鹤岗电业局110kV纺织智能变电站设计及应用

'围内图书分类号：TM62国际图书分类号：621．3专业硕士学位论文学校代码：10079密级：公开鹤岗电业局110kV纺织智能变电站设计及应用硕士研究生：导师：寸5JⅢ：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：于健勇赵成勇教授任祥远高工工程硕士电气工程在职电气与电子工程学院2013年6月华北电力大学 ClassifiedIndex：TM62U．D．C：621．3ThesisfortheMasterDegreeDesignandApplicationofHegangElectricPowerBurear110kVFangzhiIntelligentSubstationCandidate：Supervisor：School：DateofDefence：YuJianyongProf．ZhaoChengyongSchoolofElectricalandElectronicEngineeringJune，2013Degree--Conferring--Institution：NorthChinaElectricPowerUniversity 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《鹤岗电业局1lOkV纺织智能变电站设计及应用》，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：寻侈龟日期：刈舜6月凹日华北电力大学硕士学位论文使用授权书《鹤岗电业局110kV纺织智能变电站设计及应用》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，学校可以为存在馆际合作关系的兄弟高校用户提供文献传递服务和交换服务。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“4”)：保密口，在年解密后适用本授权书不保密√作者签名：导师签名：寸1盘秀赵成碧日期：珈g年6月四日日期：劢哆年／月留日 牛北电力人学硕卜学化论文摘要智能变电站是智能电网的重要基础和支撑，是智能电网运行数据的采集源头和命令执行单元，是贯穿智能电网建设的整个过程。智能变电站对智能电网的建设具有重要意义。论文阐述了智能化一次设备新技术，重点研究主变压器的智能化，断路器的智能化、电子式互感器技术、开关柜的智能化以及一次设备状态在线监测与智能诊断新技术。一次设备的创新带动了二次技术的发展。智能化二次设备新技术重点研究网络架构和在线五防技术。结合鹤岗电业局110kV纺织变电站工程实例，完成智能变电站一次系统设计，设计主变压器容量及台数、无功补偿装置容量及组数、各电压等级出线回路数、分期建设情况、电气主接线、主要电气设备选择、短路电流计算、配电装置布置型式。完成智能变电站二次系统设计，设计变电站自动化系统、故障录波系统、调度自动化及通信系统、站用交直流一体化电源系统、全站时间同步系统、智能辅助系统综合监控平台、图像监视及安全警卫子系统、火灾自动报警及消防子系统。通过1lOkV纺织变电站工程实例总结了可供后续工程借鉴的成功经验，并对智能变电站的建设的特点、日后运行维护进行分析，最后指出智能变电站目前所存在的问题以及重点发展方向。关键词：智能变电站；智能一次设备；高级应用；网络架构 1仁北电力人学硕lj学位论文AbstractSmartsubstationiSanimportantfoundationandsupportofsmartgrid．Inthemeantime，itistheacquisitionsourceoftherundateandcommandexecutionunitofsmartgrid．Itrunsthroughthewholeprocessoftheconstructionofsmartgrids．Smartsubstationhasimportantsignificanceonconstructionofsmartgrid．Thispaperexpoundsintelligentprimaryequipmentnewtechnology．Researchfocusesonthemaintransformerofintellectualization，circuitbreakerofintellectualization，electronictransformertechnology，switchcabinetofintellectualization．primaryequipmentstatuson‘linemonitoringandintelligentdiagnosistechnology．Primaryequipmentinnovationleadstothedevelopmentofthesecondarytechnical．Intelligentsecondaryequipmentnewtechnologyfocusesonnetworkarchitectureandonlinefiveproofingtechnology．Combinedwiththetextile1lOkVsubstationengineeringexamplesofHegangelectricpowerbureau，primarysystemdesignofsmartsubstationwascompleted．Themaintransformercapacityandthenumbers，reactivepowercompensationdevicecapacityandgroupnumber,eachvoltagegradecircuitnumberofoutgoingline，stageconstruction，mainelectricalwiring，mainelectricalequipmentselection，shortcircuitcurrentcalculation，distributeequipmentarrangementtypeweredesignedrespectively．Secondarysystemdesignofsmartsubstationwascompleted．Thesubstationautomationsystem，faultwaverecordsystem，dispatchingautomationandcommunicationsystem，standingwithAC-DCintegratedpowersystem，totalstationtimesynchronizationsystem．smartauxiliarysystemcomprehensionmonitoringplatform，imagemonitoringandsecurityguardssubsystem，automaticfirealarmandfirecontrolsubsystem．