110kv智能变电站设计方案研究

'万方数据分类号：例1理密级：单位代码：10422学号：201722I209"J◆东岁◆≮SHANDONGUNIV琶RSITY硕士学位论文论文题目：ThesisforMasterDegree(专业学位)‘卜Ⅳ智备吕嘎电立与设j7l弓囊芬哥杰¨oPy舢5s舨t如，?主J，{它fn，雹片占以c5bnPe5以户吐作者培养专业指导合作名位虫生王焦鲎盛称鱼盈王丝师．刻盐矍且鸶是煎师丞送剑查王如I牛年If月膨日姓单名教导 万方数据原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：殛邀事日期：关于学位论文使用授权的声明本人同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的印刷件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。(保密论文在解密后应遵守此规定)论文作者签名：互嗥导师签名：邋日期：三生业 万方数据山东大学硕士学位论文目录摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ABSTRACT⋯⋯．．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯⋯．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯⋯．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯⋯⋯II第一章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11．1课题研究意义及背景⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一11．2智能变电站(数字化变电站)的概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯21．2．1智能变电站(数字化变电站)的概念⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯21．2．2数字化、智能化变电站的发展过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯31．3本文的主要研究内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4第二章110kV后寺智能站工程的设计必要性及电气设计方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。62．1工程的必要性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．62．2110kV后寺站电气设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．72．2．1设计规模⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。72．2．2电气主接线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯72．2．3主要电气参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8第三章110kV智能变电站网络架构及自动化技术方案研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．93．1变电站网络架构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一93．2智能变电站自动化系统技术方案设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．113．2．1五防系统方案设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．113．2．2程序化控制的解决方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．123．2．3数据反演功能解决方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．143．2．4测控双重化配置解决方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．143．2．5高级应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．143．2．6智能站自动化系统主要配置工具的选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．163．2．7在线监测技术方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．173．3智能站网络安全技术方案分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．203．3．1对组网方式下网络流量的分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．213．3．2智能变电站通信网络在防止外来网络入侵上的分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．21第四章智能变电站设备配置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．234．1110kV智能变系统配置方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．234．1．1智能变电站站控层间隔设备的配置方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．234．1．2智能变电站间隔层设备配置方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．234．1．3过程层配置方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．244．2智能一次设备解决方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2s4．2．1电子式互感器技术解决方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．254．2．2智能终端技术方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯284．2．3智能组件技术方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．294．2．4户外柜技术方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．304．3智能变电站二次设备的解决方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯31 万方数据山东大学硕士学位论文4。3．1数字式测控技术方寨⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3】．4．3．2智能变电站数字式变压器保护技术方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．324．3．3智能变电站数字式线路保护技术方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．334．3．4智能变电站数字式备自投保护技术方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．344．3．5智能变电站数字式低压设备技术方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．35第五章智能变电站运行和管理方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯375．1智能变电站一、二次设备试验方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．375．1．1常规检验项目分析和智能站新装置检验项目和重点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．375．1．2智能变电站检验项目⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．375．1．3检验类型的划分⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯385．1．4对实施状态检测的建议⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．405．1．5过程层设备验收⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯415．1．6间隔层设备验收⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯415．1．7站控层设备验收⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯415．2智能变电站主要设备的运行特点和维护方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．425．2．1智能变电站光纤通道数据监视的特点及方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．425．2．2具体监视手段描述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯425．2．3智毹站事故分析的特点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯435．2．4智能变电站设备常见的异常状况及处理措施⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．43第六章智能变电站系统集成组织实施方案⋯⋯⋯⋯．．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．466．1总体方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．466．1．1技术协议阶段⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．