，因此对站控层二次设备进行合理的整合是建设无人值守智能变电站必须考虑的问题。在哈尔滨新城区66KV无人值守智能变电站中，采用常规一次设备和智能组件的方式实现一次设备智能化，将将智能设备按间隔配置。系统能够通过合并单元、智能终端采集一次设备状态信息，即合并单元应能接收常规电流、电压互感器模拟数据，实现就地采样数字化后，采样值的信息直接共享；同时开关设备的智能终端采集GIS气室内的SF6气体压力、断路器、隔离开关位置信号、电源断线以及压力低闭锁和报警等信息，采用GOOSE报文传输L，J。同时，变电站通过优化保护类装置共用一个保护级次二次绕组的测量和计量，且共用一个计量级次二次绕组进行电流互感器二次绕组数量优化；站内66kV线路间隔的二次绕组数量由常规变电站的5个较少到3个，这样能有效降低互感器的高度，减小了互感器的体积，改善了绝缘特性，并减小制造安装难度，从而zkq20160323减小变电站占地面积，显著提高经济效益。根据国家电网公司的《智能变电站一体化监控系统建设技术规范》要求，结合哈尔滨电网的实际情况，因此对哈尔滨新城区66KV无人值守智能变电站的站控层设备进行了以下的集成优化：1)由于66kV变电站监控采集的信息点数较少，并且根据目前的状态参量配置，综合应用服务器管理的状态监测数据量也较小，因此本变电站在安全I区配置监控主机2台，数据服务器1台，监控主机集成操作员站、防误工作站、工程师站、保护及故障信息子站管理功能；安全II区配置综合应用服务器1台，整合状态监测系统主机、智能辅助控制系统主机功能。对以上设置的变电站I、II区各功能管理单元进行有效整合，从而降低对站控层设备的投资；在另一方面，也可以降低一体化电源设备蓄电池组及UPS逆变电源的容量选择，节省了专用的蓄电池室建设空间，综合节约工程造价10％。2)本变电站结合国家电网公司“大运行、大检修、调控一体、运维一体”的设计理念，以国家电网公司《智能变电站一体化监控系统建设技术规范》、《国家电网公司2011年新建变电站设计补充规定》、《标准配送式智能变电站建设技术导则》等要求为设计依据，配置1套计算机监控系统用来实现变电站远动通信、变电所运行监视和控制操作：①站控层网络采用双星型冗余配置，即站控层网络13万方数据 华北电力大学i咦士学位论文设备需要配置工业级网络交换机2台；②不配置间隔层网络，保护、测控等装置信息直接上传站控层网络；@66kV电压等级过程层GOOSE信息按单网配置，保护采样值和跳闸信息采用点对点方式传输，其它非保护信息(保护失灵启动、闭锁调压、闭锁备投、跨间隔电气闭锁等)采用网络方式传输；④不在10kV电压等级侧配置过程层网络。2．4本章小结智能变电站的智能化是以安全、稳定为前提，在设计中，基本框架结构理论仍需要更多思考和创新，特别是在实地考察中，诸多因素会制约变电站的建设，所以应该在设计理念上应用更多较为灵活并且使用的观点来验证最后所取得的成果，最后可以转化为未来设计的参考标准。本章主要首先根据国家电网的规范手册和行业相关文件提出了无人值守智能变电站的建设原则，然后基于以上原则从变电站总体布置框架和“二次系统模块化”两个不同角度出发提出无人值守智能变电站的设计思路，并进一步就无人值守智能变电站各个模块提出具体的实现思路。zkq2016032314万方数据 华北电力大学硕士学位论文第3章无人值守智能变电站一次系统研究一次设备的智能化设计是我国科技发展水平的充分体现，它将计算机技术与电力技术相结合，因此在哈尔滨的新城区建设66KV无人值守智能变电站，除了要考虑一次系统的接线方式和布置方式，还要考虑变电一次设备智能化的实现。智能化的一次设备必须包括以下的功能：能够测量电网中的电流、电压信息；自动调节电网参数；自动反馈电网中出现的问题并及时处理问题等功能。因此，设计智能化一次设备，能够提高电网工作效率并且降低维护费用，达到供电安全、方便、环保的目的【圳。本章主要根据哈尔滨新城区的经济发展概况和电力需求，设计了66kV无人值守智能变电站的一次电气接线图，并对该变电站的近景和远景容量做了规划。然后就该接线图对主要的电气设备进行了选型。最后对如何进行一次设备的智能化提出了具体的实现方案和集成制造方案。3．1一次系统总体设计zkq201603233．1．1一次系统设计思路按照国家电网公司标准配送式智能变电站建设推行的“标准化设计、工厂化加工、装配式建设”规定，哈尔滨新城区66kV无人值守智能变电将采用常规一次设备加装合并单元、智能终端完成66kV智能化变电站的设计方案。按照城市规划，在新规划区内的变电站从勘察设计阶段就要与城区规划紧密结合，各个必要的环节需要仔细考虑，例如供排水、道路、防护网等，这些因素都会影响变电站未来安全稳定运行，因此变电站设计需要综合考虑多方面因素，以得到投入运行后的最佳效果。因此，根据第二章的内容，本变电站设计方案按照“两型一化”要求，优化站区规划、总平面布置、进线道路、电缆及光缆路径，要突出了工业化设施理念，并根据国家电网公司标准配送式智能变电站建设大力推行“标准化设计、工厂化加工、装配式建设”的重要规定，采用了常规一次设备加装合并单元、智能终端完成无人值守智能变电站的设计方案。15万方数据 华北电力大学硕士学位论文3．1．2一次系统设计要求哈尔滨新城区——利民经济开发区经济和社会发展近年来迅猛发展，2008年，全区生产总值129．6亿元，同比增长12．1％；2009年实现地区生产总值159．9亿元，同比增长18．2％；2010年实现地区生产总值183．09亿元，同比增长14．5％。新城区的经济发展战略目标和区内经济发展主要历史数据如表3．1和表3．2所示。表3-1区内经济发展战略目标zkq20160323根据上述表格中的数据，为解决经济技术开发区供电需求，提高新城区电网的供电可靠性，新建的66kV变电站应该满足的容量要求为：本期2霉50MVA，远期3*50MVA，电源来自220kV利民变电站。3．1．3一次系统接线方案根据以上讨论，最后确定在哈尔滨新城区66kV无人值守中采用以下的一次系统主接线：66kV：采用单母线分段接线形式，本期2回架空进线，预留远期第3回电缆进线10kV：采用双母线分段接线形式，本期出线20回，远期40回。为满足负荷发展的供电需要，主变容量本期2x50MVA，终期3x50MVA。本变电站的一次系统电气主接线图在附录《变电图纸(1)中给出。16万方数据 华北电力大学硕士学位论文3．1。4一次系统电气设备选型电气设备的选择是变电站设计的重要内容之一。安全、可靠、经济、合理是选择电气设备的基本要求。在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，选择合适的电气设各，尽最采用新技术，节约投资电气设备的选择同时必须执行国家的相关技术经济政策，并应做到技术先进、经济合理、安全可靠、运行方便和适当的留有发展余地，以满足电力系统安全经济运行的需要。电气设备要能可靠的工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定后选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下都能保持正常运行113】。附图八和附图九分别为短路电流计算结果表主要设备选择及校验结果表。3．1．4．1主变压器的选型目前适用与66kV变电站的主变压器主要有高阻抗变压器和普通变压器配电抗器两种不同型式。为了满足变电站的安全经济运行的需要和故障时变压器的稳定工作，从以下多个方面比较两种不同变压器的运行参数。1、两种变压器年电量差值W计算。W=tAPKB2=8760*(184．5．175．28)}O．72=39575．93KWhzkq20160323取电力价格为0．51KWh，因此最后由两种变压器年电量差值导致的成本差异为：39575．93*0．51=20184元其中：W为年电量差值KWh，t为运行时间(1l／年)，APK为负载损耗差值俾K1．PK2)，B为年平均负载率2、电抗器损耗电量计算W=t△PK=8760宰13．8=120888KWh取电力价格为0．51KWh，因此最后由两种变压器电抗器差异导致的成本差异为：120888丰0．51=61652．88元将两种不同的主变压器的运行特点和运行参数列于表格3．3中进行对比。表3-3两种不同变压器运行特点和运行参数对比高阻抗变压器普通变压器配电抗器高阻抗变压器普通变压器电抗器固定成本一样65000元综上所述，若选择普通变压器配电抗器方案，初期投入增大66500万元，年电量损耗多增加(折成钱数)61652．88．20184=41468．88元；同时按主变运行3017万方数据 万方数据华北电力大学硕士学位论文年考虑，需增加投入为66500+41468．88*30=1310566．4元，且电磁污染大，故障率增大，占地增。因此，建议采用高阻抗变压器。66kV主变压器选用低损耗、检修周期较长的三相双绕组自冷式有载调压电力变压器。其型号为：SZll．50000／66±8x1．25％／10．5kV,Uk％=16，YNdll，安装有载调压开关和在线滤油装置。3．1．4．1其他主要设备选型按照正常运行时满足电力系统安全经济运行的需要，短路状态下具备热稳定和动稳定的选择原则，对其他重要电气设备进行选型，66kV和10kV侧的选定其型号如下表3-4和表3．5所示。表3．466kV侧电气设备型号(根据第2章，以下设备均为GIS设备)设备名称设备型号和参数断路器(配弹簧电动机构)隔离开关(接地带带电动机构)电流互感器电压互感器(户外油浸瓷柱电容式)避雷器(氧化锌)72．5kV,2000A,31．5kA(4s)，80kA66kV,2x600／5A,10P20／10P20／10P20／0．2S72．5蹴万66／／0石．1／／0石．1／／03．1·七y，。．2／0．5／3P96，250kV表3．510kV侧电气设备型号(高压开关柜选用中置式金属铠装移开式手车开关柜，柜内装真空断路器，直流弹簧操作机构。)