environmentalmonitoringsubsystem?choiceofopticalfibercable．Throughthetextile1lOkVsubstationengineeringexamples，thesuccessfulexperienceforreferenceinthesubsequentprojectwassummarized．Inthemeantime，thecharacteristicsofsmartsubstationconstructionandoperationmaintenanceinthefuturewereanalyzed．Finally,thepresentquestionandkeydevelopmentdirectionofsmartsubstationwerepointedout．Keywords：smartsubstation，smartprimarysystem，advancedapplication，networkarchitectureII 。仁北电力人学硕Ij学位论文目录摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯IAbstract．⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．⋯．⋯．⋯．⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯．⋯．⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．⋯．⋯．⋯．⋯．⋯．II第1章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11．1课题的研究背景与意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11．2国内外研究动态⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯21．3课题的研究内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4第2章智能一次设备新技术⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯52．1智能变压器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯52．2智能断路器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯72．3电子式电流互感器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯82．4电子式电压互感器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯82．5电子式互感器数据接口⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯82．6智能开关柜⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯92．7一次设备状态在线监测与智能诊断技术⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．10第3章智能变电站网络架构和在线五防技术⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．123．1智能变电站的系统结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．123．2智能变电站站控层配置方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．133．3智能变电站间隔层配置方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．133．4智能变电站过程层配置方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．143．5智能变电站网络架构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．143．6交换机组网类型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．143．7在线五防技术⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．153．7．1在线五防组成部分⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯153．7．2在线五防原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯15第4章110kV纺织智能变电站一次设计方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．164．1前言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．164．2地理概况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．174．3系统概况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．174．4工程背景⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．184．5工程建设的必要性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．184．6负荷预测⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．184．7站址选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．19¨l 1产北电力人学帧卜学位沦文4．8接入系统方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．204．9主变压器选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2l4．9．1主变压器台数的选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2l4．9．2主变压器容量的选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2l4．