110kV模块化智能变电站二次系统的设计与研究--中国期刊网

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110kV模块化智能变电站二次系统的设计与研究

发表时间：2020/11/9 来源：《基层建设》2020年第21期作者：窦开明

[导读] 摘要：随着我国经济的高速发展，智能变电站在智能电网中得到了广泛应用和发展。

        国网安徽省电力有限公司阜阳供电公司安徽阜阳 236000
        摘要：随着我国经济的高速发展，智能变电站在智能电网中得到了广泛应用和发展。智能变电站对信息数字化要求高，所以要对智能变电站网络信息进行有效的安全防护，保证智能电网运行的安全性和可靠性。因此，分析智能变电站二次系统安全防护目标和特点，将计算机技术和自动化技术应用于智能变电站二次系统安全防护，结合智能变电站二次系统安全防护的实际要求，提出智能变电站二次系统安全防护的策略，以期为我国智能变电站的发展提供借鉴。
        关键词：110kv；智能变电站；模块化；二次系统设计
        1 智能变电站模块化二次系统设计的意义
        近年来，国内外经济、能源形势都发生了深刻的变革。面对紧迫的能源形势，对智能电网的建设速度以及建设质量提出了新的要求。变电站作为电力系统的重要构成部分，作用重大，具有电压变换、电能分配、电流控制、电压调节等重要功能，因此，我们应不断提高变电站的智能化水平。智能变电站二次系统的模块化设计，是一种创新的发展模式，从最初的设计到建设完成将严格遵循“标准化、装配式”的建设思想，通过集成化的设计生产实现集中调试、快速配送，最大可能的减少现场安装、调试的时间，通过工厂定制、现场配置安装，将各类建筑实现更加标准化的建设，在建筑构建、耗材等方面实现统一，不断提高建筑质量、工作效率，进一步提升我国电力系统的建设能力。
        2 存在的问题及影响分析
        2.1 二次设备的功能集成与组柜
        二次设备功能集成无法实现最佳化，需要进一步改善。在推广到各供电企业时，某些功能集成由于个别原因难以落实，使得二次系统设备规模与以往的智能变电站比较，还是未有改变，交换机数量还是很多，网络接线错综复杂。如当前全站计量还运用的是常规电子式电能表，其设备规模数量多，组柜方式说法不一。通常该电能表有两种组柜形式：如果电能表可以独立组柜，那么对于110KV变电站电能表就要设立两面以上的柜体；若是将电能表置于各间隔保护测控柜，能够精简二面柜体，然而却会给供电企业相关人员的操作造成不便。
        2.2 招标模式
        第一，因模块化智能变电站的二次系统中的招标专用制度不够完善，设计人员在对物料技术操作过程中缺乏系统的模板指导，如果要获取二次系统的全部集成商，只能根据当前智能变电站的物料技术准则模板并打包来完成。该方式的不足在于：设计人员要求在国网企业技术审查过程中，相关国网物资部要将二次系统技术规范全部打包。在此期间，如果有设备被遗漏的情况，就会引起二次系统招标厂商不唯一性。第二，无法确认协议库存设施及单一来源设施是否发挥前接线前显示的作用，及能否与集成商的设备完成模块化集成配合。第三，因当前各地的厂家规模大小不一，能进行集中招标的厂家对于其模块化集成的设计水平无从考证。中标厂家的设计水平对甲方及其设计的节点相互配合的是否顺利，都关系着变电站最终的建设效果。
        2.3 模块化集成商
        研究显示，国内很多变电站厂家都对模块化智能变电站不够了解，思维还停滞在传统的装配式智能变电站上，仅以为模块化智能变电站与一般智能变电站比较，区别仅在于预制舱及设备的灵活使用上，对变电站模块的分类与集成一知半解。模块化智能变电站能完成硬件设施的集成优化，对应的软件更新也一定要朝着模块化、集成化、全面化的趋势发展。
        2.4 舱体的选择与布置
        如今，变电站能结合实际需求，建立起公共设备预制舱式二次系统、间隔预制舱式二次系统、交直流电源预制舱式二次系统、蓄电池预制舱式二次系统等。
        3 设计优化方案
        3.1 二次设备功能高度集成
        如今电子科技、通信技术、计算机人工智能等更新换代非常迅速，且电力二次系统设备稳定运行的实践经验、集成化硬化水平的提升，智能变电站二次系统的硬件设施逐渐向一体化方向迈进，软件也不断朝着模块化、集成化、结构化方向发展。所以，深入开展对二次系统设备集成技术的科研分析，对国内智能变电站的发展有积极战略意义。