设备名称设备型号和参数断路器(主变lOkV进线和分段)12kV,4000A，31．5kA断路器(10kV馈线，电容器、站用12kVl250A，31．5kA变压器回路)。接地开关JNl5—12，31．5kA电流互感器(主变二次进线)LZZBJ9-10，4000／5A，0．2S／10P20／10P20／10P20，三相电流互感器(分段)LZZBJ9—10,4000／5A，10P20／0．5／0．2S，三相电流互感器(馈线回路)LZZBJ9．10，600／5A，10P20／0．5／0．2S，两相电流互感器(电容器回路)LZZBJ9—10，400／5A，10P20／0．5／0．2S，三相电流互感器(站用变回路)LZZBJ9．10，100／5A，10P20／0．5／0．2S，两相电流互感器(零序)LXK-f80，200／1A电压互感器(带消谐)J。ZX9-10DG,万10／／历0．1／／0括．1／／03．1_尼y，。．2／0．5／6P，电压互感器(带消谐)√3／√3／√3／3700／150／150讼18 万方数据华北电力大学硕士学位论文此外，在变电站中需要加装电力电容器组，其中每段母线装设1组5MVa和1组3MVar的电力电容器组(其容量按主变压器容量的16％配置)。电容器组串接5％干式空芯串联电抗器，分别接在第1、II段母线上，接线方式为单星形接线，电容器组选用无重燃的真空断路器进行投切。变电站中的站用变选用1200／10．5．200／0．4型干式接地变压器兼做站用变，接线组别为Znynll，设备二次侧容量为200kVA，其高压中性点接消弧线圈。对于变电站的避雷器需要配置相关的绝缘配合，国家对其装置配合有相关文件和原则性标准。将按国家文件选择不同避雷器的绝缘配合型号，并列于下表3．6中。表3．5电气设备绝缘配合型号当前，电力系统庞大复杂，大电网运行严密有序，发电—输电一变电一配电完成过程中，设备的选型、主接线等环节会对整个电网稳定运行产生影响。因此，在变电站整体规划方面，要着眼于未来，不能局限在小范围的供电系统，不能单一强调灵活和经济，要从大局出发，设计最适合本区域电网的变电站。在相关设备的选择上一定要科学合理，根据不同的需求选择出最合适的设备，保证变电站的正常供电。3．2一次系统智能化实现3．2．1一次系统智能化设备概述智能化的一次设备是智能变电站的重要标志，是智能变电站的重要组成部分，是变电站实现“自动化、互动化、信息化”的关键设备。目前，这些智能设备由“高压设备加智能组件”的模式组成。其中，智能组件包含保护单元、测量单元、计量单元、控制单元、通信单元和检测单元等。智能组件的概念相对比较灵活，可以分散化(一个组件一个功能)，也可以集成化(一个组件几个功能)；安装方式是既可以外置，也可以采取内嵌的方式。智能组件的构成，包含了传统间隔层的设备，其灵活的配置方式符合现状与未来的发展。高压设备与智能组件之间、各19 万方数据华北电力大学硕士学位论文智能单元之间相对关系的演变以及功能上的演变形成了智能高压设备发展的三个阶段。一次设备智能化演变趋势如图3-1所示【10-111。目前设备组成未来设备组成高压设备智能组件(§H静#置)卜＼智能组件(叫讹)八智能设备／∥控计涓状检保控计涓状橙保制量态测护制量态测护装蓝装籍装籍装监置湖星鐾謦瞽涮蟹曙一一’N苫r图3-1一次设备智能化演变3．2．2一次系统智能化框架结构根据对智能化一次设备性能的了解，在此基础上，利用变电站设计规范和标准内容的要求，以及设计目的和智能化一次设备的具体作用，选择符合标准的智能化一次设备进行组合，使之发挥理想作用【81。对于智能化一次设备结构如图3．2所示。 万方数据华北电力大学硕士学位论文图3-2智能一次设备的框架由图可知：该智能化一次设备是由传统设备与感应器进行组合，在传统设备发挥自身作用的同时，通过传感器将电网中的信息加装在一次设备上的互感器和传感器上，使之来完成采集；智能组件提供信息处理、通信和执行等基础性服务，是智能单元的应用平台；智能单元具有计算、处理、分析和决策的能力，是一种具体智能化技术的应用终端。智能一次设备一个重要特点是一次设备的组成构件可以相互拆卸，或者为了使一次设备性能满足电网供电要求，可以对其中的一部分组件进行替换，方便了一次设备的组成，并且对于设备组件可以进行重复使用，节约了原材料的消耗。当电网电路中出现问题，对于集成型一次设备的检修十分困难，而替换集成型一次设备的花费也十分高昂，而智能一次设备则可以拆取各部分组件进行检查，发现问题只需要替换或者维修一部分组件，便能够使一次设备恢复正常，因此，智能一次设备更便于电网供电操作I引。电器接口和地线接口均用于保护一次设备，当电网出现问题时，能够使得一次设备避免危害。3．2．3一次系统智能化工作原理智能一次设备主要是在传统电力设备的基础上融入计算机特征，对于电网中的信息进行搜集并且处理分析信息数据，将抽象的数据转化为电网中的具体运行21 万方数据华北电力大学硕士学位论文状态，其主要原理如图3．3所示。传虑器设备传感槲上层数据专项数据接口互掀捂1．1J处理1ll智能单元舻1捆能单元为}习捆能单元拶习智能单元铲钏增佬单元井q分析1分析1分析||分析I1．l块策动作操作信号发布图3．3智能组件工作原理一次系统的设备智能化工作原理如下。第一步是信息采集过程：信息采集是通过一次设备将电网中的电流或者电压变化量转化为数字信号传入一次设备中的信息搜集系统中，信息搜集系统内部结构包括信息互感器和网络两个部分，互感器能够对电网中的变化产生信号，再通过网络接口传输信息数据。第二步：当信息搜集系统搜集到电网中的电力信息后，则通过智能一次设备对搜集到的信息进行分析处理。智能一次设备能够通过内部的数据处理系统对传输来的电网数据进行运算分析，得出计算结果，并将结果与实际运行状态参数对比分析，得到最终处理结果再输出。智能一次设备的信息采集如图示3．4。智能一次设备是由各种不同功能的传统设备进行组合而成的，通过智能一次设备的功能需求不同，其组成方式与设备选择也可以依照具体情况而定。例如，一些电网要求智能一次设备可以对信息处理能力高，而还有一些电网要求多个智能一次设备组合进行智能调控，并且每个智能一次设备的工作状态互不影响，即使其中一个不能正常运行，其余设备依然能够支撑电网工作18J。 万方数据华北电力大学硕士学位论文图3．4智能一次设备的信息采集3．2．4一次系统智能化设备配置方案智能一次设备的配置方案主要在于智能组件对一次设备本体的对应配置关系，下面就二者的配置关系进行方案分析。智能组件的配置存在以下两个方案可供选择：(1)方案一：1：1配置智能单元只负责控制对应的一个一次设备，而每台一次设备只配备一个智能组件，进行个体的信息采集、分析处理、决策动作过程。该方案的优点是满足智能化一次设备的发展要求，符合智能变电站一次设备与智能单元的模块合并的发展方向和生产趋势。该方案的缺点是耗费较大，而对于隔离开关等简单一次设备也没有进行独立一一配置的必要，同时本方案将使得现有变电站的智能变电站改造工程复杂。因此，本方案较为适合重要一次设备的智能化设计。对于结构和操作都较为简单的隔离开关而言，配置本方案则显得不够经济。由于现有的智能一次设备尚处于研发过程中，因此，方案1比较适合未来的新建智能变电站，不太适合当前变电站的智能化改造工程。23 万方数据华北电力大学硕士学位论文(2)方案--：1：N配置一个智能组件负责对应多个一次设备的信息采集、分析处理和决策动作工作；按主接线的各线路进行配置本方案，也可按主接线的间隔配置本方案【引。即一个智能组件管理同一线路的所有一次设备本体，一个智能组件管理同一间隔的所有一次设备本体。该方案的优点是本方案是为了满足更经济的发展一次设备智能化的需求；同时，在网络传输上，共用一个智能单元，在上层网络会减少数据量的交换，减轻网络负担。该方案的缺点是若按照本方案进行集成模式发展制造该类设备，设备整体会过于庞大，影响检修作业和调整主接线的灵活性。进行分离模式发展，有可能导致智能一次设备的内部接线十分复杂。同时，目前的智能组件资源匮乏，有可能导致工作量过负荷的情况。因此，本方案适合较为重要的一次设备智能化设计，较为经济。但是设计出来的智能一次设备，内部结构较为复杂，不利于检修的灵活调整，智能单元大量工作对可靠性有一定隐患。3．2．5一次系统智能化设备的集成制造智能一次设备的组合方案直接决定智能一次设备的性能，对于智能一次设备制造集成性的分析研究可以以GIS配电装置和互感器的组合模式为例进行讨论研究。GIS配电装置是对变电站中除变压器以外的所有装置集合为一体，该组合体成为GIS配电装置。其具有密闭性能强，内部设备运行安全，不需维修等特点。由于GIS配电装置是将各设备组合为一个整体，因此在空间结构上大大节约了变电站的面积，将变电站对于城市发展用地的占用控制在最小值，促进城市建设与发展。将GIS配电设备和互感器相结合，组合方案不同，产生的结果也不同。方案一：GIS配电装置与互感器整合安装GIS外壳内部，其优点是GIS外壳能够对互感器起到良好的保护作用，防止互感器遭受外界环境影响，缺点是互感器检修困难。方案二：互感器位于GIS配电装置外壳外部，这样做的目的是使互感器与地面连接，确保电路设备安全性18J。如图3．5所示。GIS配电装置和互感器二者共同作用，互感器将配电器产生的电流或者电压传入互感器内进行分析处理，将电压或者电流转变为符合标准的电压或电流值。24 万方数据华北电力大学硕士学位论文图3．5G]S#F组合式电流互感器整体安装GIS配电装置和互感器二者共同作用，互感器将配电器产生的电流或者电压传入互感器内进行分析处理，将电压或者电流转变为符合标准的电压或电流值。基于现阶段我国供电需求量大，而土地面积稀缺，不能建设过多或者占地面积过大的变电站，而且由于工作人员的缺乏，对于电力设备运行维护和检查不能及时进行等原因，选择GIS配电装置是符合我国国情的最佳方案。