新建变电站高压电网的设计【开题报告】

毕业设计开题报告

电气工程及其自动化

新建变电站高压电网的设计

1选题的背景、意义

电能是当前我国能源消费的主要形式之一，近年来，伴随着国民经济的快速增长,社会对电能的需求越来越高,对供电质量和可靠性的要求也越来越高。因此必须通过发展电力工业,不断扩大电力系统的规模,建设稳定可靠的供电网络来满足经济发展的需求。所以中国电力发展步伐不断加快，中国电网也得到迅速发展，电网系统运行电压等级不断提高，网络规模也不断扩大。

变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，是输电和配电的集结点。变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的重要作用。

在电力系统中，联系发电和用电的设施和设备的统称电网。属于输送和分配电能的中间环节，它主要由联结成网的送电线路、变电所、配电所和配电线路组成。输配电电压等级中，10、35、110、220千伏为高压，高压电网的设计，是构成电力系统的重要环节,对电力系统整体及发电厂的运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关。

因此，对变电站高压电网的研究与设计具有极其重要的意义。

2相关研究的最新成果及动态

变电站综合自动化系统技术经过10余年的发展，目前已经基本成熟，得到了广泛的工程应用。但是综自系统采用传统的互感器及开关设备，需要铺设大量的采集和控制、信号等二次电缆，数据采集环节冗余，各子系统的功能重复配置，不仅造成浪费而且与一次设备的电缆接线复杂，系统可靠性受二次电缆影响大，二次回路的检修非常困难，装置间缺乏整体协调和优化，信息对象未统一建模导

致信息共享难，系统扩展复杂]31[-。为了解决以上问题，数字化变电站各项新技术得到了飞速发展和应用。

数字化变电站是变电站未来发展的方向，四大领域的技术创新是数字化变电站得以发展和突破的基石]4[。

数字化变电站是以IEC 61850系列标准为先导牵引，以OCT/ECT等非常规互感器、智能断路器技术发展为突破口，以网络技术发展为支撑的系统化工程。与传统变电站相比，具有八大主要技术特征，引入了过程层的概念，信息应用模式发生了根本变化，基于网络的数字信息交互更加广泛，更加智能化的一次设备与二次设备的界限变得模糊，一次和二次设备融合是未来的发展趋势。

IEC 61850系列标准、非常规互感器、智能断路器、高速工业以太网这四大新技术领域的创新就像四个有力的引擎推动着传统的变电站自动化系统进入到全新的数字化变电站发展阶段。

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四大新技术的发展现状]12

（1）IEC 61850系列标准 IEC 61850系列标准不同于以往的规约，是一套完整的体系，包含了10个标准文本；自2004年第一版颁布后，我国电力标委会积极跟踪研究并转化为国内DL/T 860系列行业标准，并与2007年11月提出了《DL/T860系列标准工程化实施技术规范》，以规范在我国的实际应用。IEC TC57工作组也在不断地补充和完善IEC 61850系列标准，推出的IEC61850-9-2 / LE 版是IEC61850-9-2 的更为明确定义的限定性、实例化的配套规范；IEC61850的第二版即将于2009年发布，这一新版本主要是解决第一版存在的问题，如标准内容本身前后不一致的、表述模糊导致各厂家理解不一致的、被厂家在开发产品的过程中发现且TC57工作组确认是需要解决的问题等，此外还会增加一些新的逻辑节点类。

由于制定该系列标准时采用了先进的面向对象建模理念，并采用了分层、映射的策略，使该系列标准与传统的其他规约标准相比具有突出的优势，具有更长久的生命力。对变电站自动化及其相近系统通过统一建模的方式规范信息内容，

这部分标准采用了通信服务和通信映射相分离的策略，确保了其内容的长期稳定性，通过分层和映射的策略使得标准能够适应网络通信等技术快速变化的步伐，使该系列标准取得稳定性与适应性的平衡，从而特别是在考量数字化变电站全生命周期时，会大大降低用户未来改造、替代、维护的成本，达到总经济效益最优。

该系列标准是不断发展的，内核是稳定的，外部的大多数变化只影响系列标准的一小部分，该系列标准适用的业务领域也在拓展，比如风电等新能源领域、低压智能配电、工业自动化等领域，相关的探索和研究应用也在快速开展，未来打算扩大到更广泛的工业领域，真正实现“一个世界，一个标准，一个技术”。

（2）非常规互感器传统电磁感应式电流和电压互感器除了固有的磁饱和、铁磁谐振、动态范围小、暂态特性差等缺点外，随着现代电力系统逐渐向大容量、高电压等级方向发展，传统互感器其绝缘、体积、重量和安装等问题也越来越突出。对非常规互感器的需求更加迫切，这也一直以来是国内外关注的热点之一。IEC 60044-7/8是电子式互感器的国际标准，定义了设计要求、接口标准和测试要求等。

法拉第效应的光电流/电压互感器（OCT/OVT）和罗氏线圈原理的电子式电流互感器是两大主流技术。由于成本的原因，OCT/OVT应用于110kV及以上有优势，OCT在高压系统中获得突破的可能性最大；罗氏线圈原理的互感器应用于中低压为宜，比如在紧凑型开关柜中应用。有关传感器的几个关键问题如其电子部分的寿命问题、与二次保护测量等设备接口问题已解决，工艺问题和环境适应性问题上也已有突破，已从实验室阶段逐渐走上工业应用。国外如ABB、AREVA等公司在123kV、170kV、345kV、420kV、525kV系统中进行了大范围的工业试验，具有一定的运行经验。我国国内，许继的法拉第磁旋光效应光学电流互感器解决了精度温漂问题和运行稳定性问题，并通过了武汉高压研究院的型式试验，各电压等级上都已有挂网运行；另外一家较早开展纯光学互感器的西安同维也有产品在挂网运行。但由于运行经验少，可靠性要得到用户广泛认可还需要假以时日。

（3）智能断路器技术断路器经历了少油断路器、空气断路器及SF6断路器，目前以SF6为绝缘介质的断路器基本取代了前两者，可靠性明显上升。GIS技术发展将断路器、刀闸、地刀、TA和TV以及母线组合在一个SF6绝缘的密封壳体