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        关于110KV智能变电站二次系统，可供选择的集成措施有：
        （1）站110KV线路、分段都要统一安装保护测控集成化系统。户内站则是结合具体情况，利用保护、智能、测控等集于一体的装置。
        （2）主变系统利用主、后集成化的电量保护。
        （3）弃用一般的电子式电能表，完成测控设施集成计量操作。
        （4）在运用保护、测控、智能终端等一体装置过程中，可结合战域控制系统，完成110KV母线保护、全战备自投等自主控制操作。
        3.2 二次设备模块化集成
        模块设备通常以设备作用及间隔对象为划分依据，尽可能的减轻模块间二次接线任务量。
        1）主要模块划分
        ①站控层系统模块。一般有监控装置、调度数据装置、二次系统安全防护装置、辅助控制等。
        ②公用设备模块。通常涉及到站域保护控制系统、公用测控系统、时钟同步装置、故障异常分析系统、火灾预警装置等。
        ③一体化电源装置。一般包括站用交流电、交直流电、蓄电池等。
        ④110KV间隔设备模块。通常有110KV线路保护测控集成系统、过程层交换机系统等。
        2）设备配置优化方案
        对于大型的110KV智能变电站装置，最适宜的配置措施就是：在110KV配电设备的空旷区间，建立相应的Ⅲ型间隔层设备预制舱，通常尺寸在12200mm×2800mm×3133mm，舱内具备110KV系统设备装置、主变系统装置、直流系统装置集故障录波、测控等设备模块装置。另外一些模块利用预制式二次系统，建立于二次设备室内。35KV与10KV保护测控系统通常就置于配电室开关柜中。预制舱式二次系统一般利用前接线、前显示式装置。
        3）预制光缆及预制电缆
        ①预制光缆
        全站运用的是双端预制光缆设备。舱/室内屏柜一般运用的是其尾缆，舱/室内保护设施到智能控制柜运用的是光纤转接措施。对预制舱及二次设备室都要配置必要的光纤转接柜，光纤转接柜与其二次系统都进行尾缆连接操作，在工厂实现接线及调试操作。与舱/室外设备间通常是利用多芯室外预制光缆连接，现场便于使用。所以各间隔光缆衔接，可通过之前的智能控制柜与很多二次系统相配合，简单来说就是智能控制柜与舱/室内光纤转接设备的配合，即利用1~2根多芯光缆就能实现智能控制柜与舱/室内光纤转接柜的各种接线操作。
        ②预制电缆
        电力电缆都运用的是非预制电缆设备，在控制电缆环节一般是利用预制电缆，再利用航空插头加以衔接即可。
        结语
        与传统的变电站相比，智能化变电站的优点很多，是以后变电站建设的趋势，可以更好地满足人们对供电质量的要求，从而促进国民经济的发展。新的科学技术和设备层出不穷，也使得社会对于电力能源的需求不断增加。为了确保电力系统运行的稳定性和安全性，智能变电站成为电力系统变电站发展的必然趋势，也是实现智能电网的基础和前提。智能变电站可以通过智能化的设备，对电网进行智能调节和实时控制，保障电网的顺利运行，对于电力系统有着十分巨大的影响，必须引起相关电力管理人员的重视。
        参考文献
        [1]倪益民，杨宇，樊陈等.智能变电站二次设备集成方案讨论[J].电力系统自动化，2014，38(3):194-199.
        [2]陈文兴.模块化智能变电站二次设备集成优化设计研究[J].电力科技，2015，8(3):307-308.
        [3]苏婷，李钧超.110kV模块化智能变电站二次系统设计及优化[J].电气自动化，2017.