因为GIS配电装置组合安装简单快捷，减少施工周期，占地小，节约土地资源等，尤其在设备运行过程中，因GIS配电装置超高的安全性能，使得运行检修工作不需要频繁进行，当出现问题时，可以直接替换装置进行解决，缩短了维修时间，确保供电连续。GIS配电装置具有很多优势，下面对其优势进行具体分析介绍：第一，由于GIS本身体积较小，选择GIS作为智能一次设备中的一部分，可以缩小智能一次设备的体积，进而减小变电站的占地面积。由于我国国土资源紧张，昂贵的土地价格是变电站建设的重要成本之一，因此，减小变电站占地面积能够降低生产投入资金，同时对于保护土地资源，减少对周围环境的破坏也有很大的作用。第二，GIS配电装置具有密闭性，可以将变电站的设备与周围环境相隔离，利用其密闭性，确保了电力设备的运行安全。由于电力设备对于天气、周围环境的限制条件较多，不利于长时间暴露于外界，并且设备暴露在自然环境中，一旦出现电力泄露等问题，如果不能及时发现可能造成人员的伤亡。因此，为电力设备提供一个密闭的环境，对于设备的日常维护和人身安全问题都能够得到保障，也大大降低了设备维修的资金比重。第三，GIS配电设备中开关的选用是在对传统电力开关存在的优缺点进行总结分析的基础上，采用最先进的触指行开关设备，使得开关触碰更加灵活，避免 万方数据华北电力大学硕士学位论文了传统高压开关不宜操作，遇到雨水容易生锈等缺点。新型开关外表层涂料选用的是目前绝缘性最好的材料，使人员操作过程中更加安全方便，对于高压电路电流电压过大导致的开关发热容易产生形变等问题，也通过在开关表面加设玻璃布降低传热性能而解决，使开关温度维持在一定范围内。GIS配电设备制造所用的材料是铝，通过高温方式将设备表面焊接起来，使得设备密闭性大大提高，避免设备出现漏气漏水等现象，也为内部设备的运行提供了良好的条件，在干燥缺氧的条件中，易于设备维护和长久运行。通常状态下，高压开关容易进入水汽，而水汽进入过多则会影响开关的工作性能，因此，需要借助多种途径将高压开关中的水汽除去或者控制在一定范围内，主要控制措施包括：①放置干燥剂，将高压开关内的水汽吸附在干燥剂中加以除去，需要定期更换干燥剂，确保干燥剂吸附剂量能够达到水汽去除标准；②在高压开关组装前对各部分结构进行干燥化处理，确保彻底干燥后在在相对干燥的环境内进行组装；③空气中含有一部分水蒸气，需要将高压开关内的空气抽出，为平衡内外部气压，需在高压开关内充入氮气；④在安装过程中需要遵照安装标准，确保安装过程中没有水汽进入开关内，影响后期运行；GIS配电装置由于自身具有良好的密封性对于上述条件能够全部实现，因此，GIS的高压开关具有很好的安全性能【1引。第四，操作人员出现错误操作或者发生特殊事件致使开关发生变化，GIS配电装置内的开关因具有识别功能，可以做出正确的判断，避免了高压电力危险情况的发生。同时，隔断开关开启与关闭变化距离较大，且操作简便，适合人员操作。GIS配电设备电线绝缘性能好，对于环境恶劣的条件不易发生破损等，能够克服环境提供输变电功能。GIS配电设备的外壳涂抹防锈层，并且密闭性能好，不与外界进行空气和水汽的交换，为内部设备运行创造优质环境，确保设备长期安全运行。第五，GIS配电设备在变电站建设现场不需进行组合，可以直接将成品GIS配电设备整体安装与变电站内。GIS配电装置安装性能参数的设定，在生产制造厂内选取合适型号的设备进行生产和组合，其设备生产与各设备的组合都是在厂内完成，而对于配电设备的涂抹绝缘层与干燥处理也都是在厂内完成。厂家能够将成品直接运到变电站建设现场，即装即用，避免了建设现场由于专业技术不熟练导致配电设备组合错误等问题的出现，也提高了变电站建设效率，缩短了设备安装时间。26 万方数据华北电力大学硕士学位论文由于GIS配电设备安全性能好，在运行过程中出现问题的情况很少。此外，因其良好的密闭性能，正常运行情况下，内部设备不会出现生锈或者性能不良的问题，因此不需要对设备进行维护处理。一旦发生问题，配电装置整体可以进行替换，方便快捷，不会影响供电系统的工作运行。第六，GIS配电装置对于高压电路产生的电磁辐射量具有较好的防护作用，其外壳密封性能好，电磁辐射不易穿透外壳而射入周围环境中，辐射剂量远低于人体能够承受的限制，因此，在城市高压供电系统中，GIS配电设备使用较广泛，对于确保周围居民的身体健康起到主要保护。在市中心地带，可以通过在GIS配电装置外壳上绘制图案等方式美化城市面貌，使得配电装置较为突出明显，提醒市民对高压电路设备多加注意，维护人民人身安全。GIS配电设备还具有一些缺点，有待未来对此进行改进，使该装置更加经济合理。例如，GIS配电设备整体性过强，在对设备进行维修时，对于设备外壳的拆分比较困难，而且当设备部分出现问题时，不易更换部分设备，通常将整套配电设备进行更换，增加了修理费用。GIS配电装置运行安全性能很高，不同于其他配电装置，其新安装时出现故障的几率远高于以后，因此，对于GIS配电装置的后期维护不需要投入过多的人力与物力。隔离开关和盆型绝缘子的故障率最高，分别为30％及26．6％；电压互感器故障率为1．66％；断路器故障率为10％；其他元件故障率为6．74％。但整体故障率只有常规设备fl勺20％-40％t12】。由此可以看出，在新城区无人值守变电站设计中，GIS组合电气在智能变电站中充当重要角色。3．4本章小结本章根据哈尔滨新城区的经济发展概况和电力需求，设计了66kV无人值守智能变电站的一次电气接线图，即66kV采用单母线分段而10kV采用双母线分段接线形式，并对该变电站的近景和远景容量做了规划。然后就该接线图对主要的电气设备进行了选型。最后研究了一次设备的智能化的框架和原理，提出了具体的实现方案和集成制造方案。 万方数据华北电力大学硕士学位论文第4章无人值守智能变电站二次系统研究无人值守智能变电站在输配电系统中起着重要的作用，是电网系统的重要监控点。而智能变电站的二次系统是主管控制和监测的神经系统，二次回路是否合理将直接决定整个智能变电站、地区电网系统乃至大电网是否能够安全可靠地运行112l。从以往国内外的事故经验分析来看，酿成系统事故的根本原因有很多是由于变电站二次系统的回路本身具有缺陷而引起的；有些事故是因为系统故障时，因二次系统的回路不能够及时地切除故障部分引起故障扩散而造成的。因此，研究智能变电站的二次系统的合理性和正确性对变电站安全运行有着至关重要的作用。无人值守智能变电站在继电保护技术方面与传统的变电站相比，最大的改良在于取消了电缆的连接，采用网络信号传输和交换变电站电气设备的设备参数和运行参数，从而进一步分析变电站和电网的运行状态，进行控制和检测。现有的无人值守智能变电站和传统变电站在大量设备的功能划分、技术性能要求、分配与布置、检修等都有很大区别，加快了故障切除的速度，进一步提高了系统运行的安全稳定性。因此本章主要提出了二次系统的保护配置方案，包括变压器的主保护、后备保护和其他相互配合的保护，并对保护配置方案做了技术要求。然后就微机“五防”内嵌系统，交、直流一体化电源和网络通信技术在二次系统的应用提出了具体的实施方案。4．1二次系统保护配置方案4．1．1变压器主保护配置在哈尔滨新城区66kV新建无人值守智能变电站中，除了母线的保护外，其他电气设备的保护都是在一次设备中附件的智能单元中实现的。保护装置通过接受采样单元从网络中测量得到的各个电气量采样值和I／O信息，从而进行保护算法，如果发现电力系统中出现了故障，就根据定位的故障位置发跳闸命令给断路器智能单元。相应的断路器智能单元接到命令后直接跳闸。该无人值守智能变电站的变压器保护的实现方案与线路类似，在变压器智能单元中实现的保护包括：(1)带励磁涌流识别的比率制动式差动保护；(2)基于广义瞬时功率的差动保护；28 万方数据华北电力大学硕士学位论文(3)瓦斯保护：(4)距离I段和零序I段。现在对变压器的各个继电保护单元的工作原理进行详细的说明。4．1．1．1带励磁涌流识别的比率制动式差动保护变压器在空载合闸时可能会产生励磁涌流，其电流值有可能高达变压器额定电流的6．8倍。励磁涌流产生的机理如下：由于变压器是磁元件，其磁通不能突变，因此在电网电压过零的瞬间对变压器进行空载合闸，变压器铁芯中的磁通不能突变，那么将会产生一个很大暂态励磁电流来抵消电网电压过零产生的刺痛，从而形成励磁涌流。励磁涌流的特点是：直流分量成分很大，有大量高次谐波，其中二次谐波占的比例最大。因此可以利用变压器三项差动电流中的二次谐波分量识别励磁涌流，其闭锁判据如下：I嗡2>K2口p上式中的k为三相差动电流中二次谐波电流，心为二次谐波制动系数，K2、般取0．15-0．20，I。为对应的基波差动电流，闭锁方式为“或”门出口，即任何一相的涌流满足条件，就同时闭锁三相比率差动保护。比率制动式差动保护作为变压器的主保护，能反映出变压器内部相问断路故障、高压侧单相接地短路及匝问、层间断路故障；比率制动式差动保护可以采用二次谐波制动，用以躲过变压器空投时励磁涌流造成的保护误动。保护装置采用常规比率差动、励磁涌流采用二次谐波制动原理。比率差动动作判据如下：I>I．opopmtnI>I．+k《I．Ii)卯opmmr、r棚矾7当同时满足上述两个方程式差动元件动作。式中：乞为差动电流，k抽为最小差动电流，Ir为制动电流，，rm拥为最小制动电流，kr为比率制动系数。对于双绕组变压器，则有以下的公式：Iggl乞=I，^+，fIJ2=对于高低压侧为多组TA情况，先分别算出高、低压侧的相电流矢量和，29 万方数据华北电力大学硕士学位论文再按两圈变压器的公式计算差动和制动电流。4．1．1．2基于广义瞬时功率的差动保护n帕基于广义瞬时功率的差动保护是一种新型保护方式，它在差有功法的基础上，提出一种利用广义瞬时功率实现变压器保护的新原理。该原理通过消去变压器回路方程中直接体现主磁通的非线性项，构造了仅含漏电感和绕组电阻的二端网络。根据输入端口的广义瞬时功率直流分量的大小，来区分励磁涌流和内部故障电流。该原理避开了励磁涌流和铁损带来的不利影响，计算量小，易于工程实现。经仿真和动模试验验证，新原理能够快速、可靠的切除变压器内部故障，对空投轻微故障也有足够的灵敏度。