9．3主变压器型式的选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2l4．10电气设备选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯224．10．1选择原则⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．224．10．2选择结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．234．11短路电流计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯244．12电气主接线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯254．13绝缘配合及过电压保护⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯254．13．1绝缘配合⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．254．13．2过电压保护⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．264．14电气总平面布置及配电装置布置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯264．14．1电气总平面布置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．264．14．2配电装置布置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．264．15无功补偿设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯264．16接地布置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯274．17站区总平面布置及交通运输⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯274．18土石方情况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯284．19消防部分⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯284．20建筑物设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯284．21构筑物设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯29第5章llOkV纺织智能变电站二次设计方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．305．1变电站自动化系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．305．2调度自动化及通信系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．315．2．1调度关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯315．2．2远动功能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯315．2．3通信功能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯325．3故障录波及网络记录分析系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．325．4一体化在线五防⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．325．5站用交直流一体化电源系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．335．6全站时间同步系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．335．7智能监测与辅助控制系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．345．7．1图像监视及安全警卫子系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯355．7．2火灾自动报警及消防子系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯35IV 1仁北电力人学侦’I：学能沦文5．7．3采暖通风了系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯365．8一体化信息平台和高级应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．365．8．1顺序控制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯365．8．2智能拓扑五防⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．365．8．3源端维护⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯365．8．4状态检修⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯365．8．5智能告警及分析决策⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯375．8．6状态监测⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯375．9光缆选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．375．10屏位布置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯375．1l保护柜要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯385．12二次设备的接地、防雷以及抗干扰⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯385．