1、安新220kV數(shù)字化變電站技術(shù)方案匯報提綱河北省電力勘測設(shè)計研究院2007年8月 石家莊安新220kV數(shù)字化變電站技術(shù)方案1 工程概況 1.1 變電站建設(shè)規(guī)模 終期規(guī)劃建設(shè)3180MVA主變，電壓等級為220/110/35kV； 220kV規(guī)劃出線4回；110kV規(guī)劃出線12回;35kV規(guī)劃出線9回。無功補償容量按每臺主變壓器安裝4組8016kvar無功補償電容器。 本期建設(shè)2X180MVA主變，220kV出線2回至孫村、高陽；110kV出線4回，至三臺、西地、安州、新安。35kV出線6回；本期2臺主變各安裝48016kvar電容器。安新220kV數(shù)字化變電站技術(shù)方案1.2 變電站主要設(shè)計原則

2、及特點 該變電站為戶內(nèi)GIS站。220kV配電裝置采用戶內(nèi)GIS布置方式架空出線；110kV配電裝置采用戶內(nèi)GIS布置方式架空、電纜混合出線；35kV采用戶內(nèi)高壓開關(guān)柜；主變?yōu)閼敉獠贾谩?變電站設(shè)計為數(shù)字化變電站。安新220kV數(shù)字化變電站技術(shù)方案3 數(shù)字化變電站實施方案3.1 總的原則3.1.1 整站采用IEC 61850協(xié)議，主要網(wǎng)絡(luò)雙重化配置。站控層至間隔層之間采用RJ45以太網(wǎng)，間隔層至過程層可采用點對點或網(wǎng)絡(luò)通信方式，通信介質(zhì)采用光纖。網(wǎng)絡(luò)方式上，采樣數(shù)據(jù)獨立，將GOOSE信息單獨組網(wǎng)。3.1.2 220kV保護、主變保護雙重化配置，110kV、220kV及主變測控獨立設(shè)置，并具備數(shù)

3、字化接口。3.1.3 故障信息子站網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)合一，故障信息子站應(yīng)支持IEC 61850通信協(xié)議。 安新220kV數(shù)字化變電站技術(shù)方案3.1.4 220kV及110kV互感器均采用數(shù)字輸出的電子式互感器，35kV互感器采用模擬輸出的電子式互感器。380V采用常規(guī)互感器。3.1.5 主變保護采用分散布置的保護裝置，分散采集集中處理。電流電壓采樣、刀閘開關(guān)位置采集以及跳閘命令執(zhí)行下放在每個間隔內(nèi)。35kV母差采用集中母差，支持GOOSE網(wǎng)通信協(xié)議。3.1.6 電能計量采用具有光纖以太網(wǎng)接口的數(shù)字式電度表。電能量采集器采用常規(guī)采集器，與監(jiān)控系統(tǒng)通信應(yīng)支持IEC 61850通信協(xié)議。 安新220kV

4、數(shù)字化變電站技術(shù)方案 3.1.7 35kV部分合并器和保護設(shè)備布置于35kV開關(guān)柜上，可考慮將合并器與保護合一的方案。35kV系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)采用GOOSE網(wǎng)方案。3.1.8 380V采用常規(guī)互感器，測計量和控制采用常規(guī)設(shè)計，380V備自投由380V配電屏自帶自投功能實現(xiàn)，以簡化接線。3.1.9 采用GIS保護智能控制柜取代傳統(tǒng)的LCP柜，將保護下放布置。3.1.10 五防系統(tǒng)由監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)，也可采用智能五防系統(tǒng)支持IEC 61850通信協(xié)議。3.1.11 直流系統(tǒng)采用交直流一體化電源系統(tǒng)，或采用常規(guī)系統(tǒng)。安新220kV數(shù)字化變電站技術(shù)方案3.2 電子互感器配置 220kV各間隔、主變?nèi)齻?cè)間隔電流

