220kv数字化变电站关键技术研究

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1、220KV数字化变电站关键技术研究　　摘要：数字化变电站技术是以IEC61850标准为基础的，目前已经成为变电站设计建设的新趋势，本文分别从一次设计与二次设计两方面阐述220KV数字化变电站关键技术。　　关键词：220千伏；数字化变电站；一次设计；二次设计　　1引言　　随着我国电网建设进程的加快，南方电网公司越来越注重自身的安全性与可靠度。随着变电站综自理论和实践的不断发展，微机保护已经在南方电网内得到了广泛应用，在很大程度上提升了电网自动化控制水平。然而值得注意的是，因为变电站自动化正在不断拓展其应用范围，一些基于常规数字化技术的变电站存在一些亟待解决的技术问题。由于变电站使用了多个供货商的

2、设备和技术，很容易导致通信协议难以完全兼容，在协议转换，有时会使系统通讯发生错误，难以有效地支持系统集成，且不同设备之间尚未支持良好的互操作，为日常的运营带来不便，甚至留下安全隐患。而在网络信息技术突飞猛进发展的背景之下，我国微机保护在原理和技术上已相当成熟，来自不同设备商的产品可以实现互操作，变电站逐步向分布式模式进化，为数字化变电站的构建打下了技术基础。本文结合南方电网的某220千伏数字化变电站的关键技术进行阐述，具有比较好的理论价值和实践意义。　　2数字化变电站一次设计8　　数字化变电站技术的发展是以IEC61850标准为基础的，本文以南方电网某220千伏数字化变电站为例，阐述其一次设计

3、的关键技术。　　2.1设计原则　　某220千伏变电站的设计，在总体上遵循的主要原则为：以智能化、高效化作为主要的设计理念，在数字变电站的系统构成方面基于“三层两网”的构架，包括过程层、间隔层、站控层，以及不同层次之间的网络，用来传输GOOSE信号以及SV信号、MMS信号等。此外应为数字化变电站增设在线监测信息系统和状态检修信息系统，从而对站内主要设备，包括主变、220千伏GIS、10千伏高压设备等进行实时状态监控。变电站第一期工程设置4段母线，从而构成单母线4分段环形接线；主变中性点采用小电阻接地装置。在设备配置方面，主变压器使用油浸自冷有载调压变压器，采用GIS装置，以及三相一体干式设备。在

4、主接线方面，220千伏采用双母线单分段模式，10千伏采取单母线8分段方式，最终构成环形接线，支持自投自复与互为备用模式。　　2.210千伏配电系统的应用　　结合《南方电网公司专项规划》，本文所阐述的数字化变电站使用目前国际领先的层级方案，最终构建220千伏/10千伏/0.4千伏的用户供电方案。其中，10千伏的开关柜引入了满足“五防”模式的铠装式开关柜，为其配置真空断路器。10千伏无功补偿引入的是油浸式电容器，为了能够有效限制涌流，为所有的电容器串接铁芯电抗器。10千伏的中性点接地方式为小电阻模式，选用干式变压器设备进行接地，并联电抗器引入三相一体式，从而节约用地，减少对环境的破坏。8　　2.3

5、主变的应用　　本文所介绍的220KV变电站是2012年正式投运的，当时该站所供电大的区域需要220千伏容量是44MVA，因为彼时此站是该供电区域仅有的220千伏站，并以220/10千伏形成电网，但其他相邻区域的变电站却均为基于10千伏，难以与此变电站实现转供。结合主变压器N-1的安全准则，在过程项目的第一期首先设置投运2×120MVA主变，从而在很大程度保证网络的可靠性。结合电网规划的相关条款，变电站的建设必须能够满足该区域三年内不扩建，因此最终结果预测和评估，此变电站第一期工程争取投运2×120MVA主变，包括两台双绕组三相油浸自冷变压器。　　2.4配电装置的设计　　对于封闭组合装置，此变电

6、站引入了GIS模式，选取ABB公司的ABB-TS型气体绝缘开关；对于流压互感设备，考虑到有源互感器具备很多的优势，包括节约成本、方便与其他设备集成、性能较好等，最终引入许昌继电器集团的XC-3435型GIS互感设备，结合工程的实际情况，对传感器进行热备份配置，从而在很大程度上增强互感器的性能。结合上述分析，以及GIS装置的构造特点，选用站内110作为供电电源。　　3数字化变电站二次设计　　3.1网络设计8　　本文所述的数字化变电站是结合IEC61850规约设置网络的，分为三个层次，其中站控层负责对变电站中的全部重要数据进行汇集、存储，为运营用户提供实时的数据曲线和友好的界面，对位于其他层次的设

7、备进行监控管理；间隔层的功能是对各类数据进行实时的汇总，实现不同层次之间的保护和监控；过程层所负责的功能是：对各类运行电气量等进行实时的探测，并临时存储。由这三个层次而构建的数字化变电站网络结构如图1。　　下面对三个层次的组网模式进行阐述。　　对于站控层，考虑到这个层次的首要任务是对数据报文进行有效传输，并不要求很高的数据信息实时性，而对数据的可靠性要求较高，因此应该设置冗余备份通道，从而使数据可