12．1接地⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．385．12．2防雷⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．385．12．3抗干扰⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．38第6章结论与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．396．1结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．396．2主要创新成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．396．3新一代智能站的探索⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一416．3．1广域控制及保护的作用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯416．3．2广域控制及保护系统的构成⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯41参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯43攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯46致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯47作者简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯48V ’仁北电力人学硕，卜学化论文第1章绪论1．1课题的研究背景与意义随着全社会对电能质量、优质服务、电力系统面临着越来越多的困难和挑战，府解决上述棘手问题的首选方案。节能减排、环境保护等要求的不断提高，发展新能源和建设智能电网已成为各国政智能电网，就是电网的智能化，也被称为“电网2．0”，它是建立在集成的、双向高速的通信网络基础上，通过比较先进的测量和传感技术、先进的控制方法、先进的设备技术以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的安全、可靠、高效、经济、环境友好以及使用安全的目标，其主要特征包括自愈、防御攻击、激励以及为满足21世纪的用户需求电能质量、启动电力市场、允许各种不同种类的发电形式的接入以及资产的优化高效运行。发展智能电网有其重要意义，具体体现在以下的几个方面：(1)具备强大优化资源配置能力。智能电网建成以后，将形成结构坚强的受端电网和送端电网，电力系统承载能力显著加强，形成“强直、强交”的特高压输电电网，实现大煤电、大水电、大核电、大规模可再生能源的远距离、跨区域、低损耗、大容量、高效率输送，区域间电力交换能力明显提升n1。(2)适应并促进清洁能源发展。电网将具备风电机组动态建模、功率的预测、低电压的穿越、有功无功的控制以及常规机组调节快速等控制机制，结合大容量的储能技术推广应用，对绿色清洁能源并网的运行控制能力显著提升，使绿色清洁能源成为更加高效、经济、可靠的能源供给方式心，。(3)具备更高的安全稳定运行水平。电网的安全稳定性和供电可靠性将大幅提升，电网各级防线之间紧密协调，具备抵御严重故障和突发性事件的能力，能够有效避免大范围连锁故障的发生，明显提高供电可靠性，减少停电损失。(4)实现电力用户与电网之间的互动。将组成智能用电互动平台，完善需求侧管理，为用户提供优质的电力服务。同时，电网可综合利用智能电能表、分布式电源、分时电价政策以及电动汽车充放电机制，有效平衡电网负荷，降低负荷峰谷差，减少电网以及电源建设成本。(5)实现高度智能化的电网调度。全面建成横向集成、纵向贯通的智能电网调度技术支持系统，实现电网在线智能预警、分析和决策，以及交直流混合电网精益化控制和各类新型发输电技术设备的高效调控。(6)实现电网资产高效利用和伞寿命周期管理。可实现电网设施伞寿命周期内的统筹管理。通过智能电网调度和需求侧管理，电网资产利用小时数大幅提升，电网资产利用效率明显提高。1 1产北电力人孑：由贞卜宁化}仑又(7)实现电网管理信息化和精益化。将形成覆盖电网各个环节的通信网络体系，实现信息运行维护综合怖管、电网数据管理、电网窄间信息服务以及调度和生产应用集成等功能，伞面实王见电网管理的精益化和信息化。(8)发挥电网基础设施增值服务潜力。在提供电力的同时，服务国家“三网融合”战略，为用户提供网络电视、社区广告、语音等集成服务，为热力、供水、燃气等行业的互动化、信息化提供平台支持，拓展及提升电网基础设施增值服务的范围和能力，有力推动智能城市的发展瞄3。(9)满足电动汽车等新型电力用户服务要求。将形成完善的电动汽车充放电配套基础设施网，满足电动汽车行业发展需要，适合用户需求，实现电动汽车与智能电网的高效互动。(10)促进电网相关产业的快速发展。电力工业属于资金密集型和技术密集型行业，具有投资大、产业链长等特点。建设智能电网，有利于促进装备制造和通信信息等行业的技术升级，为我围占领世界电力装备制造领域的制高点奠定基础。智能变电站是智能电网的重要基础和支撑，是智能电网运行数据的采集源头和命令执行单元，是贯穿智能电网建设的整个过程。智能变电站采用先进、可靠、低碳、集成、环保的智能设备，以通信平台网络化、全站信息数字化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、保护、测量、计量、控制以及监测等一些基本功能，并可根据需要支持电网实时在线分析决策、自动控制、协同互动、智能调节等高级功能，实现与相邻变电站、电网调度等互动的变电站。1．2国内外研究动态数字化变电站是变电站智能化发展过程中的第一个阶段。早在1999年，清华大学就提出了“数字电力系统”的理念，数字化变电站是以变电站的一、二次设备为数字化对象，以高速网络通信平台为基础，通过对数字化信息进行标准化，实现站内外信息共享和互操作，并以网络数据为基础，实现测量监视、保护控制、信息管理等自动化功能的变电站。其主要特征是全站信息数字化、通信平台化、信息共享标准化‘3|。2005年，国家电网公司实施“SGl86”工程，开始数字化电网和数字化变电站的框架研究和示范工程建设。在数字化变电站的基础上，光电子传感技术、计算机数据处理技术、光通信技术、光学材料技术等的实际应用，使得采用电了式互感器进行电力系统电压、电流的测量成为可能。智能变电站是变电站智能化发展过程中的第二个阶段。智能变电站基本结构模式是在IEC61850通信技术规范的基础上，按分层分布来实现变电站内智能电气设备间的信息共享和互操作性的。从整体上分为站控层、间隔层和过程层。站控层、间2 ’产北电力人予：li贞卜。予：化论文隔层的功能基本上是在原自动化系统的基础上予以扩展和加强的。