该原理定义了一种广义瞬时功率，并发现正常空投的变压器吸收的广义有功功率全部消耗在绕组电阻上，所以对于两绕组三相变压器广义瞬时功率守恒的公式成立；但对于变压器空投于内部故障情况，由于变压器模型本身的内部结构参数发生了变化，广义瞬时功率守恒的公式不再成立。因此，可通过判别广义瞬时功率守恒的公式是否成立，决定保护的动作行为。变压器空载合闸后，计算广义瞬时功率守恒的公式中三相功率等式的有功功率残差值，分别定义为P1、P2和P3。若它们中的任一值大于整定的门槛值三，就判定变压器发生内部故障，保护跳闸。对于二次谐波制动判据，如果整定值取N15％(常用值)，在变压器空投于内部匝间故障的情况下，保护将延时动作，因此新原理在可靠性上优于传统的功率差动原理、波形比较原理和二次谐波制动原理。基于广义瞬时功率的差动保护通过计算变压器空投情况下，瞬时功率直流分量的大小，来判断变压器是否发生内部故障。该方法计算量小，很适合于变压器的在线监测，并能推广到三绕组变压器。不受Y／△接线方式的影响，并能有效地考虑到铁损和涌流时第1周期的充电过程，为准确判别励磁涌流和内部短路电流提供了保障。ATP仿真和动模试验结果均表明该原理在性能上明显优于传统的功率差动原理、二次谐波制动原理和波形比较原理。4．1．1．3瓦斯保护瓦斯保护是变压器内部故障的主保护，对变压器匝间和层问短路、铁芯故障、套管内部故障、绕组内部断线及绝缘劣化和油面下降等故障均能灵敏动作。当油浸式变压器的内部发生故障时，由于电弧将使绝缘材料分解并产生大量的气体，从油箱向油枕流动，其强烈程度随故障的严重程度不同而不同，反应这种气流与油流而动作的保护称为瓦斯保护，也叫气体保护。30 万方数据华北电力大学硕士学位论文在瓦斯保护继电器内，上部是一个密封的浮筒，下部是一块金属档板，两者都装有密封的水银接点。浮筒和档板可以围绕各自的轴旋转。在正常运行时，继电器内充满油，浮筒浸在油内，处于上浮位置，水银接点断开；档板则由于本身重量而下垂，其水银接点也是断开的。当变压器内部发生轻微故障时，气体产生的速度较缓慢，气体上升至储油柜途中首先积存于气体继电器的上部空间，使油面下降，浮筒随之下降而使水银接点闭合，接通延时信号，这就是所谓的“轻瓦斯”；当变压器内部发生严重故障时，则产生强烈的瓦斯气体，油箱内压力瞬时突增，产生很大的油流向油枕方向冲击，因油流冲击档板，档板克服弹簧的阻力，带动磁铁向干簧触点方向移动，使水银触点闭合，接通跳闸回路，使断路器跳闸，这就是所谓的“重瓦斯”。重瓦斯动作，立即切断与变压器连接的所有电源，从而避免事故扩大，起到保护变压器的作用。瓦斯保护是变压器的主要保护，它可以反映油箱内的一切故障。包括：油箱内的多相短路、绕组匝间短路、绕组与铁芯或与外壳间的短路、铁芯故障、油面下降或漏油、分接开关接触不良或导线焊接不良等。瓦斯保护动作迅速、灵敏可靠而且结构简单。但是它不能反映油箱外部电路(如引出线上)的故障，所以不能作为保护变压器内部故障的唯一保护装置。另外，瓦斯保护也易在一些外界因素(如地震)的干扰下误动作，因此需要与其他保护配合起来使用。4．1．1．4距离I段和零序I段离保护是反应故障点至保护安装地点之间的距离(或阻抗)。并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置。该装置的主要元件为距离(阻抗)继电器，它可根据其端子上所加的电压和电流测知保护安装处至短路点间的阻抗值，此阻抗称为继电器的测量阻抗。当短路点距保护安装处近时，其测量阻抗小，动作时间短；当短路点距保护安装处远时，其测量阻抗增大，动作时间增长，这样就保证了保护有选择性地切除故障线路。用电压与电流的比值(最IJN抗)构成的继电保护，又称阻抗保护，阻抗元件的阻抗值是接入该元件的电压与电流的比值：U／I=Z，也就是短路点至保护安装处的阻抗值。因线路的阻抗值与距离成正比，所以叫距离保护或阻抗保护。距离保护分为接地距离保护和相间距离保护等。距离保护分的动作行为反映保护安装处到短路点距离的远近。与电流保护和电压保护相比，距离保护的性能受系统运行方式的影响较小。目前广泛采用具有三段动作范围的时限特性。三段分别称为距离保护的I、Ⅱ、IⅡ段，它们分别与电流速断、限时电流速断及过电流保护相对应。距离保护的第1段是瞬时动作的，它的保护范围为本线路全长的80"---85％；大短路电流接地系统中发生接地故障后，就有零序电流、零序电压和零序功31 万方数据华北电力大学硕士学位论文率出现，利用这些电气量构成保护接地短路的继电保护装置统称为零序保护。零序保护的整定方式和距离保护相似，其中零序一段按以下方式整定计算和配置：①躲过下一段线路出口处单相或者两相接地短路时候出现的最大零序电流。②躲开断路器三相触头不同期合闸时候所出现的最大零序电流。两者比较取最大值作为零序保护的整定值。4．1．2后备保护配置‘151本变电站的后备保护采用站域．广域后备保护的方案。在智能变电站层的站域—广域后备保护模块中实现。只需要本地信息就可以完成变电站的近后备保护，且跟电力系统运行状态无关，而与相邻元件的后备保护不用配合或者配合关系简单的保护，直接在站域级保护中就可以实现。为了在本地定值的形成，用本地的电流和电压测量值来完成相关的计算【15】。广在域后备保护中能够实现的保护功能有如下几点：(1)距离II段和距离III段；(2)零序II段和零序III段：(3)断路器失灵保护；(4)潮流转移识别；(5)只能供电回复、自动隔离故障区段等高级应用。对的以上功能进行详细说明。4．1．2．1距离II段和距离III段距离第1I段与距离第1段相似，它的保护范围应不超出下一条线路距离第1段的保护范围，并带有高出一个△t的时限以保证动作的选择性：第Ⅲ段与过电流保护相似，其起动阻抗按躲开正常运行时的负荷参量来选择，动作时限比保护范围内其他各保护的最大动作时限高出一个△t。4．1．2．2零序II段和零序III段零序II段的和零序I段的整定方式类似，它与下一段线路的一段配合，即是躲过下段线路的第一段保护范围末端接地短路时，通过本保护装置的最大零序电流。零序II段的灵敏系数要大于1．5，不满足的话要与下一段线路的II段配合，时限再抬高一个等级。而零序三段的整定方式和距离III段的整定方式类似，要满足以下的条件：①与下一段线路的三段配合；32 万方数据华北电力大学硕士学位论文②躲开下一段线路出口处相间短路时所出现的最大不平衡电流。两者比较取最大值最为Ⅲ段的整定值，零序三段的灵敏系数要大于2(近后备)；灵敏系数要大于1．5(远后备)4．1．2．3断路器失灵保护llOkV以及以上系统，输电线路、变压器、母线发生故障，保护动作切除故障时，故障元件的断路器拒切，即断路器失灵而安装的保护失灵保护首先动作于母联断路器和分段断路器断路器失灵保护是指故障电气设备的继电保护动作发出跳闸命令而断路器拒动时，利用故障设备的保护动作信息与拒动断路器的电流信息构成对断路器失灵的判别，能够以较短的时限切除同一厂站内其他有关的断路器，使停电范围限制在最小，从而保证整个电网的稳定运行，避免造成发电机、变压器等故障元件的严重烧损和电网的崩溃瓦解事故。断路器拒动是电网故障情况下又叠加断路器操作失灵的双重故障，允许适当降低其保护要求，但必须以最终能切除故障为原则。在现代高压和超高压电网中，断路器失灵保护作为一种近后备保护方式得到了普遍采用。失灵保护由电压闭锁元件、保护动作与电流判别构成的启动回路、时间元件及跳闸出口回路组成。其实现方式如下：故障相失灵的实现：按相对应的线路保护跳闸接点和失灵过流高定值都动作后，先经可整定的失灵跳本开关时间延时定值发三相跳闸命令跳本断路器，再经可整定的失灵跳相邻开关延时定值发失灵保护动作跳相邻断路器。非故障相失灵的实现：由三相跳闸输入接点保持失灵过流高定值动作元件，并且失灵过流低定值动作元件连续动作，此时输出的动作逻辑先经可整定的失灵跳本开关时间延时定值发三相跳闸命令跳本断路器，再经可整定的失灵跳相邻开关延时定值发失灵保护动作跳相邻断路器。发变三跳起动失灵回路的实现：由发、变三跳起动的失灵保护可分别经低功率因素、负序过流和零序过流三个辅助判据开放。三个辅助判据均可由整定控制字投退。输出的动作逻辑先经可整定的失灵跳本开关时问延时定值发三相跳闸命令跳本断路器，再经可整定的失灵跳相邻开关延时定值发失灵保护动作跳相邻断路器。4．1．2．4潮流转移识别当电力网络发生故障时，某条线路的切除，将引起网络拓扑结构的变化与系统潮流的重新分配，严重情况下，可能导致连锁跳闸，甚至大停电事故的发生。33 万方数据华北电力大学硕士学位论文在线路切除初期，潮流大多在输电断面内部转移，即潮流首先在切除支路和与之并行的输电通道内部转移。因此在变电站中配置智能元件，运用拓扑方法，从整个网络出发，快速识别出输电断面，并进一步运用估算出潮流转移情况。若切除线路后不会引起其他支路过载，则允许其切除；若切除后会引起新的支路过载，则要采取相应的措施，消除过载，保证整个网络的安全运行。4．1．3其他保护在本变电站中配置其它保护以配合主保护和后备保护，进而能够对整个变电站的所有电气设备起到保护作用。配置的保护有：①速断和过流保护；②熔断器保护；⑨速断及过流保护；④过压保护、欠压保护；⑤不平衡保护(不平衡电压保护、分相差压保护和不平衡电流保护)。4．1．4保护技术要求根据现有国家电网公司的规定和其他行业相关规范文件，在本变电站中配置的各种保护要满足以下的技术要求：(1)计算机继电保护硬件和软件条件允许的情况下提高数据采样率的采样的值电流差动保护的提高十分有利。增加采样率可以减少采样值的电流差动，达到保护边界地区的目的，与此同时保护出口速度一致。(2)由于线路主保护采用光差保护和暂态量保护，每个保护单元需要有提取高频分量的能力。这就要求互感器不仅能采集工频量，还能够采集高频分量。于是不能采用罗氏线圈的互感器，因为其对高频分量有积分作用，将高频分量消去。并且由奈奎斯特定理可以看出，其对采样率要求比较高。