模块化变电站智能化方案研究

模块化变电站智能化方案研究

舒彬1，苏宁1，林一凡1

（1．北京电力经济技术研究院，北京市西城区100055）

Research on Technology Solution of Intelligent Modular Substation

Shu Bin1, SuNing2, Lin Yi Fan1

(1. Beijing Power Economic Research Institute, Beijing, 100055, China;)

ABSTRACT: Relative to traditional substation, the modular substation can be assembled and constructed quickly. However, the intelligent solutions are not considered in the existing modular substations. The paper designs a technology scheme which achieves goals of measurement, protection, state monitoring of primary equipments, and other functions such as viedo and security, in the shape of outdoor integrated intelligent components cabinets, multi-functional devices and auxiliary system. With the proposed intelligent modular substation program in the paper, the substation can give full play to the technology advantages of the prefabricated modular substation and the intelligent high-voltage devices, what makes up the deficiency of the both, riching the design patterns of smart substations.

KEY WORD:modular substation, intelligent, integrated intelligent components

摘要：相对于传统变电站而言，模块化变电站建设、

安装快速方便，但现有的模块化变电站建设中未考

虑智能化问题。本文设计了一种模块化变电站智能

化的技术方案，以户外智能组件柜及多功能装置、

辅助系统形式，实现一次设备的测控、保护、状态

监测等功能及变电站的视频、安防等辅助功能。通

过采用本文提出的模块化变电站智能化方案，能够

充分发挥预制模块型变电站和高压设备智能化的技

术优势，弥补两者的不足，丰富智能变电站的建设

设计模式。关键词：模块化变电站智能化智能组件

1 引言

上世纪90年代变电站开始采用模块化技术，集成设计变电站设备，模块化变电站在电力系统中得到了广泛应用。模块化设计主要应用于110kV及以下电压等级的变电站，它根据功能集成设计在工厂内进行模块化生产，将各个功能模块集成至密封的箱体内，安装时仅将各功能模块进行简便地电气安装和联调，即可投入使用。因此，模块化站安装方便、建设快速，且占地少，全绝缘，整洁美观[1-2]。同时，整个变电站均密封于箱体之中，防尘好，减少盐碱等工业污染影响，安全稳定，维护量少，可靠性高[3]。现有的模块化变电站设计制造过程中，将变电站分割成进线模块、变压器模块、出线模块、综合自动化模块和中压配套模块等各个部分，根据功能进行集成，但未考虑变电站的智能化问题，对变电站的运行维护及技术升级带来不便[4-5]。本文基于DL/T 860标准研究了各模块对应的智能化模块功能及其设计方式，以智能组件及多功能装置、辅助系统形式，实现一次设备的测控、保护、状态监测等功能及变电站的视频、安防等辅助功能，实现模块化变电站的智能化。

2.智能预制模块

2.1智能化线路进站模块设计

进线模块的进出线一般由插拔式电缆插接头连接气体绝缘封闭式组合电器（GIS ）。GIS 内集成了互感器、断路器、隔离开关、避雷器等众多一次设备，进出线模块智能化可以认为是GIS 的智能化，

所以进线模块智能化采用“智能组件+合并单元+智能终端+进线模块”的形式来实现[6-8]

。智能组件包括局部放电IED 及监测主IED ，完成GIS 开关状态监测的功能，合并单元及智能终端完成互感器采样数据的数字化及断路器的控制、开关量采集、模拟量采集（变送器形式）、GOOSE 报文接收及发送功能。以上各智能化装置采用户外柜形式就地安装于进线模块旁，形成进线智能化模块，图1是线路进站模块智能化示意图。

图1 线路进站模块智能化示意图

Fig 1 Schematic version of the intelligent incoming modular

相较于普通的进线模块，进线智能化模块除实现常规的进线模块功能外，还实现了以下功能：

1）合并单元接收互感器的电流量，将处理完的电流量送至本间隔的保护测控装置，同时预留数据输出接口供跨间隔的保护、自动化设备及计量装置使用。

2）智能终端接收断路器、隔离开关等机构发出的断路器、隔离开关位置信号、设备的状态信号，并能够向其发出跳闸指令，支持联锁功能等；支持保护的分相跳闸、三相跳闸、重合闸等GOOSE 命令；支持遥控分、合等GOOSE 命令。

3）断路器控制回路一体化设计，简化

智能终端回路。智能终端与过程层网络的GOOSE 信息的多播机制减少断路器、刀闸辅助接点、辅助继电器、本体端子排数量，利用站控层GOOSE 横向联闭锁功能取消就地横向电气联闭锁接线。断路器控制二次回路和断路器操作箱两者一体化设计，取消防跳、三相不一致、压力低闭锁等冗余二次接线，简化断路器控制回路。

4）各式传感器内置或外置于GIS 本体，一次厂家按设计单位提出的要求，在一次设备设计制造时统一考虑在线监测传感器选型、安装，使开关本体和传感器寿命匹配，布线合理，与高压设备内部绝缘介质相通的外置传感器密封性能、机械性