5、互感器均按照保護雙重化原則布置互感器線圈，線圈布置原則為2個保護線圈（Rogowski線圈）+1個計量線圈（LowPower鐵芯線圈）。電流互感器準(zhǔn)確級次：5TPE/5TPE/0.2S。 110kV、35kV各間隔（除主變外）均按照保護單套原則布置互感器線圈，線圈布置原則為1個保護線圈（Rogowski線圈）+1個計量線圈（LowPower鐵芯線圈）。電流互感器準(zhǔn)確級次： 5TPE/0.2S安新220kV數(shù)字化變電站技術(shù)方案安新220kV數(shù)字化變電站技術(shù)方案 過程層包括光電式電子互感器和智能開關(guān)設(shè)備等。過程層使用100M以太網(wǎng)，選用點到點或基于交換機的星型拓樸結(jié)構(gòu)，傳輸介質(zhì)選用光纖。 目前數(shù)字

6、化變電站站控層和間隔層通信方式比較成熟，均采用雙以太網(wǎng)連接，采用IEC61850協(xié)議。間隔層和過程層之間通信方式有點對點和網(wǎng)絡(luò)方式兩種，結(jié)合設(shè)備配置情況，考慮四種網(wǎng)絡(luò)方案。安新220kV數(shù)字化變電站技術(shù)方案 本方案將220kV及110kV各間隔的保護、控制、測量、計量等功能下放到各間隔的保護及智能控制柜中，在物理位置上將各間隔的過程層設(shè)備和間隔層設(shè)備布置在一起，將保護、測控的開入開出回路電纜連接變?yōu)槠羶?nèi)配線或屏間電纜。 采用數(shù)字化的智能控制裝置，不設(shè)智能終端。 保護下放后，將220kV及110kV電壓等級的公用設(shè)備（如直流分電屏、母線保護屏、公用測控屏等），分別布置于各電壓等級的GIS室，可以

7、取消220kV及110kV保護小室，減小占地面積。安新220kV數(shù)字化變電站技術(shù)方案 交流電流電壓回路采用電子互感器，通過合并器接保護裝置。保護和智能控制裝置的開入、開出回路均采用硬接線方式，對保護裝置改動小，能保留常規(guī)壓板投退方式。 220kV及110kV母線保護獨立組屏，分別布置于220kV和110kV GIS室。安新220kV數(shù)字化變電站技術(shù)方案 主變單元和三側(cè)開關(guān)及本體都有聯(lián)系，推薦采用分布式主變保護，集中處理單元、高壓側(cè)采集子裝置和非電量保護布置于主變高壓側(cè)保護智能控制柜上，將中低壓側(cè)采集子裝置分別布置在中壓側(cè)智能控制柜和低壓側(cè)開關(guān)柜上，通過光纖和集中處理單元連接。在主變本體設(shè)非電量

8、智能終端，實現(xiàn)本體信號的數(shù)字化。 主變單元還可組成GOOSE網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)開關(guān)量信號和跳閘信號的數(shù)字化?；蛟谥髯冎械蛪簜?cè)成對配置智能終端，實現(xiàn)主變中低壓側(cè)開關(guān)信號的數(shù)字化。 推薦采用分布式主變差動保護。安新220kV數(shù)字化變電站技術(shù)方案安新220kV數(shù)字化變電站技術(shù)方案 35kV母線保護、低周低壓減載裝置，采用GOOSE網(wǎng)絡(luò)方式，實現(xiàn)開關(guān)量信號和跳閘信號的數(shù)字化，優(yōu)化二次接線。 GOOSE網(wǎng)的安全可靠直接關(guān)系到變電站的能否穩(wěn)定運行，應(yīng)提高GOOSE網(wǎng)的冗余度，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)配置，采用工業(yè)級光交換機，交換機建議少接口多臺配置。 -35kV GOOSE網(wǎng)絡(luò)按單網(wǎng)配置。 安新220kV數(shù)字化變電站技術(shù)方案 主