而过程层主要设备由智能一次设备、合并单元、智能终端等组成，其主要功能是完成实时运行电气量的采集、设备运行状态的骼测、控制命令的执行等。2008年5月召开的特高压围际论坛大会上，国务院副总理张德江发言，中围将从实际出发积极探索符合巾围国情的智能电网发展道路。会议上，围家电网公司公布，将分三个阶段推动坚强智能电网的建设：2009年至2010年为规划试点阶段，重点开展“坚强智能电网”发展规划工作，制定技术和管理标准，开展关键技术研发和设备研制以及各环节试点工作；2011年至2015年为全面建设阶段，加快特高压电网和城乡配电网建设，初步形成智能电网运行控制和互动服务体系，关键技术和装备实现重大突破和广泛应用；2016年至2020年为引领提升阶段，全面建成统一的坚强智能电网技术和装备全面达到国际先进水平。2009年5月，国家电网公司提出立足自主创新，以统一标准、统一规划、统一建设为原则，建设以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展，具有互动化、信息化、自动化特征的统一坚强的智能电网发展目标。2010年3月在我国两会期间，温家宝总理在政府工作报告指出：“大力开发低碳技术、积极发展新能源、推广高效节能技术、可再生能源、加强智能电网建设”，首次将智能电网建设写入政府工作报告。目前，国家科技部、中国科学院、中国工程院等多个部门都专门组织进行了针对智能电网发展策略的研究工作。2011年3月1日，国家电网750kV延安洛川智能变电站成功投运，这座世界目前最高电压等级的智能变电站比引。2006年，美国IBM公司曾与全球电力专业研究机构、电力企业合作开发了“智能电网”解决方案。这个方案被形象比喻成电力系统的“中枢神经系统"，电力公司可以通过使用计量表、传感器、数字控件以及分析工具，自动监控电网，优化电网性能、防止断电、更快地恢复供电，消费者对电力使用的管理也可细化到每个联网的装置。这个可以看作智能电网最完整的一个解决方案，标志着智能电网概念的正式诞生‘71。2008年，奥巴马上任后提出的能源计划，除了已公布的计划，美国还将着重集中对每年要耗费1200亿美元的电路损耗和故障维修的电网系统进行升级换代，建立美国横跨四个时区的统一电网，发展智能电网产业，最大限度发挥美国国家电网的价值和效率，将逐步实现美国风能、太阳能、地热能的统一入网管理，伞面推进分布式能源管理，创造世界上最高的能源使用效率¨⋯。2006～2008年，欧盟依次发布了《欧洲未来电网的愿景与战略》、《战略性研究计划》、《战略部署文件》等三份战略性文件，构成了欧盟的智能电网发展战略框架。其主要成员围，英国在2009年依次发布了《英国可再生能源发展战略》和《英国低碳转型计划》两份战略性文件，德国在2010年发布了《新思路、新能源"～2020年能源政策路线图》战略性文件。3 1#北电力人学侦卜予：1讧沦文2008年，韩围发布了“绿色能源工业策略”，并推出了“韩围版智能电网”的设想。2009年，日本发布了“日本发展战略与经济增长计划”，它包括了太阳能发电并网、未来日本智能电网实证试验、电动汽车快速充电装置等与智能电网密切相关的内容。同年7月，日本电气事业联合会表示，将伞面开发“日木版智能电网”。1．3课题的研究内容(1)第二章介绍智能变电站智能化一次设备新技术，重点研究主变压器的智能化，断路器的智能化、电子式互感器技术以及电子式互感器的数据接口技术、开关柜的智能化以及一次设备状态在线jl{}测与智能诊断新技术。(2)第三章介绍智能变电站智能化二次设备新技术，重点介绍智能变电站系统配置和网络架构。(3)第四章结合鹤岗电业局110kV纺织变电站实例，完成智能变电站一次系统设计，包括主变压器容量及台数、无功补偿装置容量及组数、各电压等级出线回路数、分期建设的情况、电气主接线、主要电气设备选择、短路电流计算、配电装置布置型式。(4)第五章结合鹤岗电业局llOkV纺织变电站实例，完成智能变电站二次系统设计，包括变电站自动化系统、调度自动化及通信系统、故障录波及网络记录分析系统、站用交直流一体化电源系统、全站时间同步系统、智能辅助控制系统、高级应用、设备状态监测。(5)第六章对全文工作进行总结和展望。4 ’#北电力人学_f{贞卜学位论文2．1智能变压器第2章智能一次设备新技术在各级电网中，变压器是影响电网安伞运行的主要设备之一，变压器是价值最昂贵、事故影响最大、技术最复杂的设备，所以变压器是智能化的重要对象之一。智能变压器相对于常规变压器，主要优点体现在以下的几个方面：(1)智能化状态检测智能变压器能够实时监视变压器油的色谱，实时监测变压器的运行温度，甚至能够实时监测变压器的老化程度、机械应力所致变形以及局部放电等。智能变压器可以根据完备的内部状态检测结果优化变压器检修计划，以预防变压器内部故障以及延长变压器寿命的作用。(2)智能化运行智能变压器根据实际电力系统中的运行电压、变压器负荷等信息量自动调节变压器的运行电压，进而保持负荷电压的稳定性。智能变压器根据实际电力系统中的接地情况和变压器的运行需要，自动调节变压器的中性点接地方式，进而保证系统接地方式的稳定性。(3)智能化寿命检测智能变压器监视绝缘老化程度以及局部放电情况来推测变压器的运行寿命，智能变压器根据实际电力系统的要求，给出变压器的改造和更换时间表。智能变压器能够在智能系统环境下，通过网络和其它设备或者系统进行交互的变压器。其内部嵌入的各类传感器和执行器在智能化单元的管理操作下，保证变压器在可靠、安全、经济条件下运行。出厂时将变压器的各种特性参数和结构信息植入智能化单元，运行过程中利用传感器收集到实时信息，自动分析目前的工作状态，与其它系统实时交互信息，同时接收其它系统的相关指令和数据，调整自身的运行状态。变压器智能组件具有测量、监视和控制等基本功能，它包括测量lED、冷却装置控制lED、有载分接开关控制lED、监测功能组主lED、局部放电监测lED、油中溶解气体监测lED、铁芯接地电流监测lED、光纤绕组监测lED、非电量保护装置、电量保护装置等。智能组件内lED的集成方案根据工程实际选择配置。变压器智能组件组成的示意图见图2。l所示。 。仁北电力人学硕卜学6Y．沦文图2-1负荷管理的三种基本类型对于各种智能组件lED的功能以及技术要求分述如下。①测量lED测量lED测量参量有气体聚集量、油位、环境温度、底层油温、顶层油温、绕组热点温度测量。测量lED通过过程层网络采取GOOSE方式发送到系统的测控装置，在由系统的测控装置发送到站控层网络。②冷却装置控制lED冷却装置控制lED是从站控层或者过程层网络获取相关信息(包括环境温度、顶层油温、底层油温、负荷电流、绕组油温等)，来评估绕组热点温度，通过就地控制器来控制冷却装置，并将冷却装置的运行状态返回至冷却装置lED。控制指令包括冷6 1仁北电力人。予：帧lj导：化沦文却器启动、切换、投入和退出等。③有载分接开关控制lED有载分接开关控制lED简称为OLTClED，它从站控层网络获取数据信息(如电压、电流等有效值)，根据设定的调压控制方式，结合所获得数据信息，自动向有载调压开关执行器发出调节指令。