(3)无论是线路差动，变压器差动还是母线差动，都对采样同步的要求较高，要求采样数据能实时传送；样品通过同步GPS／=IL统一对网络和网络本身的时钟解决方案。(4)分布式母线保护站，同时获取所有间隔信息，交换大量的数据通过一个进程开关，要求主数据接口模块都有一个较大的高速数据缓存空间和强大的数据处理能力；主站故障将对整个母线保护产生影响，对主站的可靠性要求较高。(5)可以通过网络交换机实时传送采集到的数据，以此来实现实时数据的及时交换，此种方式可以实现远程命令跳闸功能，可以预先设置命令的优先级别，34 万方数据华北电力大学硕士学位论文通过此种方式以支持虚拟局域网(VLAr,0来满足IEC61850．9_-2采样值的实时性【16】4．2微机“五防’’内嵌系统微机防误装置能有效地减少电力系统恶性误操作事故，保护电气设备安全、人身安全的装置，因此，随着电气设备操作方式的变化以及电力设备的技术进步，也给防止电气误操作的实现方式提出新的要求。目前变电站综合防误操作方案实在站内配置是独立五防系统的微机监测系统和电气锁定电路的时间间隔来实现防误操作。微机“五防”指的是防止误分，误合开关，防止带电拉负荷、合隔离刀闸，防止带电挂(合)接地线(隔离开关)，防止带接地线(接地刀闸)合开关(隔离刀闸)，防止误入带电间隔。微机五防系统结构包括了防误主机(选)、智能网络控制器、智能防误控制器、智能电脑钥匙、通讯充电管理器、防误锁具等。它的工作原理是将智能防误锁具安装在智能化设备上通过电气方式闭锁；将普通防误锁具安装在手动设备上．通过机械方式闭锁。微机“五防”系统特点的特点是模块化安装：支持多种通讯协议：支持组屏安装：支持监控防误一体化：支持在线式闭锁和离线式闭锁的混合操作。但是目前来看微机“五防”系统和监测控制系统的完全独立增加了变电站建设的投资成本，而且监测系统的功能已经能够实现防误闭锁功能，在一定程度上浪费了资源。且设置独立的微机“五防”系统需将遥控闭锁设备下放到配电装置，系统接线距离远，范围大，对系统的可靠性有一定的影响。在数字化变电站中，采用面向对象统一建模，信息统一采集，具备完善的间隔联锁功能，联锁逻辑可以灵活方便地离线组态，为将微机防误功能完全内嵌于变电站自动化系统提供了技术应用的基础，并带来运行、维护上的方便，并且具有以下明显的有点(1)高效、可靠的通信网络，为取消专用五防工作站提供了技术支持，简化设备配置，节省设备投资。(2)智能控制装置系统的互操作功能，取消了单元电器比较复杂的接线工作，可以实行当前本地操作，实现单元工作的闭锁，这样就不需要电器的中转，极大的减少了工作量。从以上陈述可以得出，在变电站自动化系统中内嵌微机防护动能，取消单元电器硬接线，只使用当前锁具，不配置五防后台，基于GOOSE网的间隔来实现间隔闭锁11酬。在整合后取消独立防防误操作的微机系统，极大地提高了操作效率，减少了维护工作量。35 万方数据华北电力大学硕士学位论文4．3交、直流一体化电源的应用4．3．1传统站用电源现状分析在常规变电站电源供应到交流、直流、UPS、电信电力系统和其他的、分散的单个子系统之间的独立组屏，由不同供应商的生产、安装、调试相关设备，并且分配不同的电源系统管理的专业人员。这种现有模式存在的主要以下的问题：(1)站内服务自动化程度较低。由不同供应商提供的子系统通信协议一般不兼容，实现网络管理比较难，系统缺乏综合数据分析平台、限制管理效率的提高；(2)与现有的智能变电站相比，经济效益不高。不能从总体上来整合站内电源资源，大大增加了单次投资总额；(3)安装和服务的协调更加困难。由于存在行业利益的差异，所以个别供应商使安装和服务协调的困难增加；(4臊作和维修不方便。站内的设备都有相应的操作人员来进行维修，但是人员的调配又不是统一管理，所以就造成了工作人员的局部化，由于存在以上的缺点，导致传统变电站在管理上遇到了很大的困难，整个系统的整体性遭到了一定的破坏，可靠性相应就会降低【17J。4．3．2变电站交、直流一体化电源的实现方案由于变电站一体化系统是将直流、交流、逆变、通信电源作为～个整体，它是基于实际问题和当前的发展现状提出站内电力系统的解决方案。采用该方案可以使得变电站交、直流作为一个整体进行运行和管理，因此可以大大提升变电站的可靠性。在无人值守智能变电站中应用交、直流一体化电源能够给变电站带来以下的的优点：(1)实现站内电力统网络智能平台的开发。在一个平台上为整个交流和直流电源系统、电源逆变系统实行通信监测和分析，实现由不同供应商造成对每个单独的电源通信协议的兼容性问题得到解决，增加整个系统的网络和智能化程度；(2)提高站内电源综合自动化应用的水平。实现站内电力资源的统一调动、设备检测与维修、设备应用的统一时间安排以及系统控制的自动化；(3)建立站内电力一体化机制。优化系统体系结构，实现专业的站内资源共．．．L早；(4)提高站内电源管理的水平【l川。应用一个完整的管理系统，全盘管理所有设备和人员，完成设备和人员的统一调配，最大化的利用资源，实现工作人员的现代化管理。36 万方数据华北电力大学硕士学位论文4．4网络和通信技术的应用变电站自动化系统由功能逻辑上来说，由间隔层、站控层和过程层三个部分组成。其中过程层控制图层根据电压等级进行组网，不同的数据按相应的电压等级实现主变压器和过程层网络的接通。双配置的两个设置保护，其信息输入和输出过程应完全独立；为单个设置配置的保护装置，通过两个不同的数据接口控制器访问两个设置不同进程的过程层网络，以确保在设置的网络出现故障时，仍然可以正常运行。通过相关的网络设备，间隔层网络通过与本地网络和其他间隔网络之间通过数据交换实现传输GOOSE报文、MMS报文的相关功能；过程层网络通过相关的网络设备完成时间间隔层和过程层设备和间隔层设备之间以及过程层设备的数据通信；可以实现GOOSE报文、SV报文的传输；66kV直接采用保护及安全装置有间隔3个或更多的设备来接收SV当前邮件，其网络采用星形单网结构；桥交交界处，线变压器接线66kV变电站，SV报文、GOOSE报文在网络传输上可以采用点对点的方式；过程层网络如果采用35kV(10kV)的电压就不能实现相关设备的独立配置，过程层网络可以实现传输GOOSE报文的功能。4．5本章小结智能化变电站建设作为当前的智能电网建设的基础，不仅是核心智能电网的发展核心，也起着非常重要的支撑作用，所以对于当前的智能变电站二次系统，应基于他们的持续改进和升级为设计目的，从而使其功能得以有效发挥，确保电网的安全稳定运行。因此本章提出了二次系统的保护配置方案，包括变压器的主保护、后备保护和其他相互配合的保护，并对保护配置方案做了技术要求。然后就微机“五防”内嵌系统，交、直流一体化电源和网络通信技术三个方面对二次系统智能化的实现提出了具体的实施方案。37 万方数据华北电力大学硕士学位论文第5章智能化变电站工程建设和高级应用实现由于随着电子信息技术和网络通信技术的快速更新发展，变电站逐渐全面实现自动化，这为无人值守智能变电站的实现提供了可能性。然而如何在东北高寒地区建设无人值守智能化变电站，已经成了近年来研究课题的热门。在低温下，户外设备的传动机构能否实现灵活性、安全性、稳定性和可靠性，保证变电站良好的运行状况；在变电站设备运行中，如何应对70摄氏度的温差变化，以防止建筑物和设备在热胀冷缩情况下降低使用寿命，都是在东北高寒地区建设无人值守智能化变电站时必须面临的艰巨挑战。同时无人值守智能变电站站运行和远程调度由监控中心(控制中心)来完成，单项、个人的操作由基本的自动化设备完成，而复杂的、涉及到遥远的调度(控制)中心控制系统运行的操作由控制中心完成。这样就对变电站能否实现各种高级应用，变配电系统能否进行现代化运行管理提出了更高的要求。因此本章主要结合东北高寒地区的气候条件和哈尔滨新城区的地质条件，对哈尔滨新城区66kV无人值守智能变电站的工程建设就其站区规划，总平面布置和电气平面布置提出了相关建设原则，且对变电站自动化系统的高级应用功能如何实现提出了具体细则。5．1工程建设规划5．1．1工程建设总体概况根据城市规划，哈尔滨新城区66kV新建无人值守智能变电站供电区域范围包括：世纪大道以南、绕城高速以北、利民大道以东、松浦大道以西的合围区域。因此选择、3站址占地东西向长46米，南北向宽63米。从北侧引入(轴承路)变电站66kV本期的两回架空进线，在变电站西侧经电缆隧道引出(天津大街)10KV的电缆出线。由西侧进入进站道路，站址大门朝向西侧。在本变电站设计方案中，配送式变电站的送电范围包括：采用在预制舱式组合二次设备，既将保护、监控、通讯等站内所有二次设备布置在预制舱内，采用2台预制舱，预制舱的标准规格为：12．192m"2，38m*2．350m。为使预制舱能够适应东北寒地地区，预制舱壳体加装保温材料，在预制舱内设壁挂式电暖气及配置相应容量的工业空调；预制舱与合并单元、智能终端之间实现即插即用；采用装配式围墙与电缆沟。附图十为二次设备预制舱平面布置图3R 万方数据华北电力大学硕士学位论文建设标准配送式智能变电站，有利于提高智能化变电站技术水平，提供工程安全和工艺质量，降低全寿命周期成本，既实现安全可靠、技术先进、节约环保、节地节资。5．1．2站区规划和总平面布置按照城市规划，在新规划区内的变电站从勘察设计阶段就要与城区规划紧密结合，因此本变电站各个必要的环节不能简化了事，例如供排水、道路、防护网等，这些工程建设因素都会影响变电站未来的安全稳定运行。因此变电站设计需要综合考虑多方面因素，以得到投入运行后的最佳效果。本变电变电站设计方案按照“两型一化”要求，优化站区规划、总平面布置、进线道路、电缆及光缆路径，突出了工业化设施理念，根据国家电网公司标准配送式智能变电站建设大力推行“标准化设计、工厂化加工、装配式建设”的重要举措，采用了常规一次设备加装合并单元、智能终端完成了智能化变电站设计方案。具体的施工方式按照以下原则进行：(1)站区规划、出线走廊规划。经过对经济开发区的规划研究和现场勘查情况，新建的66kV变电站，位于规划内轴承路与天津大街的交叉处，正大饲料北侧。