9、變過負荷聯(lián)切裝置可布置于110kV GIS室，采用電纜接線方式，跳110kV線路，建議不考慮聯(lián)跳35kV線路。 本方案智能控制柜由二次廠家生產(chǎn)，一次和二次聯(lián)合設(shè)計，優(yōu)化二次接線，提高了開關(guān)智能化水平，還可以減小占地，相對節(jié)約投資，應(yīng)用于室內(nèi)GIS站技術(shù)成熟， 該方案作為安新數(shù)字化變電站的推薦方案一。安新220kV數(shù)字化變電站技術(shù)方案3.3.2 方案二：交流采樣采用光纖點對點方式，開入開出等采用傳統(tǒng)接線；采用常規(guī)LCP柜，配置成對智能終端，以光纜代替保護室至配電裝置的電纜 安新220kV數(shù)字化變電站技術(shù)方案 方案二中交流采樣采用點對點傳輸方式，合并器接收電子互感器信號后，經(jīng)過同步處理，分別送給保

10、護、測控、計量設(shè)備。 下端智能終端安裝在LCP柜內(nèi)，采集開關(guān)的位置、狀態(tài)信息等，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號用光纖上送到上端智能終端；下端智能終端還具有控制回路，接受到上端智能終端的控制命令后，開出硬接點控制一次設(shè)備。 上端智能終端安裝在測控屏或保護屏上，具有開關(guān)量輸入輸出回路，與保護、測控裝置采用電纜連接。 該方案屬于數(shù)字化變電站發(fā)展初期的應(yīng)用模式 ,雖然成熟，但缺乏技術(shù)上的先進性，數(shù)字化程度低，不推薦采用此方案。安新220kV數(shù)字化變電站技術(shù)方案 3.3.3 方案三：光纖點對點與過程總線相結(jié)合的方式。即交流采樣采用光纖點對點，跳合閘等開關(guān)量信息采用GOOSE網(wǎng)絡(luò)方式。安新220kV數(shù)字化變電站技術(shù)方案

11、本方案在方案二的基礎(chǔ)上，取消了間隔層智能終端。過程層智能終端、測控和保護裝置通過交換機共享信息，采用IEC61850規(guī)范，組成基于GOOSE服務(wù)的以太網(wǎng)絡(luò)，提供網(wǎng)絡(luò)通訊條件下快速信息傳輸和交換的手段。實現(xiàn)開關(guān)量信號和跳合閘信號的數(shù)字化。 交流采樣信息仍采用IEC61850-9-1規(guī)定的點對點方式，不接入過程層總線網(wǎng)絡(luò)，技術(shù)方案成熟。 實現(xiàn)了間隔層和過程層之間開關(guān)量信息的數(shù)字化，數(shù)字化程度和自動化程度高，不僅在間隔層網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了不同設(shè)備之間的互聯(lián)互操作，在過程層網(wǎng)絡(luò)也實現(xiàn)了不同設(shè)備之間的互聯(lián)互操作。 該方案作為安新數(shù)字化變電站的推薦方案二。安新220kV數(shù)字化變電站技術(shù)方案3.3.4 方案四：完全

12、過程總線方式。即交流采樣和GOOSE統(tǒng)一組網(wǎng)安新220kV數(shù)字化變電站技術(shù)方案 本方案將交流采樣與GOOSE信息統(tǒng)一組網(wǎng)，實現(xiàn)了間隔層和過程層之間完全組網(wǎng)連接，從結(jié)構(gòu)上更加合理，是數(shù)字化變電站發(fā)展的方向。 但從目前的技術(shù)水平看，此方案存在以下風(fēng)險： -交換機的負擔(dān)增加，對其可靠性和數(shù)據(jù)處理能力要求更高； -對保護裝置要求更高，由于網(wǎng)絡(luò)方式下交流信號傳輸延時不固定，對于差動保護（線路差動、主變差動、母線差動保護），確定各側(cè)交流采樣時間的一致性造成困難，其延時誤差的范圍難以確定，和網(wǎng)絡(luò)的負載有一定關(guān)系。 因此，從可靠性角度看，目前不推薦此方案作為安新數(shù)字化變電站的實施方案。安新220kV數(shù)字化變電

