110kV數(shù)字化變電站的技術(shù)設(shè)計(jì)及應(yīng)用初探

1、110kV數(shù)字化變電站的技術(shù)設(shè)計(jì)及應(yīng)用初探任衛(wèi)東【摘要】110kV數(shù)字化變電站具有運(yùn)行穩(wěn)定性高、方便維護(hù)管理等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)在國(guó)內(nèi)變電站建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。本文將對(duì)110kV數(shù)字化變電站的技術(shù)設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行分析，包括系統(tǒng)設(shè)備配置、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式設(shè)計(jì)和運(yùn)行維護(hù)設(shè)計(jì)等。在此根底上，探討110kV數(shù)字化變電站的實(shí)際應(yīng)用效果?！娟P(guān)鍵詞】110kV變電站；數(shù)字化技術(shù)；系統(tǒng)設(shè)計(jì)0前言隨著數(shù)字化技術(shù)的快速開展，國(guó)內(nèi)數(shù)字化變電站建設(shè)水平不斷提升，110kV變電站技術(shù)設(shè)計(jì)逐漸成熟，在實(shí)際應(yīng)用過程表現(xiàn)出巨大優(yōu)勢(shì)。1110kV數(shù)字化變電站的技術(shù)設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)1.1110kV數(shù)字化變電站的設(shè)備配置方案設(shè)計(jì)110kV數(shù)字化變電站

2、通過采用智能設(shè)備實(shí)現(xiàn)設(shè)備互操作功能，遵循IEC61850通信標(biāo)準(zhǔn)，能夠?qū)崿F(xiàn)信息交互和信息共享，并通過保護(hù)和測(cè)控裝置的配置，為系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性提供保障。110kV數(shù)字化變電站的設(shè)備配置方案設(shè)計(jì)主要包括以下幾方面內(nèi)容：1保護(hù)配置，以華安變電站為例，采用三臺(tái)以太網(wǎng)交換機(jī)和兩套遠(yuǎn)動(dòng)通信裝置進(jìn)行通信屏配置，并配置有兩套主變測(cè)控裝置，提供一體化保護(hù)。其他保護(hù)裝置包括110kV母聯(lián)保護(hù)裝置、橋保護(hù)裝置、網(wǎng)絡(luò)記錄及分析裝置、供電安防控制器、匯控柜、開關(guān)控制柜等；2數(shù)字采集裝置配置，采用模塊化設(shè)計(jì)方法，將采集裝置劃分為多個(gè)模塊，具有較高的靈活性和可靠性，能夠?qū)崿F(xiàn)大容量信息實(shí)時(shí)處理和高精度數(shù)據(jù)采集功能。采用高分辨

3、率A/D轉(zhuǎn)換器，支持多種對(duì)時(shí)方案，硬件具備智能自檢功能，抗干擾能力強(qiáng)；3智能終端配置，采用JFZ-600R智能終端，支持IEC61850標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，具備自動(dòng)檢測(cè)盒自我診斷功能，能夠?qū)κ录M(jìn)行完整記錄，斷電不會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)喪失。內(nèi)部插件采用前插拔設(shè)計(jì)方式，可以為設(shè)備調(diào)試和維修提供方便，硬件平臺(tái)兼容性高，易于擴(kuò)展；4測(cè)繪裝置配置，采用PCS-9705測(cè)控裝置，對(duì)間隔層數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量控制，基于面向?qū)ο笏枷脒M(jìn)行設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)軟件與硬件平臺(tái)的統(tǒng)一。裝置抗干擾能力強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)交流信號(hào)的同步采樣，間隔層聯(lián)鎖功能較為完善，對(duì)時(shí)精度高，后臺(tái)通訊方式靈活；5監(jiān)控系統(tǒng)配置，采用分布式設(shè)計(jì)方式，各節(jié)點(diǎn)靈活配置，可根據(jù)實(shí)際需求

4、進(jìn)行擴(kuò)展。采用VQC無功電壓調(diào)節(jié)軟件，能夠?yàn)楣╇娰|(zhì)量和供電穩(wěn)定性提供保障，減少線路損耗；6電源系統(tǒng)配置，電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)采取交直流一體化配置方式，對(duì)交直流電源、通信電源和逆變電源進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計(jì)，滿足開關(guān)分合閘的保護(hù)和控制需要，利用數(shù)字化監(jiān)控平臺(tái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化通信，共享電源信息，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一控制。1.2110kV數(shù)字化變電站的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式設(shè)計(jì)110kV數(shù)字化變電站一般采取三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式，即過程層、間隔層和站控層。變電站采用的智能設(shè)備均包含在三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，其中智能化電氣設(shè)備中的智能終端和合并單元等，包含在過程層，保護(hù)裝置和測(cè)控裝置包含在間隔層，由監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成站控層。三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之間能夠?qū)崿F(xiàn)高速網(wǎng)絡(luò)通信，主要

