智能一次设备的选择应用培训文件

长春南500kV变电站工程设计竞赛投标文件智能一次设备的选择应用专题报告

长春南500kV变电站工程

设计竞赛投标文件

第3卷竞赛投标技术文件

第3分卷专题报告及建议

第二册智能一次设备的选择应用

二○○九年十月

0 引言

智能电网以及数字化变电站是电力工业今后的进展方向，国家电网差不多确定了中国的智能电网进展模式，将其定义为坚强智能电网，涵盖发电、调度、输变电、配电和用户各个环节，在坚强电网基础上实现电网的信息化、数字化、自动化、互动化是坚强智能电网的“智能”含义。

中国电网智能化的建设事实上差不多在进行一些试点建设，目前差不多有多座数字化变电站投入运行，积存了一些运行经验。只只是并未冠以“智能电网”的名称，目前能够确实是智能电网的雏形。建设统一坚强的智能电网，设备制造是关键，目前，我国的二次设备制造业进步专门快，对IEC61850的运用，在国际上都做出了突出贡献，弥补了许多国际上对61850定义的空白，二次设备差不多实现了智能化、网络化。然而，一次设备智能化是智能电网的瓶颈，严格意义上的先进的智能化一次设备仍然处于研发时期，未能投入应用，缺少运行经验。

本次工程设计，本着促进企业进展，推动技术进步的宗旨，在与设备制造商、运行单位的深入探讨的基础上，对长春南500kV变电站智能一次设备的设计、制造提出一些原则和方案。在本专题中，结合已建数字化变电站工程的经验和不足，阐述在本工程中的智能一次设备的优化设计方案。

1 智能一次设备的设计原则

数字化变电站要紧由光电/电子式互感器、智能化一次设备、网络化二次设备在IEC61850通讯规约基础上分层构建，实现智能设备间信息共享和互操作的现代化变电站。本专题着重论述智能化一次设备的设

计选择和应用。

高可靠性的设备是变电站安全、稳定运行的基础，结合目前已运行的数字化变电站的经验和电子技术、网络技术、通信技术的进展状况，本专题针对长春南500kV变电站建设的实际需求，提出以下设计原则：1.1本专题系统方案的论证要紧是针对国产设备进行。

1.2变电站采纳智能一次设备，要求一次设备除具有电力设备的差不多

功能外，还应具有在线监视、智能操纵、数字化接口和电子操作等一系列的高智能化功能。

1.3数据的采集、传输、处理应数字化、共享化，利用通信网络和光缆

实现数据传输的数字化。

1.4 500kV、220kV智能单元冗余配置；66kV智能单元单套配置；主变

500kV、220kV侧智能单元冗余配置，66kV智能单元单套配置，本体智能单元按照单套配置。

1.5站控层、间隔层、过程层采纳高速以太网络，采纳三层结构两层网

络的拓扑结构。500kV、220kV过程层按串或者2~4个断路器间隔为单位配置2台冗余网络交换机，采样值报文和GOOSE报文分网传输；

66kV过程层按单元母线单位配置2台冗余网络交换机，采样值报文和GOOSE报文共网传输。

1.6采纳IEC61850《变电站通信网络和系统》（标准DL/T860等同

IEC61850）标准通信体系，合并单元、智能单元采纳IEC 61850-9-2传输方案。

1.7合并单元与爱护装置合并组柜或就地安装，智能单元就地安装。1.8充分考虑500kV变电所电磁环境对设备的干扰问题，按照《500kV

变电所爱护和操纵设备抗扰度要求》（DL/Z 713-2000）提出对设备

抗干扰度等级的要求。

1.9接入全站集中方式设置的GPS时钟系统，双重化冗余配置并能自动

切换，确保同步对时精度要求和对时接口要求。

2 智能一次设备的方案设计

2.1 智能一次设备的构成方案

与常规变电站一次设备相比，智能变电站在应用方面进一步加大了一次设备信息化。智能化的一次设备将监测更多设备自身状态信息，全面实现对一次设备的物理状况、动作情况、运行工况等方面的信息化实现；在自动化功能方面，进一步实现智能化，在操纵功能、状态自检测、状态检修等方面实现智能化操纵操作；设备信息及智能功能，可通过网络实现与上级系统及其它设备的运行配合，自动化程度更高，具有比常规自动化设备更多、更复杂的自动化功能；具备互动化能力，与上级间隔层设备、站控设备及相关设备、调度及用户等及时交换信息，分布协同操作。

智能一次设备是构建数字化变电站的基础，所谓智能一次设备是指由电力功能元件与智能综合组建构成的设备，除具有电力设备的差不多功能外，还具备测量、操纵、爱护、计量和监测等功能。基于以上定义要求，智能开关设备的实现的方式能够按照以下三种方式实现：方式一：独立的运行的电力功能元件 + 外置的一个或多个智能综合组件。

方式二：电力功能元件 + 内嵌的包含状态监测单元的智能综合组件 + 外置的一个或多个智能综合组件。

方式三：电力功能元件 + 内嵌的智能综合组件。

其中方案三最符合IEC62063:1999对智能断路器设备的定义，除具有断路器设备的差不多功能，还应具有在线监视、智能操纵、数字化接口和断路器的电子操作等一系列的高智能化功能。然而，目前通过一次设备本身实现智能化操纵和传输技术尚未达到实际应用水平，通过对国内一次设备制造厂调研，部分制造厂是采纳与二次设备制造厂合作开发具备方案一和方案二中要求的智能综合组件，符合方案三要求的智能综合组件仍然处于研发时期，未能投入应用，缺少运行经验。

本专题站针对长春南500kV 站500kV HGIS和220kV GIS两种设备情况，重点分析变压器、断路器、隔离开关等设备智能化应用情况及进展方向。针对变压器、HGIS和GIS容性设备、高抗、等设备在线监测如何与设备智能化结合的应用情况及进展方向在《在线监测装置的选择应用》专题中进行详细论述。

针对一次设备本身不能实现智能化操纵和传输的情况，通常采纳就地加装智能终端来实现。关于开关设备，智能终端集成安装于HGIS和GIS开关的汇控柜中，开关的信号和操纵电缆连接在一次设备与汇控柜间完成，由汇控柜的智能终端至二次小室间隔层设备间采纳光缆连接，提供光纤数字接口，传输GOOSE报文，完成一次设备信息的上传和远方操纵。在不改变传统开关结构的基础上提升了一次设备的智能化程度。

HGIS与GIS的结构差不多相同，只是不包含母线。HGIS采纳放开式的母线、避雷器和电压互感器，安装方式比较灵活。从智能化的角度动身两者没有全然的区不，只是智能终端、合并单元等设备的安装方式不同，GIS设备汇控柜按照间隔装设，智能设备能够集中安装在汇控柜中；HGIS设备分相装设，因此智能设备从电缆和光纤等的走线合理性上考虑需要分散安装于端子箱中。