浅析220kv智能变电站设计方案.doc

'浅析220kV智能变电站设计方案【摘要】智能变电站是未来变电站系统发展趋势，其信息共享化、通信规约标准化、设备智能化使得电力系统的安全性和可靠性大人提升。本文通过对智能变电站结构以及关键技术的介绍，并结合南溪变电站实例，说明了智能变电站的实用性和可靠性。【关键词】智能电网；变电站；电子式互感器引言随着全球经济社会的发展，世界各国的电网规模不断扩大，影响电力系统安全运行的不确定因索和潜在风险随之增加，而用户对电力供应的安全可靠性和质量要求越来越高［1］。电力发展所面临的资源和环境压力越来越大，节能减排、绿色能源、可持续发展成为各国关注的焦点［2］。智能电网在欧美的发展始于21世纪初，其安全可靠、高效绿色的特点为世界各国电力行业开辟了更新、更深入的发展空间。而我国针对世界智能电网的发展趋势也提出了具有中国特色的智能电网发展战略：建设以特高压电网为骨干网架的坚强智能电网。1智能变电站设计概述1.1智能变电站内涵变电站是输配电系统屮变电部分重要的信息源和执行终端，在智能化的过程中，变电站智能化是最为核心的部分之一。电网技术的飞速发展， 区域电网的大规模互联以及新能源的大规模接入，给变电站的发展带来了挑战同时也带来了机遇，对变电站的功能提出了更高的要求。智能变电站的智能化体现在设备智能化、网络智能化和功能智能化。即采用绿色、高效、可靠、集成的智能化设备，通过网络化的通信平台实现信息数字化、共享化和标准化，最终达到电网的实时调节、自动控制、在线分析筹高级应用功能。传统变电站存在很多问题，包括设备间互操作性弱、信息共享化差、二次电缆接线繁杂，这些问题使得电力系统的可靠性变茅，对继电保护也有很大影响。传统变电站无法满足智能电网对数据实时性、共享性以及高级功能的需求，因此，智能变电站已经成为变电站自动化系统的发展趋势。智能变电站具有以下优势：（1）可靠性。变电站的最基本也是最主要的要求就是可靠性，智能变电站在可靠性方面具有优秀的自诊和自治功能，能够对设备故障进行可靠预警，使得供电可靠性得到大大提高，减少系统损失。（2）信息化。智能变电站在接收传统“四遥”信息的同时还可以接收其他数宁信息包括设备信息、图像信息和环境信息。智能变电站对信息的处理更加准确、实时和可靠，且相比传统变电站，站与站之间以及站内信息的传输和访问更加的安全可靠。（3）数字化。智能变电站除了可以采集电气量信息，对非电气量信息以及安全报警信息也可以进行数字化采集，从而能够对系统正常运行、预警与故障准确判断和实时决策。 （4）自动化。智能变电站自动化体现在系统工程数据的自动生成，二次设备的自动校验以及变电站的状态自检o（5）互动共享性。智能变电站能够实现站与站，站内以及站与用户之间的信息互动共享，对继电保护的站域保护具有非常重要的意义。1.2智能变电站结构设计和规划智能变电站其的前提为合理的系统组网方案。智能变电站由IEC61850标准分为三部分，变电站层、间隔层和过程层。层与层之间通过通信网络连接，其中连接变电站层和间隔层的网络称为站控层网络，连接间隔层与过程层的网络称为过程层网络。站控层网络和过程层网络在物理上是完全隔离的。其中变电站层应用较多拓扑结构是星形和环形。其可靠性高，单故障时不会损失能量。变电站层一般采用GOOSE、MMS和SNTP三网合一的模式，经验证三网合一也是可靠性最高的一种组网模式。变电站层对报文传输速率和精度的要求比较低。过程层一般按照间隔的不同分为不同的子网，各子网之间是相互独立的。子网内部的拓扑结构为星形或者点对点型，子网Z间的级联工具为交换机。