所选站址在交通上便利，并且靠近所供电区域的负荷中心，地理位置上比较开阔，各个方向的地形起伏不大，66kV架空进线路径顺畅，10kV电缆出线也很顺畅，在地理环境、经济运行等方面满足建站条件11引。66kV变电站占地面积3008平方米。(2)总平面布置。本变电站的主要建筑物有：10kV配电装置楼，GIS联合建筑物，共2座。5．1．3配电装置及电气总平面附图二和附图三分别为主变及二次母线桥断面图和主变压器平面布置图。本变电站66kV和10kV侧的配电装置选型及布置方式如下所述：(1)66kV配电装置66kV侧采用户内GIS设备，本期两条出线采用架空出线。远期第3回出现采用电缆。本期2回与主变连接采用架空线，远期第3回与主变连接采用电缆。66kV配电装置主变构架高度10．5m，GIS出线挂线点高度10．5m。(2)10kV配电配置10kV侧的配电装置在室内采用双向排置，选用专门的材料装置电压开关，且配置真空手车式断路器。10kV线路及电容器、站用变及消弧线圈成套装置均39 万方数据华北电力大学硕士学位论文采用电缆出线，主变压器10kV侧采用封闭母线进线。10kV侧的成套并联电容器、接地变及消弧线圈成套装置布置在场区南侧生产楼一层，电容器组、接地变及消弧线圈成套装置与10kV开关柜之间采用电缆连接线。连接方式采用电缆井与穿管敷设方式。本变电站的电气总平面布置按以下方式进行布置：(1)本变电站本期2回66kVGIS组合电器电缆出线间隔，采用1200ram2电力电缆敷设至电缆终端杆1，后经2xLGJ．240架空线7．6公里架空线引至新建66kV利民2号变电站。66kV利民2号变电站本期主变压器2台，远期3台，单台容量为50MVA，66kV侧本期采用内桥接线、远期采用扩大内桥接线。在主接线的选择上采用了最合适的分线方法。十千伏出线二十回，远期出线40回。(2)变电站布置遵循“安全性、适用性、通用性、经济性”协调统一原则，对应66kV进线位置，设置场区南侧生产楼，一层布置电容器、接地变及消弧线圈成套装置；二层布置GIS。将GIS布置于生产楼二层，挂线点高10．5m，与线路终端杆距离19．5m，满足GIS进线高度要求，GIS进线挂线点设置在楼体预埋件上，节省进线构架，本期2回66kV进线采用架空，远期第3回进线采用电缆，最大限度节约GIS室面积。主变压器设置于GIS北侧，本期2回以架空线连接主变和GIS，远期第3回采用电缆连接变压器和GIS。10kV高压开关室设置于主变北侧。(3)辅助房间一层布置于场区北侧，与10kV高压开关室同楼布置为L型。二次预制舱布置于10kV高压开关室北侧临近辅助房间，便于巡视。这样的布置方式可以让66kV进线．GIS设备．主变．10kV配电设备布置为一字直线式，能使在对应进线方向综合布置设备及厂房，便于设备接线及检修需要。5．1．3基于变电站气象条件的建设原则如何在东北高寒地区建设无人值守智能化变电站，是近年来无人值守智能变电站建设的热点研究课题。在低温下，户外设备的传动机构能否实现灵活性、安全性、稳定性和可靠性，保证变电站良好的运行状况；在变电站设备运行中，如何应对70摄氏度的温差变化，以防止建筑物和设备在热胀冷缩情况下降低使用寿命，都是在东北高寒地区建设无人值守智能化变电站时必须面临的艰巨挑战。因此本文基于哈尔滨高寒地区的气候条件，对无人值守智能变电站的建设方法提出了相关的建设原则。 万方数据华北电力大学硕士学位论文5．1．3．1变电站气象概况哈尔滨新城区的气象条件具有以下的特点：(1)哈尔滨地区属中温带大陆性季风气候，而新城区——矛J民经济开发区位于哈尔滨西北部，属平原地形，冬长夏短。全年平均降水量569．1毫米，降水主要集中在6-9月，夏季占全年降水量的60％左右。哈尔滨的集中降水期为每年的7至8月，集中降雪期为每年11月至次年1月。年平均温度3．6。C。最冷的1月份，历史气温浮动为零下13．6。C至零下42．7℃，最热的7月份，历史气温上下浮动为16．3℃至37．5℃。(2)哈尔滨市春季风速最大，4,--．5月最大风速在22---"37m／s，历年最大风速为37m／s，设计基本风压：O．55kN／m2。(3)哈尔滨的水文地质及水源条件为初见水位埋深5．3．5．9m，静止水位埋深5．0．5．5m。由于规划部门确定站址所邻天津街高于百年一遇洪水位，站址的标高高于天津大街O．5米，因此，不受百年一遇洪水位的影响。5．1．3．2变电站工程建设原则根据以上给出的哈尔滨市的气象条件和地址条件，对哈尔滨新城区66kV无人值守智能变电站的工程建设提出以下的规划要求：、(1)新城区66kV变电站的建筑结构安全等级为二级，结构重要性系数为1．0，其设计使用年限为50年，建筑抗震设防类别为乙类。抗震设防烈度为6度(近震)，设计基本地震加速度值为O．059,设计地震分组为第一组。持力层为砂层在冻深范围内为冻胀土，冻胀等级为III级。(2)结合经济开发区道路的设计规划，考虑到站址位置位于利民经济区，需外运土1300立方米，购土2500立方米。考虑到场地设计要标高于城市道路。变电站站外的道路标高115．75，站址整体设计的标高116．05。(3)在变电站外设引道至城市道路，站区距城市道路约15米，引道宽约6米。道路技术等级标准选用四级公路。(4)变电站外设电缆沟，其尺寸为0．40米宽，深为0．60米，长度约48米。位置见附录中的图纸，采用新型装配式电缆沟，因此组装方便，同时在其下设砂垫层防冻胀。(5)建设变电站期间由于站址和气候条件的原因，大件电气设备的运输也需要注意，以免引起站址位置地基受损或者电气设备因气候受损。将运输车辆停放于事先确定的就位地点附近的合适位置，在车辆和就位地点间采用铁板和道木搭建起足够的支撑平台，使用液压千斤顶将大件起重，将铁轨放置于车辆和就位地点之间并形成准确的就位指向，将液压推进器安装于铁轨远离就位地点一侧，41 万方数据华北电力大学硕士学位论文利用推进器将大件向就位地点逐步移动，最终到达目标地点。最后，使用液压千斤顶将由铁板和道木搭建的支撑平台逐层撤除，完成大件就位。(6)本变电站通过分体式建筑，减少了单体建筑体积，单体建筑物分别低于3000m3，取消了消防泵房、室内外消防设备及消防水池。并通过采用分体式建筑形式，将lOkV设备均坐落于建筑物一层，减小了建筑所需荷载，降低了变电所土建工程造价。(7)因变电所用于东北严寒地区，预制仓设备应考虑保温、供暖。宜采用电暖气供暖。5．2变电站的高级功能实现5．2．1防雷系统为了使变电站的各种设施得到更好的保护，避免造成各种人为或自然灾害的损害，防雷系统显得尤为重要。除了基本的配电设施的雷电过电压保护以外，还添加以下的二次防雷系统。附图四和附图六分别为66kV进线及避雷器间隔断面图和、主变压器及主变压器进线及避雷器间隔断面图。5．2．1．1雷电过电压保护本变电站的雷电过电压保护按找以下方式配置：(1)66kV配电装置雷电过电压保护，母线上设置的金属氧化锌避雷器完成。(2)lOkV配电装置雷电过电压保护，由在电箱的内部和周围配备的避雷装置系统完成(3)高处的建筑物或其它实体周围设置了有4支避雷针联合构成全站防直击雷保护。避雷针高度为25m。5．2．1．2二次防雷系统为了设立二次防雷系统，在变电站内对室内电源及后台机通讯部分设立两级防雷系统，设立方案如下：(1)在站用变交流母线处安装第一级防雷(2)在直流屏交流电源进线处安装第二级防雷(3)为保证一级、二级防雷器依次动作，在交流屏和直流屏电缆问加装解耦器42 万方数据华北电力大学硕士学位论文(4)在后台机电源进线端(或UPS电源进线)安装第二级防雷(5)在后台机和通讯线之间安装信号避雷5．2．2继电保护系统在现有的利民220kV变电站的66kV侧现安装有母线保护装置，故障录波装置，低周减载装置，保护信息子站系统屏等系统保护设备。而本变电站按智能化变电站设计，继电保护系统及安全自动装置应满足智能化变电站《智能变电站技术导则》、《智能变电站继电保护技术规范》、《国家电网公司2011年新建变电站设计补充规定》、《智能变电站优化集成设计建设指导意见》等重要指导，因此本变电站的系统继电保护应该与传统变电站的保护设置有所不同，其满足的条件如下：(1)保护系统大取样应该合理，在遇到问题时断电系统应该直接接地实现自动化断电；(2)在主要变电的保护上要按照单一有针对的原则进行配置，后备保护与测控一体化设计；(3)保护柜上不设置打印机，由计算机监控系统后台统一打印。因此，本变电站继电保护系统的配置方案应该按以下方式进行：(1)66kV侧双回电源线每回线路两侧分别配置1套微机光纤差动保护装置，每套保护带有完整的阶段式相间距离及多段式过电流的后备保护，保护装置兼有重合闸功能。保护采用专用光纤通道，每回线路使用2芯，备用2芯，共8芯，保护装置在二次设备预制舱内组屏1面。(2)66kV内桥保装设微机内桥保护测控装置，本装置应具有两段相过流保护，组屏1面。(3)本变电站的故障录波系统采用多媒体及互联网接受的形式，实现各系统一体化，装置要求符合整个工程的需要，配置1台录波器／网络报文记录分析装置，组1面屏。(4)本变电站的低频低压减载功能由变电站监控系统实现，不设独立装置。(5)本变电站的66kV内桥及lOkV分段备自投设单独装置，66kV内桥内桥备自投组屏布置，lOkV备自投下放至开关柜内。5．2．3元件保护元件的保护能够正确动作是变电站二次系统智能化最关注的部分。因此本变电站的自动化系统中有关元件保护的功能必须按照以下的功能实现：43 万方数据华北电力大学硕士学位论文(1)相关保护机制。通过两方面同时保护，将检测和后备性进行共同设计和完善。(2)变动机制．变动机制的主要作用是对各设备发生运行错误时，实行主动保护，防止设备被损坏。变动机制具有多功能、多层次保护特点。它的主要作用对象是电闸和辅助的断电设备。(3)线路防护机制。各类装置都使用了相对复合性质的保护机制，例如，电压方面就使用了闭锁性的过流保护机制，其中机制性还分为两层结构，分别是于本册和保护动作延时跳开变压器各侧断路器。(4)变压器过负荷保护。