5、采用光纖通信方式。可以將過程層理解為變電站一次、二次設(shè)備的結(jié)合層，繼承智能電器設(shè)備的智能化局部，用光電互感器代替電磁互感器，用數(shù)字量代替模擬量。間隔層能夠匯總實(shí)時(shí)信息數(shù)據(jù)，對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行保護(hù)和控制。站控層匯總?cè)緦?shí)時(shí)信息數(shù)據(jù)，更新數(shù)據(jù)庫(kù)，具有全站操作閉鎖控制功能。1.3110kV數(shù)字化變電站的運(yùn)行維護(hù)設(shè)計(jì)在110kV數(shù)字化變電站中，運(yùn)行維護(hù)主要包括合并單元運(yùn)行維護(hù)、智能終端設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)，智能操作箱散熱處理、智能終端防潮處理、保護(hù)裝置運(yùn)行維護(hù)等。保護(hù)裝置投入運(yùn)行后，人員不能觸碰帶電部位，不能隨意改變保護(hù)裝置運(yùn)行參數(shù)。如果在運(yùn)行過程中運(yùn)行停用保護(hù)，指需要退出該保護(hù)裝置的對(duì)應(yīng)壓板。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)

6、，保護(hù)裝置會(huì)自動(dòng)進(jìn)行跳閘處理，在液晶屏幕上顯示故障信息，打印保護(hù)動(dòng)作報(bào)告。2110kV數(shù)字化變電站的實(shí)際應(yīng)用效果2.1110kV數(shù)字化變電站的主要優(yōu)勢(shì)目前國(guó)內(nèi)110kV數(shù)字化變電站越來越多，從華安變電站、直埠變電站等的實(shí)際應(yīng)用效果可以看出，數(shù)字化變電站具有多方面技術(shù)優(yōu)勢(shì)，通過采取三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)智能設(shè)備之間的數(shù)據(jù)共享和信息交互，實(shí)現(xiàn)即插即用，設(shè)備調(diào)試和維護(hù)都較為方便。110kV數(shù)字化變電站的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：1數(shù)字化保護(hù)系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，使用數(shù)字化技術(shù)取代傳統(tǒng)的模擬開關(guān)量輸入和傳統(tǒng)出口繼電器回路，使保護(hù)系統(tǒng)的抗干擾能力明顯提升，能夠徹底消除由于繼電器插件導(dǎo)致的誤動(dòng)；2二次

7、系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化通信優(yōu)勢(shì)，采用光纖代替電纜回路，連接現(xiàn)場(chǎng)終端設(shè)備，基于光纖網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)間隔層與過程層的互聯(lián)互通，采用GOOSE報(bào)文傳輸方式，通信效率和通信可靠性明顯提升；3實(shí)現(xiàn)了智能終端設(shè)備的就地安裝，設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)能力和抗干擾能力明顯提高。2.2110kV數(shù)字化變電站建設(shè)對(duì)傳統(tǒng)變電站的影響數(shù)字化變電站建設(shè)對(duì)傳統(tǒng)變電站產(chǎn)生的影響是多方面的，由于引進(jìn)了新的技術(shù)設(shè)備，改變了傳統(tǒng)變電站的電壓電流接線方式，通信通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，設(shè)備自動(dòng)化程度和智能化程度大幅度提升，具備較高的自診斷能力，能夠?yàn)?10kV變電站的系統(tǒng)穩(wěn)定性提供保障。建設(shè)110kV數(shù)字化變電站的影響主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：1系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)更加方便，維護(hù)

8、工作量顯著降低，許多設(shè)備維護(hù)工作可以通過設(shè)備自診斷功能完成，降低了對(duì)維護(hù)人員的依賴；2平安保護(hù)措施的執(zhí)行更加容易，可以減少局部傳統(tǒng)變電站的平安保護(hù)措施；3倒閘操作時(shí)間得到縮短，通過程序化操作，高效利用間隔操作時(shí)間，提高操作效率；4標(biāo)準(zhǔn)化水平大大提高，有利于降低變電站的運(yùn)行管理本錢；5減少了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試工作量，可以縮短變電站建設(shè)周期。2.3110kV數(shù)字化變電站的應(yīng)用效益分析采用全壽命周期本錢計(jì)算方法對(duì)110kV數(shù)字化變電站的建設(shè)本錢進(jìn)行定量分析。將110kV數(shù)字環(huán)變電站的建設(shè)本錢劃分為初始本錢和未來本錢兩個(gè)局部。其中，初始本錢使初期建造本錢，包括智能化設(shè)備的采購(gòu)、安裝本錢等。未來本錢使在110kV

9、數(shù)字化變電站投入應(yīng)用后的本錢，包括運(yùn)行本錢、維護(hù)本錢、替換本錢和報(bào)廢本錢等。以安華數(shù)字化變電站為例，按使用壽命20年進(jìn)行計(jì)算，全壽命周期本錢計(jì)算公式為L(zhǎng)CC=CI+CO+CM+CF+CD，其中，CI是初始本錢，具體包括設(shè)計(jì)、設(shè)備采購(gòu)、安裝本錢費(fèi)用。CO是運(yùn)行本錢，具體包括檢修操作、管理本錢以及耗電費(fèi)用。CM是維護(hù)修理本錢，按檢修周期為三年進(jìn)行計(jì)算，約為30萬元。CF是替換本錢，按5萬元進(jìn)行計(jì)算，CD是報(bào)廢本錢，約為安裝費(fèi)用的70%。采用該公式進(jìn)行計(jì)算，數(shù)字化變電站改造費(fèi)用為852萬元，相比于同等規(guī)模非數(shù)字化改造的1424萬元，可節(jié)省572萬元，且變電站運(yùn)行可靠性得到顯著提升。3結(jié)束語(yǔ)綜上所述，110kV數(shù)字化變電站的設(shè)計(jì)與應(yīng)用能夠提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，通過采用智能化設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化通信方式，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自診斷和交互操作等功能，提升變電