智能变电站的三层式结构降低了因二次接线复杂而导致的故障的发生率，使得其可靠性、安全性大大提升。层与层之间网络化的通信结构保证了数据的传输的实时性和准确性。1.3智能变电站设计中的关键技术智能变电站的关键技术包括一次设备智能化、二次设备网络化和TEC61850标准。 1.3.1IEC62850标准随着大规模集成电路的出现，为微型处理器的发展提供了平台，也是变电站自动化的基础。变电站在处理通讯信息、保护信息、系统监控信息时，急需一种互操作性强、高效的通讯协议来保证智能变电站各种信息传输的标准化。IEC61850标准为智能变电站信息共享和交互提供了国际标准并且是实现电力系统无缝通信的基础。IEC61850标准在智能变电站屮的应用实现了信息的互操作性，同时也为变电站功能的扩展和自由分布提供了良好的环境。其功能的实现具有以下技术支撑：智能变电站功能分层、信息模型、数据自描述和配置语言。1.3.2电子式互感器电子式互感器是智能变电站重要的技术环节。传统电磁式互感器由于英成木高、绝缘复杂精度低不适用于智能变电站中。英暂态输出电流的畸变可能导致电网运行的安全性受影响，同时PT也会由于电磁谐振而产生过电压，使得电气设备无法正常运行。智能变电站中的电子式互感器可以适应小功率信号和数字信号的输入，其得以广泛应用的基础即IEC61850标准。目前所用的电子式互感器可以分为两种，包括光电式电子互感器和线圈式电子互感器。这两种电子互感器的传感原理有所不同。其中光电式互感器又可以分为光学电压互感器、光学电流互感器和组合式光学互感器。光电式互感器的技术要点是光纤传感技术。线圈式电子互感器采用的原理为电容、电感和电阻的分压原理，其主要的技术要点是利用空心线圈或者磁铁芯感应得到二次电流。电子式互感器具有很多传统电磁式互感器不具备的优点，其抗电磁干扰性强，测量精确、频率响应范围宽、不会出现PT谐振和体积小的优势使得电子式互感器得以广泛应用于智能化变电站中。 1.3.3智能化开关智能开关是智能化变电站中的重要设备。智能开关是利用计算机技术、电子式互感器以及电力电子技术将信息技术与传统的高压电器设备组合起来的智能化高压电器。智能开关是有微机控制的，其执行单元为电力电子器件，智能开关可以测量人量的数字量和模拟量信息，其控制装置必须就地安装。具有的功能包括：智能感知，波形精确控制的跳、合闸角度和时间，故障预报，运行状态的智能化评估和监测，专家人工智能判定和信息网络化共享。2典型智能变电站设计方案通过对南溪变电站来介绍智能变电站的具体设计方案。建设220kV南溪变主要是为解决以下问题：提高河口电网供电能力、供电质量，解决llOkV对越送电线路过载运行、llOkV河口变•母线电压长期偏低等问题的需要［3］。该变电站的电压等级为220kV/115kV/36kV,220kV电压等级变电站过程层和间隔层采用GOOSE通信协议，间隔层、站控层和过程层的对时网络分别为B码对时网络、SWT网络和B码对时网络。数字量输出的电子式电流互感器和电压互感器为220kV和llOkV电压等级的间隔主要互感器设备，而35kV间隔通过小信号输出电子式互感器和电度表的组合使用实现了安装设备的一体化。3结论智能变电站是智能电网的重耍组成部分，也是未来变电站系统的发展 趋势，通过研究智能变电站的结构和关键技术特征，可以使我们更好地改造传统变电站，实现信息的实时共享与在线的监控分析，提高电力系统的供电可靠性和安全性。参考文献：[1]司为国•智能变电站若干关键技术研究与工程应用，上海交通大学[D],2009[2]康重庆，陈启鑫，夏清•低碳电力技术的研究展望[J]•电网技术,2009(2).'