13、站技術(shù)方案-110kV線路、母聯(lián)合并器單臺配置，布置于110kV線路、母聯(lián)保護智能控制柜上。-110kV每組母線TV配置一臺合并器，在合并器內(nèi)實現(xiàn)PT并列功能。安裝在110kV PT智能控制柜上。-除主變間隔外，35kV各間隔合并器單臺配置，35kV合并器安裝在開關(guān)柜上。35kV每段母線TV配置一臺合并器，布置于相應(yīng)PT開關(guān)柜上，在分段柜設(shè)PT并列合并器，實現(xiàn)PT并列功能。 220kV及110kV線路及主變間隔PT切換功能，在各間隔合并器實現(xiàn)。安新220kV數(shù)字化變電站技術(shù)方案3.5 智能終端配置方案及安裝位置 安新站采用智能控制柜方案，只在主變本體端子箱配置智能終端。 本體智能終端輸入非電量

14、、中性點刀閘位置、檔位等信號，輸出檔位控制、中性點刀閘控制和風(fēng)扇控制等接點。安新220kV數(shù)字化變電站技術(shù)方案 3.6 間隔層設(shè)備配置 (1) 保護設(shè)備配置 保護裝置應(yīng)滿足數(shù)字化變電站的要求，通信接口應(yīng)采用IEC61850協(xié)議，交流采樣應(yīng)能和電子互感器配合，支持GOOSE網(wǎng)絡(luò)的信息交換方式。 分散式母線保護部分，保護廠家有成熟的產(chǎn)品，并有一定的運行業(yè)績。分散式主變保護，現(xiàn)在已有產(chǎn)品，還未鑒定。 安新220kV數(shù)字化變電站技術(shù)方案 電子式互感器和二次設(shè)備間的互聯(lián)，理論上只要遵循相同的規(guī)約，不同廠家之間的互感器和二次設(shè)備可以互聯(lián)互通，但在實際應(yīng)用時也應(yīng)注意一些問題 。 建議：為了盡量減少數(shù)字化變電

15、站建設(shè)的風(fēng)險，互感器和保護宜采用同一廠家設(shè)備，對于220kV系統(tǒng)雙重化配置的保護，宜采用同一廠家設(shè)備。 安新220kV數(shù)字化變電站技術(shù)方案(2) 故障錄波器按電壓等級配置。故障錄波器布置于各電壓等級GIS室，開關(guān)量錄波回路采用電纜接線?？煽紤]采用分散布置的錄波裝置，將錄波分散布置于各間隔的保護智能控制柜上，減少電纜接線。 分散式錄波集成PMU、錄波及分散式安穩(wěn)的功能，產(chǎn)品在開發(fā)階段，最近推出。安新220kV數(shù)字化變電站技術(shù)方案 對于故障信息子站，建議子站不再單獨組網(wǎng)，因為保護裝置采用IEC61850協(xié)議，實現(xiàn)了裝置之間的互聯(lián)互通，不同廠家保護設(shè)備不再需要規(guī)約轉(zhuǎn)換，需要信息子站支持IEC61850協(xié)議，可以直接從間隔層網(wǎng)絡(luò)共享保護信息，可以直接訪問各保護裝置，實現(xiàn)信息子站的管理功能。 錄波裝置單獨組網(wǎng)，接入信息子站。 (3) 測控裝置配置 由智能控制裝置取代測控裝置。安新220kV數(shù)字化變電站技術(shù)方案(4) 電度表配置 除380V電度表外，全部采用具有IEC61850數(shù)字接口的電度表，220kV、110kV及主變電度表分散布置在LCP柜，35kV電度表安裝在開關(guān)柜上。數(shù)字式電度表通過RS485接口，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約和電表處理器通信，對處理器沒有特殊要求。 數(shù)字式電能表應(yīng)通過國家和本省相關(guān)計量部門的認可和檢測。安新220kV數(shù)字化變電站技術(shù)方案(5) 微機五防系統(tǒng) 微機五防系統(tǒng)可以