10kV侧装设变压器过负荷保护，保护动作于发信号。(5)非电量保护。对于变压器来说，配置方面也采用了相对电子化的自动性终端模式，通过保护机制和采集使用的方法以及主变压器状态量(气体聚集量、油温、油位、压力等)的采集，非电量保护跳各侧断路器采用电缆直接跳闸，本体智能终端布置于变压器智能组件柜内。5．2．4交、直流一体化电源系统变电站中的直流操作电源、通信电源、交流不问断电源(UPS)如果均采用独立电源，则会导致各自独立的操作电源系统重复配置蓄电池组，使一次投资增加，分散布置的设备增加了日常运行维护工作，各操作电源系统的由于不同的厂家使安装、服务等协调困难。因此本变电站需要配置交、直流一体化电源系统，其配置原则按以下的要求进行：(1)智能一体化电源系统应能够为全站交直流设备提供安全、可靠的工作电源，包括：380V陀20V交流电源、DC220V或DCl10V直流电源和DC48V通信用直流电源及电力用逆变电源。(2)智能一体化电源系统主要由ATS，充电单元，逆变电源，通信电源，蓄电池及各类监控模块组成。通信电源不单独设置蓄电池及充电设置，使用DC／DC电源模块直接挂与直流母线。逆变电源直接挂于母线对重要负荷(如：计算机监控设备，事故照明等)供电。(3)全站交流，直流，UPS，通信等电源一体化设计，一体化配置，一体化监控，通过统一的智能网络平台，实现变电站电源的集中供电和统一的监控管理，进而实现在线的状态检测。其运行工况和信息数据能通过一体化监控单元展示并转化为标准模型数据，并上传至远方电力调度控制中心。(4)一体化电源系统共享直流操作电源的蓄电池组，取消传统UPS和通信44 万方数据华北电力大学硕士学位论文电源的蓄电池组和充电单元，减少维护工作量。建立智能管理系统，减少人工操作，提高运行可靠性。各子系统即能通过本系统的检测单元独立运行监测，又能通过共享一体化监控单元实现一体化电源系统全参数透明化管理。附图十一为一体化电源系统接线图5．2．5站内通信目前，哈尔滨电网大多数变电站已实现光纤通信方式。哈尔滨城网通信工程已完成，建成了具有自愈能力的、高可靠、大容量的光纤环网。因此本变电站应该建立的通信传输网络为：(1)环网：哈东变．哈地调．正阳变．哈西变．220kV利民变(2)哈东变．66kV呼兰变由于本变电站电源由220kV利民变供给，且220kV利民变通过光纤通信方式进入城网，环网至哈调通中心，所以本变电站需建设66kV变电站至220kV利民变光缆线路及通信系统。依据哈尔滨电网通信现状，根据变电站系统接线的具体情况，为满足调度自动化和系统继电保护对通道的需求，建设66kV变电站--220kV利民变．哈西变．哈局地调主用通道；建设66kV变电站--220kV利民变．哈三厂．哈东变．哈局地调备用通道。变电站的通道建设方案如下：(1)通道组织为在新建66kV变电站一220kv利民变66kV输电线路上架设OPGW光缆，输电线路长度为9．1千米，其中架空光缆线路长度为7．6千米，地埋光缆长度为1．5千米。本次光缆芯数为24芯。该通道作为哈局调度对变电站的电力调度通道和系统继电保护光纤保护采用的通道。(2)变电站加装一套SDH155M传输设备，设备的容量为STM．1(155Mbit／s)；220kV利民变侧新增S1．1光口板2块。建设66kV变电站．220kV利民变一哈局调度155M(1+1)光通信电路。(3)变电站对哈局调度开通一对PCM复接设备，变电站配置综合配线架(24单元／16单元／200回线)1台。(4)通信48V电源取自变电站一体化电源系统，不设置独立的蓄电池组及高频开关电源。附图十三、附图十四、附图十五和附图十六分别为光缆通信现状图、光缆建设方案、哈地区传输网拓扑现况图和传输网建设方案。45 万方数据华北电力大学硕士学位论文5．2．6系统调度自动化哈尔滨供电公司调度中心调度现运行南瑞科技生产的OPEN．3000系统，该系统运行稳定，满足变电站接入条件。因此在哈尔滨新城区66kV无人值守智能变电站中应用该系统完成调度自动化相关工作。在该系统中应该能够完成以下的调度工作从而全面实现变电站的无人值守智能话：(1)新建变电站由哈尔滨供电公司调度，远动信息直接送入哈尔滨公司调度中心EMS系统及相关集控站。(2)对于系统调控来说，远动信息也有相关调控内容，而这些调控内容也遵守了相关的要求和基本规章制度：a)线路测试量：线路中的十千伏电流，母线在各级中的电压量，相关变压器的各种功率，电容器中的十千伏无效功率和无效电流，六十六干伏的线路具有一定的有效性功率和相关无效性量；b)开关量：全站事故总信号，断路器位置信号，反应系统运行状态的隔离开关、接地刀闸位置信号，继电保护及自动装置动作信号，SF6气体报警信号，主变压器本体温度及有载调压分接头位置信号；c)脉冲量：66kV线路有功电量、无功电量，主变压器低压侧有功电量、无功电量，10kV线路有功电量、10kV电容器无功电量；(3)远动通道及传输规约。变电站至哈尔滨公司调度远动信息传输采用网络和专线相结合的方式，网络方式为主，专线方式为辅，通信规约分别采用D坍634．5104、DLrr634．5101规约。(4)电能计量装置及电能量远方终端配置。线路出口分别设置0．2s级多功能电度表表，按单表配置，共2块，都有其不同的功能，其中一块能够进行远距离传输，另一块可以计算时间并且与互联网相同。变电站配置1套电表处理器，用来采集计量关口信息并向哈尔滨地调传送信息。(5)二次系统安全防护。依据深层次保护系统的保护原则，根据《电力二次系统安全防护规定》(电监会5号令)、《电力二次系统安全防护总体方案》(电监安全【2006】34号)相关指导方案文件的理论体系及实地操作的安全需求，为确保电网安全稳定运行，变电站配置纵向加密认证装置2台，设备布置在调度数据网屏内。5．2．7变电站自动化系统变电站结合国网公司“大运行、大检修、调控一体、运维一体”的设计要求和一些国家电网的最新发布的文件精神，本次的变电站设计采用了最新的技术和最46 万方数据华北电力大学硕士学位论文先进的设计理论，在设备的选择上设计者首先考察了变电站的周围环境，结合目前所有的科技，然后选择出最适合的专业设备。相信设计中的变电站如果被引用，一定能够在电力的变压及传输方面发挥最大的作用。而本变电站的多媒体中央控制系统控制着整个变电站的运作及与网络的链接，在配置其自动化系统时要满足以下几个要求：(1)变电站按无人值班考虑。(2)关键设备冗余配置，远动设备采用专用型设备。(3)实现变电站信息统一存储，提供统一规范的数据访问服务。5．2．5．1控制设备的选用基于以上的要求，本变电站站控层控制设备的选用依据以下的原则：(1)安全I区选用了起监察作用的电脑和数据收集及传输设备，监察电脑是对整个工作区和人员活动区的监控；配置数据通信网关机2台。(2)安全II区配置综合应用服务器1台，整合状态监测系统主机、智能辅助控制系统主机；配置Ⅱ区数据通信网关机1台，(3)站控层设备按远景方式考虑，配置Ⅲ／Ⅳ数据通信网关机通信1台。站控层网络采用双星型冗余配置，。其他层控制设备的选用按照以下方式进行：(1)不配置间隔层网络，保护、测控等装置信息直接上传站控层网络。(2)66kV电压等级过程层GOOSE信息按单网配置，保护采样值和跳闸信息采用点对点方式传输，其它非保护信息(保护失灵启动、闭锁调压、闭锁备投、跨间隔电气闭锁等)传输方面也使用了相关通讯方式的技术；而相关设备和相关工作层面来说，也能够达到，光接口=16口的要求，(3)10kV电压等级不配置过程层网络。5．2．5．2合并单元、智能终端配置附加在一次电气设备上的合并单元和智能终端的配置是实现变电站全面自动化的重要装置，因此这些设备的配置方式也影响了变电站自动化系统是否能够实现全部功能。合并单元和智能终端的配置按照以下方式来进行：(1)66kV线路，66kV变电站主变保护采用主后分开配置，主保护、后备保护分别取自电流互感器不同的二次绕组，为防止由于合并单元内部故障、外部失电等因素，引起变压器主后保护工作电流同时丢失，在66kV线路间隔配置合并单元2台，采用合并单元、智能终端一体化装置，不再配置单独的智能终端，合并单元能够接收常规互感器的电流、电压互感器模拟量，经数据处理后转换为47 万方数据华北电力大学硕士学位论文光纤数据点对点输出；2台合并单元均布置在就地66kV线路智能组件柜内，智能组件柜与汇控柜一体化设计。(2)66kV本期内桥接线，远期扩大内桥接线，66kV内桥间隔配置合并单元1台，集成内桥智能终端功能，设备布置在就地66kV内桥智能组件柜内。(3)PT及主变高压侧，配置智能终端，能够快速的进行电压的检测和变压工作。智能终端内部装有智能开关闸口功能的系统，布置在就地66kV内桥智能组件柜内，因此不设置单独的智能组件柜。(4)主变压器本体智能终端单套配置于主变智能控制柜内，智能控制柜分散布置场区内，靠近主变压器位置，接线方便。主变有载分接开关利用智能组件实现控制和调节功能，取消有载分接开关的独立控制回路。(5)10kV主变进线、10kV分段，以及其他设备的线路方面都会保持相对稳定状态，而对于各个设备来说，都具有一定间隔和相关配置性合并功能，使用了单元化、智能化的装备，而且也能够在终端不需要再利用配置的单独性解决，10kV侧分段保护采用常规设备，装置集成智能终端功能，能够支持以GOOSE方式接受主变保护跳合闸信息，不配置合并单元。其余间隔采用户内开关柜布置，采用常规设备，不配置智能组件。5．2．5．3一体化监控变电站实现了一体化监控才能够全面实现无人值守智能化，因此一体化监控设备必须按照以下的方式来建设：(1)对于智能性的设备来说，需要正确的使用方式和调节方式，其中也包括了顺序性，优化调节，紧急状态下的正确解决方式，和一些远程性的调节机制。(2)工作在监测状态时，必须能够现代化网络传输技术，将电网的一切信息及时的传输到控制系统中，便于工作人员及时了解变电站各设备的工作情【281。【28】卿小毅．智能变电站一体化监控系统设计方案研究．【J1．中国新技术新产品2012．