④监测功能组主lED监测功能组设置一个主lED，它可以包括油中溶解气体监测lED、局部放电监测lED、套管监测lED等。主lED承担所有监测lED监测结果的综合分析，并与相关系统进行信息互动。⑤局部放电监测lED局部放电监测lED应在标准模拟干扰环境下最小可测不大于500pC的放电信号，最大可测不大于10000pC的放电信号。局部放电监测lED所测的放电信号强度能够反映实际放电量的变化，局部放电监测lED采用局部放电信号，并根据当前放电信号趋势、强度、等信息，对放电性缺陷是否存在严重程度做出定量评估，将“时间、故障几率”的轻量级结果信息通过过程层网络向主lED报送。监控功能组原理图见图2．2所示。2．2智能断路器图2-2监控功能组原理图在各级电网中，断路器属于机电一体化设备，也是事故频率较多的设备，所以断路器是智能化的重要对象之一。智能断路器相对于常规断路器，主要优点体现在以下的四个方面：7画；． 1产北电力人学帧卜学化沦文(1)减少断路器开断时机械磨损以及冲击力，进而提高断路器的使用寿命。(2)实现选相分闸，控制实际燃弧时间，使得断路器起弧时间控制在有利的燃弧相位角；实现选相合闸，降低合闸操作过电压，取消电阻，提高可靠性。(3)实现自适应自动重合闸，做到在短路故障开断以后，当故障消除以后才进行重合；分合闸信号通过光缆传输，节省了大量的控制电缆，提高了变电站二次系统的安全性以及可靠性。有利于二次系统状态检修的实现。(4)实现有关控制、检测、保护以及通信等高压开关设备的智能化功能。智能断路器是在现有断路器的基础上引入智能控制单元，它由调节装置、数据采集以及智能识别三个基本模块构成。调节装置模块由接收定量控制信息部件和驱动执行器组成，用来调整操动机构参数，以便改变每次操作时运动特性；数据采集模块主要由新型传感器组成，随时把电网数据以数字信号形式提供给智能识别模块，以进行处理分析；智能识别模块是智能控制单元核心，由微处理器构成微机控制系统，能根据操作前所采集到电网信息和主控制室发出操作信号，自动地识别操作时断路器所处工作状态，根据对断路器仿真分析决定出合适的分合闸运动特性，并对执行机构发出的调节信息，待调节完成后再发出分合闸信号。2．3电子式电流互感器电流互感器是将大电流按照比例换成标准小电流，以便实现保护设备、测量仪表以及自动化控制的小型化、标准化。电予式电流互感器包括有源式电流互感器和无源式电流互感器。有源式电流互感器包括罗氏线圈电流互感器和低功率电流互感器。无源式电流互感器包括磁光玻璃型电流互感器和赛格奈克型电流互感器。2．4电子式电压互感器电压互感器是将高电压按照比例换成标准电压，以便实现保护设备、测量仪表以及自动化控制的小型化、标准化。电子式电压互感器包括有源式电压互感器和无源式电压互感器。有源式电压互感器包括电容分压型电压互感器和电阻分压型电压互感器。无源式电压互感器包括普克尔效应型电压互感器和逆压电效应型电压互感。2．5电子式互感器数据接口(1)合并单元合并单元分为三个功能模块，基于DSP技术的数据处理模块、基于FPGA技术的数据还原模块以及基于IEC61850．9．1通信标准的数据输出模块。合并单元信号输入、输出示意图如图2—3所示。8 f仁北电力人学硕lj学位论文a相电流传感器输出二次变换(测最)b棚电流传感器输山：次变换(测量)。。+、。，+“，。。。．。。．．一、，，，．．竹，。。。、IC相1巳流传J!堙；器獬Ⅲ一玖父秧(删=草)I．。，。、。．。。。。。．．．——、。。。，，。，。，、彳日电流传感器獭出一次父抉【保护)。相电流传感器输出二次变换(保护)，l，Jr，r1r1r1rc相电流传感器输出二次变换(保护)卜一+中性点电流输出二次变换卜一+合并单元LJLJLJLJLJL电日‘相电压传感器输出二次变换换l’丁。源{Ih媚南厍佬成璺呈褊山一埽亦施D干H。u压’l导‘器壬哥刊田一叭，艾伙Ic相电压传感器输出二次变换中性点电压输出二次变换母线电压输出二次变换图2—3合并单元信号输入、输出示意图()扩展仪用传感器单元扩展仪用传感器单元使光电传感器具备使传统互感器输出模拟量数字化的功能，具备输出模拟量的功能，容易与各种系统接口配合。扩展仪用传感器单元主要特征有：集成故障录波器、集成断路器监视、集成同步检测，可以连接六个电压分压器以及可以允许点对波形开合。(3)数据接口方式电子式互感器的输出方式有：数字信号输出，额定值为以及。模拟信号输出，额定值为以及。2．6智能开关柜传统的开关柜，主要是通过断路器、热继电器、接触器、控制继电器、熔断器、各利-主令电器、互感器以及各利-电工仪表组合成的，以实现配电、j{{f视、控制、保护等功能。 1产北电力人彳：帧Ij。予：1、Z论文传统的开关柜需要配有多种模拟指针仪表及继电器，给生产、维修、储存带来极大的不方便，并且以人工操作为主，无法实现计算机智能化管理，对于较为复杂控制逻辑实现起来相当困难。智能开关柜是在王见有以继电器、模拟仪表为豁测、控制设备传统的开关柜基础上，与新型智能仪表进行配合，通过网络通讯接U与主控室的计算机系统相联网，可以实现对各供配电回路的电流、电压、无功功率、有功功率、频率、功率因数以及电度量等参数进行监测以及对故障信息进行监视、对断路器的分合状态、对断路器的分合状态进行控制，配合各种完善的远程监控的软件，从而实现“四遥”功能。2．7一次设备状态在线监测与智能诊断技术状态在线监测系统特点：信息共享平台化、全站信息数字化、通信协议标准化、监测功能组件化、系统构架网络化、设备状态可视化、监测目标全景化以及信息展现一体化。(1)断路器在线监测与智能诊断断路器状态在线监测内容主要包括：①气体状态监测。主要监测气体压力、密度、温度、微水含量等。②机械性能的状态监测。主要监测断路器机械性能。③绝缘性能的状态监测。主要监测断路器局部放电、漏电流等。(2)避雷器在线监测与智能诊断阀门运行和密封性能稳定性是避雷器安全运行的主要指标，其中阀片运行稳定性主要依靠阻性电流监测，密封性运行稳定性主要依靠全电流监测。为了检出避雷器劣化缺陷和受潮情况，需要密切监视避雷器的运行情况。避雷器在线监测主要有阻性电流监测和全电流监测。目前避雷器在线监测技术发展比较成熟，大多数厂家都能实现对避雷器的在线监测，通过在本体上安装的监测仪对阻性电流和全电流进行数据采集，并将信号传输到在线监测分析单元进行总结分析。除进行基本的放电计数以及漏电流指示等基本功能以外，还可实现对避雷器放电事件顺序进行记录，以便事故分析，具有异常状况报警等功能。(3)一次设备智能诊断高级应用随着智能诊断手段日益完善，一次设备智能诊断出现了许多高级应用功能，极大地提升变电站故障诊断的智能化水平。①设备状态全景信息库：通过统一的信息平台标准接口从外部数据源获取原始运行数据，按照数据特性和数据来源不同可分为实时数据、基础数据、检试数据以及其它数据网类。针对不同数据特性和数据来源进行统一建模、标准数据访问服务，为一次设备诊断分析提供完备全景信息库。 ’#北电力人学帧Ij学能论又②试验管理：采用试验曲线直观地分析和比较各项试验数据详细信息的每年变化情况，各种不同的一次设备状态用不同的试验曲线标明，能实现不同数据之间相互转换。 