18(3)对于建设智能化的变电站来说，设备要求不仅需要各方面的基础信息，而且需要手动和自动两方面的手段来达到工作方面难道规范性要求。(4)自动化数据分析及控制。总服务器能够对变电站所有设备上的信息及时的收集和处理，并自动判断不正常的数据，将可能存在的问题反馈给操作员并提出解决意见。(5)协作管理。根据一些网络接口所传输的数据，进行分析，帮助主系统更好的判断数据情况，便于对各机器的更好管理，实现变电站的全自动化。 万方数据华北电力大学硕士学位论文5．2．8深层管理只有通过降低手动设备的使用，提高自动化系统的检测性，才能更加完美的表现变电站在自动化设备方面的科技型建设。由此才能够通过国家相关要求和规章制度，达到方案中的深层次管理要求，才能够得出更加具有创新性的应用和一定的研究性。因此变电站需要实现以下的深层管理功能：(1)能够时刻了解机器运行的状态。对于不同时间段所收集的数据进行处理并将这些数据传输到更高级的主系统，使各设备系统得到更好的控制。站域分析：无功自动投切VOC、小电流接地选线、低周低压减载等取消独立装置，其功能利用变电站监控系统来实现。(2)能够实现顺序控制。由于智能变电站一次设备具有一定的自动化远程调控设备，和相关防护性要求；而相关要求和模式都利用一些自动化设备和半自动化设备模式，采用顺序控制可以大大提高操作安全性和效率。(3)多重防护功能。在对所有的数据进行分析判断后，系统要能自动的进行相关的操作，使各线路智能化的实现开闭功能，这些系统内应该有防误子系统。5．3本章小结由于国家电网公司号召建设“坚强”电网，因此无人值守智能变电站建设过程中要把诸多因素都考虑进去以提高变电站运行的安全稳定性。如何在东北高寒地区建设无人值守智能化变电站和如何实现变电站自动化系统的高级功能是能否实现真正的无人值守智能变电站的关键。因此本章主要结合东北高寒地区的气候条件和哈尔滨新城区的地质条件，对哈尔滨新城区66kV无人值守智能变电站的工程建设就其站区规划，总平面布置和电气平面布置提出了相关建设原则，且对变电站自动化系统的高级应用功能如何实现提出了具体细则。49 万方数据华北电力大学硕士学位论文6．1总结第6章总结和展望当今世界电力系统，智能变电站已经成为发展的前沿问题，多个国家和领域对其进行积极的探索，部分国家提出了适应于自身电网系统发展的智能电网技术和管理体系。我国结合电网发展的实际水平，初步对智能电网发展的发展提出了相关方面的意见和建议，建立适合大电网和区域电网发展的智能化电网体系十分必要，智能变电站的建设在大电网中具有举足轻重的地位，因此，对智能变电站设计的准确、全面性，将有利于智能电网的发展。本文明确了哈尔滨地区智能电网发展的重要意义。结合哈尔滨区域规划、能源布局特点和经济社会快速发展的需求，在区域内建立针对哈尔滨地区电网现状的区域电网智能化发展水平的变电站，从安全性、整体性、区域性对变电站进行了详细的规划设计，为坚强智能电网提供基本的技术支持和决策依据，有利于坚强智能电网自身的建设，有利于哈尔滨地区的经济持续健康发展。6．2展望智能变电站是未来变电站发展的方向和必然趋势。对于一个区域范围内的智能变电站建设，有大量工作需要去做，要经过一系列的论证过程去完成变电站的整体设计是否适应区域范围内的长远发展。本文对智能变电站的选型材料和接线方式以及调度系统进行了深入研究，对变电站在低温环境里运行状况进行了分析，指出在变电站智能化建设过程中应注意到的细节问题，对于传统的变电站自动化系统、微机保护装置以及一次设备，其技术成熟度需要在兼容综合自动化发展的基础上，实现应用上的智能化发展和难点重点技术突破，逐步达到完善。50 万方数据华北电力大学硕士学位论文致谢首先感谢我的指导老师李琳导师。李教授在我硕士毕业论文的撰写过程中，给我提供了极大的帮助和指导。本论文是在华北电力大学李琳教授的悉心指导下完成的。从论文选题、研究方向的确定，到论文写作的每个阶段，李教授多次对提出宝贵的修改意见，对几万字的论文逐字阅读，倾注了大量的心血，在这里我要向李琳教授表示衷心的感谢!在几年的研究生学习过程中，我还要特别感谢华北电力大学的各位老师、同学给予我论文建议的同事以及默默在我身后支持我的家人，谢谢大家!衷心感谢各位领导和老师，感谢他们给我创造了如此好的学习条件，谢谢他们对我在学习和生活中的指导、帮助和支持。51 万方数据华北电力大学硕士学位论文曼曼曼曼曼曼量量量量皇量量量量罾置鼍吕量am—|曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼量曼曼量曼量曼量曼量量皇量量量量量量量量量曼量量置量量置鼍舅曼曼曼曼曼曼曼曼曼蔓量量曼变电站设计图纸附图附图一、电气主接线图附图二、主变及二次母线桥断面图附图三、主变压器平面布置图附图四、66kV进线及避雷器间隔断面图附图五、66kV内桥间隔断面图附图六、主变压器及主变压器进线及避雷器间隔断面图附图七、380／220V站用电配置接线图附图八、短路电流计算结果表附图九、主要设备选择及校验结果表附图十、二次设备预制舱平面布置图附图十一、一体化电源系统接线图附图十二、变电站网络结构图附图十三、光缆通信现状图附图十四、光缆建设方案附图十五、哈地区传输网拓扑现况图附图十六、传输网建设方案52 万方数据华北电力大学硕士学位论文参考文献【1】尹卿．计算机监控系统在无人值班变电站中的应用【J】．内蒙古科技与经济，2008，(8)：156-167．【2】陈志军国内外变电站无人值守的比较与思考【J】．广东电力，2006，19(1)：35-38．【3】李陶．远程自动化控制的特点分析【J】．中小企业管理与科技，2009，25(6)：256-257．【4】马丽英，王毅敏，赵铭凯．典型110kV变电站自动化改造方案【J】．电网技术，1999，23(8)：55-57．[5】艾璐博．110kV智能变电站的设计研究【D】，山东大学．2012．【6】张慎明，黄海峰．基于IEC61970标准的电网调度自动化系统体系结构【J】．电力系统自动化，2002，26(10)：45-47，72．【7】李文升等．220kVGIS用电子式电流电压互感器在午山数字化变电站中的应用【J】．电力系统保护与控制．2010．38(16)：157．162．【8】罗理鉴等．智能变电站智能一次设备框架设计【J】．电力自动化设备，2012．31(11)：120-123．【9】窦晓波，基于IEC61850的新型数字化变电站通信网络的研究与实践【D】．东南大学，2006．【lOl卿小毅．智能变电站一体化监控系统设计方案研究【J】．中国新技术新产品．2012．18：12．13．f11】李辉等．对微波传输机房的电源更新改造【J】．通信电源技术．2009．6．【12]Kuffel．E．et．a1．Hing-voltage．Eundemnetals[M]．New．York，pergamon．press，1994．【13]张涛．船舶电气设备和导线选型研究【J】．科技创新与应用2013．27：97．【14】马静，王增平，吴劫，基于广义瞬时功率的新型变压器保护原理【J】，中国电机工程学报，2008，28(13)：79-83．【15]Naildu．Ms．et．a1．Hing-voltage．EundenmetMs[M】．New．Delhi．Tata．McGraw-Hill，publ，1982．【16]Ebb．GM，spenee．G．s，GasinsulatedtransformersforHaymarketsubstation，TransmissionandDistributionConfereneeandExhibition2002：AsiaPaeifie．正EE／PES，2002，V01．1：511-516．【17】R．BillintonandR．N．Allan．ReliabilityEvaluationofPowerSystems．PlenumPressIG]．NewYorkandLondon，1984．【18】王文章等．城市10kV配电网络结构型式的分析与比较【J】．河北工程技术高等专科学校学报．2006．12(4)：25—27【19]Sug／moto．T．Takahashi．K,Kashino．A，etal，Developmentoftheportabledecomposedgasanalyzerforgasinsulatedtransformers，ConditionMonitoringandDiagnosis[M]，2008．CMD2008．InternationalConferenceon，2008：859．863【20]蒋云霞等．变电站接地装置设计【J】．云南电力技术．2006．34：35—36【21】李猛等．变电站二次系统的改进建议【J】．电力建设，2006，27(3)：27．29【221代远哲等．信息系统风险评估在电厂二次系统安全防护项目中的应用分析【J1．电力技术，2009，8：69．72【23】崔健等．调控一体化模式在供电企业的应用分析【J】．内蒙古电力技术2012．30(1)：52—70【24]叶刚进．IEC61850标准在智能化变电站工程化应用研究【D】．华北电力大学．2012【25]SinghH，AburA．Multi-portequivalencingofexternalsystemsforsimulationofswitchingtransients[J]．PowerDelivery,IEEETransactionson，1995，10(1)：374-382【26]Abdel-RahmanM，SemlyenA，RezaIravaniM．Two—layernetworkequivalentforelectromagnetictransients[J]．PowerDelivery,IEEETransactionson，2003，18(4)：1328．133553 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