1仁北电力人学硕lj学位沦文第3章智能变电站网络架构和在线五防技术3．1智能变电站的系统结构智能变电站内的信息交互从逻辑分为三个层次以及两个网络：过程层、间隔层、站控层以及过程层网络、站控层网络，即所谓的“三层两网”。智能变电站系统的三层两网架构见图3．1所示。图3-1智能变电站系统三层两网架构(1)远动工作站与智能调度rfl心的通讯，在智能变电站巾现行阶段仍采用IEC60870．5．104标准。(2)间隔层和站控层之间数据交换，简称MMS网。(3)间隔层和过程层之间数据交换，采用标准为IEC61850．9．2。(4)保护装置的采样值以及跳合闸应采用“直采直跳”方式。12 1仁北电力人学侦lj。孑：化论文(5)间隔层设备之间的数据交换，设备之间借助于站控层网络建立连接。(6)、(7)同步时钟对时方式，与间隔层以及过程层设备采用IEC61588对时方式。(8)间隔层和远方保护之间的保护数据交换，采用PCM等设备进行信号的传输。3．2智能变电站站控层配置方案站控层采用高度集成一体化的系统。站控层设备主要由数据服务器主机、操作员站、远动工作站、高级应用主机、同步时钟以及网络分析系统等组成。站控层配置方案见图3．2所示。图3-2站控层配置方案3．3智能变电站间隔层配置方案SMV采样值通过点对点方式采集，通信协议采用IEC61850．9．2和IEC60044．8。13 1产北皑力人孑：坝卜孑：化论又主变压器间隔保护跳闸信号通过点对点方式直接接入就地智能终端实现跳闸。l10kV按保护测控一体化装置配置，10kV配置保护测控一体化装置实现保护、测控、智能终端、合并单元功能。3．4智能变电站过程层配置方案合并单元采用值通过点对点方式输出，通信协议采用IEC61850．9．2和IEC60044．8。主变压器智能终端通过点对点方式直接接收各个间隔保护装置的跳闸命令实现跳闸。提供光纤网络接口接入过程层网络，为间隔层设备提供机构的位置以及告警信息，接收测控装置的控制命令。合并单元就近安装于屏体内。3．5智能变电站网络架构站控层中的站级控制单元、远方通信等装置不需要与过程层设备直接交互信息，而是通过间隔层设备完成其业务，因此站控层网络相对是独立的，站内通信任务仅仅与MMS网络关联，对于工程而言，其配置应力求简洁，对交换机的要求相对较低，在IEC61850变电站通信网络中这是一种常规的配置方式。3．6交换机组网类型(1)级联型结构每个交换机都通过其级联端口连接到相邻交换机上，交换机的最大数量N取决于系统可接受的最长延时。如果交换机l与交换机4的lED设备间需要传输信息，必须承受交换机l，2，3的传输延时。这种结构的优点在于接线最少，但冗余度最差，还必须考虑网络延时问题。(2)环型结构每个交换机都通过一个端口连接到相邻交换机上，交换机1与N连接形成闭环。这种结构对于环路上任何一点的故障都能提供一定程度的冗余，考虑到环型网络的应用，生成树协议可以使交换机快速检测环路，避免内部信息在环中不必要的“流动”而造成网络阻塞。因此，支持生成树算法的交换机可以在内部划分逻辑环路，如坏路在交换机3，4之问中断，交换机将根据生成树协议进行网络重构，形成Pathl与Path2两个链路。(3)星型结构交换机N作为主交换机，连接所有其他交换机，这种结构的等待时间最少，任意两个交换机之间的IED信息交换只需要经过主交换机N。星型结构具有等待时间最短的优点，没有冗余度。14 o#北电力人学硕卜学位论文3．7在线五防技术3．7．1在线五防组成部分在线五防系统由三层防误构成，分别是站控层防误、间隔层防误、单元电气闭锁。所有操作都要经过防误闭锁，同时输出判断结果和报警；在站控层和间隔层上能实现全站设备的综合操作闭锁功能；本间隔电动操作的隔离开关和接地开关的防误操作由单元电气闭锁来实现。在线五防系统主要由站控层五防工作站、间隔层测控装置、过程层在线式五防专用锁具、可遥控空气断路器、智能操作箱组成；在线五防系统与变电站自动化系统一体化配置，五防工作站能与操作员站切换互为备用。在线五防方案以间隔层测控装置为核心，将操作票概念纳入测控装置的控制过程并实时采集闭锁操作的反馈操作，完成全站的五防闭锁功能。可将全站的操作都纳入到监控范围之内，避免监控死区以及走空程序的问题。在线五防技术同时能够通过网络技术实现调度远动的三层五防校验，实现调度端的五防闭锁。在线五防技术的关键在于主站端与测控装置的GOOSE通信，通过GOOSE实现操作票的操作流程。3．7．2在线五防原理在线五防系统后台五防与测控装置紧密联系在一起，后台通过断路器、隔离开关辅助触点以及电磁锁具的反馈接点信号实现全站的逻辑闭锁并完成操作票的顺序执行，间隔层测控装置实现本间隔的五防逻辑闭锁，最终通过判断后台以及本装置的闭锁信号输出闭锁接点给电磁锁具或操作回路，实现在线式的实时五防闭锁。 华北电力人学颁fj学位论文4．1前言第4章110kV纺织智能变电站一次设计方案(1)设计的主要原则以《黑龙江省“十二五”主网架规划设计报告》和((2006年"-"--2020年鹤岗供电区电力网发展规划》等为指导，远近结合、统筹规划，注重方案的技术性、经济性、合理性及适用性。坚持电网建设适度超前的原则，满足日益增长的电力需求。根据电力发展规划和负荷增长情况，鹤岗局110kV纺织输变电新建工程主要遵循以下原则：①本工程的建设能够有效加强电网结构，提高电网供电能力，满足鹤岗地区合理范围内长期负荷增长的需要；②与电网规划相结合，有效改善电网结构，提高电网安全稳定运行能力；③优化变电站建设方案，选址设计以及减少下级电网整理工程量，降低下级电网线路损耗；④优化线路建设方案；⑤在满足上述要求情况下应尽量节约投资。(2)设计的主要标准、规程规范GB50060．199235kV～110kV高压配电装置设计规范；GB50059．199235kV～110kV变电所设计规范；GB50227．1995并联电容器装置设计规范；GB311．1．1997高压输变电设计的绝缘配合；GB50062．1992电力装置的继电保护和自动装置设计规范；GB50260．1996电力设施抗震设计规范；GB50217．1994电力工程电缆设计规范；GB50011-2001建筑物抗震设计规范：GB50229．1996火电发电厂与变电所设计防火规范；DL5103．199935kV"-"-"110kV无人值班变电所设计规程；DL5134．2002变电所给水排水设计规程；SDJ5．1985高压配电装置设计技术规程；SDJ161．1995电力系统设计技术规程；NDGJ96．1992变电所建筑设计技术规定；DL／T5222．2005导体和电器选择设计技术规定；DL／T5136．2001火力发电J‘、变电所二次接线设计技术规程；16 1仁北电力人学帧．Ij字化论文DL／T5137．2001电测量及电能计量装置设计技术规程；DL／T5044—1995火力发电J‘、变电所直流系统设计技术规定；DL／T5056—1996变电所总布置设计技术规程；除常规变电站遵循以上设计标准外，智能变电站还需要满足以下设计规程规范：Q／GDW383．2009智能变电站技术导则：Q／GDW394．2009330kV"--"750kV智能变电站设计规范；Q／GDW441．2010智能变电站继电保护技术规范；Q／GDW534．2010变电设备在线监测系统技术导则；Q／GDW393．2009110(66)kV"-"220kV智能变电站设计规范；Q／GDWZ410．2010高压设备智能化技术导则；Q／GDW426．2010智能变电站合并单元技术规范；+Q／GDW428．2010智能变电站智能终端技术规范；Q／GDW430．2010智能变电站智能控制柜技术规范；(3)设计水平年根据电网规划，本工程设计基准年为2011年，预计投产年为2012年，展望水平年为2020年。4．2地理概况鹤岗市位于黑龙江省东北部，地处小兴安岭向三江平原过渡的缓冲地带，西屏小兴安岭与伊春市相邻，东南临松花江与佳木斯市接壤，北隔黑龙江与俄罗斯相望，面积1．5万平方公里，下辖萝北、绥滨两个边境县和6个行政区，人口110万。鹤岗域内矿产资源和农林资源丰富，煤炭、粮食、木材是三大重要资源。尤其煤炭蕴藏量极其丰富，其煤质优良，现己建成8个国营统配煤矿，为我国年产100亿千克以上的煤炭基地之一。鹤岗市还有石墨、陶砾页岩等30余种非金属矿产资源，储量大，品位高，开发条件优良。鹤岗市有突出的水、电、土地等生产要素优势。这些优势使鹤岗市有能力承载大型资源精深加工项目。4．3系统概况鹤岗电网是黑龙江省东部电网的重要组成部分。主要担负着鹤岗市部分市区及萝北、绥滨两县和伊春市金山屯区等地区供电任务，供电区人U近115万人，供电面积约1．56万平方公里，营业户数近8．8万户。鹤岗电网现有220kV变电站6座，110kV变电站11座，35kV变电站1座，发电厂12座，35kV及以上输电线路52条，10kV配电线路38条。17 1仁北电力人学硕Ij学位论文4．4工程背景鹤岗市根据国家振兴东北老工业基地的政策和围家“十一五”发展规划，拟由单一的采煤、卖煤转向适度发展王见代煤化工，调整产业结构，并不断提高经济发展的质量。按照围家石化产业调整振兴规划方向和国家rfl长期科技发展规划纲要提出的发展环保型肥料方针，拟在黑龙江省鹤岗市建设工业园区项目。4．5工程建设的必要性黑龙江省鹤岗市建设工业园区项目，作为发展现代化煤化工科技创新的基地，其建设符合国家对老工业基地改造政策，也是矿区持续发展的需求，有助于黑龙江省经济结构和产业结构的调整，有效的推动地方经济发展。为保证工业园区项目供电的质量和可靠性，增加供电区域覆盖面，满足负荷增长需要，鹤岗电业局llOkV纺织输变电工程是十分必要。4．6负荷预测工业园区项目概况：(1)120万吨甲醇项目：主要利用当地煤炭资源优势，进行煤炭深加工，生产能力为120万吨甲醇。该项目主要生产装置为：空分、空压、磨煤、气化、灰水处理、变换、硫回收、甲醇洗、甲醇合成、甲醇精馏等。该项目需要用电负荷10000kW，项目用电负荷大多数为二级负荷，少量用电负荷为一级负荷，企业供热自备电站装机1000kW，需要系统供电负荷项目9000kW。(2)新华煤化工项目：主要利用当地煤炭资源优势，进行煤炭深加工，生产能力为60万吨合成氨，100万吨尿素项目。该项目主要生产装置为：空分、空压、磨煤、汽化、灰水处理、变换、硫回收、合成氨、合成尿素、锅炉、电厂及循环水等辅助生产装置。本该项目需要用电总负荷6000kW，工程合成氨、尿素等主要生产装置为二级负荷，厂前区、辅助生产装置为三级负荷，部分工艺负荷为一级负荷，企业供热白备电站装机1000kW，需要系统供电负荷5000kW。不确定因素分析：(1)该工业园区还是在工程设想阶段和招商引资阶段，项目是否建设受报批、资金落实及环保评估、地质评估、土地审批等影响较大。(2)本该工业园区因原材料的品质、生产工艺技术和产出品的纯度差异较大，因此，目前的负荷预测水平精确度较低。(3)由于该工业园区加工受围家资源利用、环境保护等政策影响非常大，即使 ’仁北电力人学颁，I：学位论文项目建设，规模和运行年限也存在不确定性。4．7站址选择方案一：拟建鹤岗电业局110kV纺织变电站站址位于鹤岗市南山区西北侧，离工业园区1．5公里，平原区地貌，地势平坦，土质为黑粘土，交通运输便利，东西出线十分方便，没有低洼现象，附近无水库和河流，排水方便不存在洪涝灾害，周围环境无明显污秽、火灾、爆炸、噪音、电磁干扰及其它敏感设施。方案二：拟建鹤岗电业局110kV纺织变电站站址位于鹤岗市新华镇东侧，新华镇属于林地，离工业园区10公里，丘陵区地貌，地势起伏较大，土质为黄沙土，地势狭长，不利于出线，附近有水库l座，排水不方便有可能存在洪涝灾害，周围环境无明显污秽、火灾、爆炸、噪音、电磁干扰及其它敏感设施。方案比较：(1)方案一站址靠近负荷中心，离工业园区仅1．5公里，方案二站址离负荷中心较远，离工业园区10公里；(2)方案一站址地势平坦，土石方回填较小，方案二站址地势起伏较大，土石方回填较大；(3)方案一站址交通运输便利，附近有省级高速公路，便于变压器的运输，出线走廊开阔，出线方便，方案二站址地势狭长，附近有乡村泥土路，附近林地茂密，不利于出线；(4)方案一站址属于非基本农田，享受土地征用的优惠政策，方案二站址属于林地，不享受土地征用的优惠政策，征林、征地费用较高；(5)方案一站址附近无水库和河流，排水方便不存在洪涝灾害，方案二站址附近有水库一座，排水不方便有可能存在洪涝灾害，存在安全隐患；(6)方案一站址离市政管网仅3公里，故站内生产、生活用水采用市政供水。周围有排水管网及管沟，故站内生产、生活污水以及电缆沟排水、事故油池排水通过化粪池、管道排至市政排水管道，方案二站址离市政管网较远，故采用站内打井以满足站内生产、生活用水，打井费用较高。结论：综合比较后，因此推荐方案一为鹤岗电业局110kV纺织输变电工程站址方案。站址环境条件：海拔高度：≤1000m；环境温度：．40"--"+40℃；最热月平均最高温度：+35℃；覆冰厚度：15mm；设计风速：30m／s；19 1#北电力人学帧lj’予：何沦文污秽等级：III级；日照强度：0．1W／cm2；最大冻土层厚度：墨1．5m；洪涝水位：站址标高要高于100年一遇洪水水位，不考虑防洪措施；设计土壤电阻率：<100f2·m地基：地基承载力特征值取fak=100～200kPa，没有地下水影响；腐蚀：地基土以及地下水对混凝土、钢材无腐蚀作用。站址地质条件：站址地基土表层由冲、洪积物及残坡积物组成，残坡积层为单层结构松散类土。主要由粉质粘土、碎石组成，下部砂岩为基岩，质地坚硬，力学强度大，其风化带力学强度差异性较大。站址区域地质构基本稳定，均适宜建站。地震动峰值加速度为O．059，相应的设计地震基本加速度为0．059，抗震设防烈度为Ⅵ度，地震动反应谱特征周期为0．35s，设计地震分组为第一组。站址水文条件：站址地貌单元属低山平原区。地下水类型主要为基岩风化裂隙水和第四系砂砾石孔隙潜水。基岩为白垩系城子河组，在场地大面积分布，风化带厚度20～30m，水位埋深一般在10，一---20m，单井出水量为100"-"200m3／d，富水性好。地下水水质较好，矿化度