476．1．2工程设计阶段⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．476．1．3生产调试阶段⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯476．1．4系统联调阶段⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯486．2服务方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯¨"⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一486．2．1现场服务阶段⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯486．2．2后期服务阶段⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯48第七章总结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．49参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．50致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．522 万方数据山东大学硕士学位论文摘要智能变电站是采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。在网络方式的控制系统中，各个变电站自动化厂家采用的通信规约都不相同，导致厂家间的通信成为一大难题。在变电站综合自动化实践过程中规约转换成了必须面对的问题，在这样的背景下61850标准应运而生，其最大特点是己纳入电子式互感器，并且为了实现分布式采样和就地控制而引入了“过程层”的概念，过程层是由电子式互感器、合并器和智能终端组成的，他们之间全部采用光缆连接，取消了电缆的联系，彻底实现了装置间、装置与主控室的电气隔离。本文通过分析青州地区电网现状，根据青州市供电公司llOkV后寺变电站的建设要求，以1lOkV后寺站新建工程为研究对象，确定110kv后寺变电站的建设规模，进而确定其电气部分主接线方式、电气参数等内容，为智能变电站设计奠定基础。在确定建设规模后，以智能站位建设标准，通过对智能网络架构的研究，确定了1lOkY后寺智能变电站的网络架构，并通过对智能变电站自动化系统技术进行深入研究，确定了1lOkV后寺站五防系统、程序化控制系统、数据反演功能、测控功能等自动化系统功能的设计方案，本文还对智能变电站网络安全技术进行了分析研究，确定了llOkV后寺站网络安全配置。同时，为了实现变电站的智能化配置，搜集大量智能化一二次设备信息，通过对设备功能、兼容性等方面的综合考量，确定智能变电站一、二次设备解决方案：考虑到智能站的维护、运行工作在我地区还属空白，针对llOkV智能站如何开展运行、维护工作，提出了1lOkV智能变电站的建设、运行、维护管理方案；最后结合本次设计工作，对工作积累进行了总结，编制出智能变电站系统集成组织实施方案，供今后的智能站建设提供参考。关键词：智能变电站；自动化技术；设计，网络技术 万方数据山东大学硕士学位论文 万方数据山东大学硕士学位论文ABSTRACTIntelligentsubstationiStheuseofadvanced，reliable，integrated，iowcarbon．enVironmentalprotectionintelligentdeviceswithtotalstation，digitalinformation，communicationplatformnetworking，informationsharingstandardsforthebasicrequirements，automaticallycompletethebasicinformationcollection，measurement，control，protection，measurementandmonitoringfunction，andcanaccordingtoneedtosupportreal—timeautomaticcontrolofsubstationsmartgrid，regulation，onlineanalysiSofseniorfunctiondecision，collaborativeinteractionetc．．Inthecontrolsystemofnetworkmode，communicationprotocolofeachsubstationautomationmanufacturersusearenotthesame，whichcausesthecommunicationbetweenmanufacturershasbecomeabigproblem．Substationinthepracticeprocessprotocolconversionintoabigproblem．61850protocoltoemergeasthetimesrequire，itsgreatestfeatureiStheelectronictransformerhasincorporated，andinordertorealizedistributedsamplingandlocalcontrolandintroducingtheconcept’processlayer。processlayer’iscomposedoftheelectronictransformer．combinerandintelligentterminaliscomposedofcable，alladopttheconnectionbetweenthem，cancelcableties，thoroughlyrealizetheelectricalisolationbetweendeviceanddeviceandmaincontrolroom．ByanalyzingthecurrentsituationofQingzhouregionalpowergrid，accordingtothe1lOkVaftertheQingzhouCityPowerCompanysubstationconstructionrequirementsof"thetemple，TempleStationto1lOkafterthenewprojectastheresearchobject，determinetheconstructionscaleofthetempleofsubstation1lOkV，andthenconfirmtheelectricalpartofthemainwiringway，electricalparametersandSOon，laythefoundationforthedesignofintelligentsubstation．Indeterminingthescaleofconstruction，withtheconstructionstandardsintelligentstations， 万方数据山东大学硕士学位论文throughtheresearchontheintelligentnetworkarchitecture．networkarchitectureofintelligentsubstationtodeterminethetempleafter1lOkV，andthroughin—depthstudyofautomationsystemofsmartsubstation，determinethedesignschemeof1lOkVaftertheTempleStationfivepreventionsystem，programcontrolsystem，function，datainversionmeasurementandcontrolfunctionofautomationsystemfunction，thepaperalSOanalyzestheresearchonintelligentsubstationnetworksecuritytechnology，determinethellOkVTemplestationnetworksecurityconfiguration，atthesametime，inordertorealizetheintelligentconfigurationofsubstation，collectalargenumberofintelligentoneortwoequipmentinformation，throughthecomprehensiveconsiderationoftheequipmentfunction，compatibility，determinethesmartsubstationtheoneortwodevicesolution：takingintoaccounttheintelligentstationmaintenance，operationworkiSstillblankinmyarea，inviewof1lOkVintelligentstationhowtocarryouttheoperation，themaintenancework，proposedtheconstructionof1lOkVSmartSubstation，operation，maintenanceandmanagementscheme：finally，combinedwiththedesignwork，workontheaccumulationiSsummarized，thepreparationofasmartsubstationsystemintegrationorganizationandimplementationplans，forfutureintelligentstationcOnstructionliftForreference．Keywords：intelligentsubstation：automationtechnology：design，networktechnology 万方数据山东大学硕十学位论文1．1课题研究意义及背景第一章绪论变电站作为电力网络系统的中枢，是输配电网络的信息来源和执行终端，因此要求变电站提供的信息量和实现的集成控制措施越来越多，因此，建立一个逻辑简单、处理过程智能的信息化系统，已达到实现信息共享，减少投资规模，提高工程建设速度、降低运行、维护风险，提高运行效率的效果，成为一项电力行业必须下大力气研究的核心课题n1。当前，基于计算机技术和以太网通信网络技术的变电站综合自动化系统已在电网中得到广泛应用，取代了“继电器+RTU”的传统模式成为当前变电站的主流瞳"副，在提高变电站运行可靠性的同时，也简化了变电站二次设备间的线路连接。但是，二次设备屏柜间、屏柜与就地设备间的二次接线仍然很多，根据对过往事故的分析统计报告可知，设备间的电缆连接产生的断开点成为事故发生中的重要症结。因此，如图卜1所示，借助迅猛发展网络技术的，通过用通信光缆取代电缆，变电站向智能的未来模式发展，进一步加强变电站的运行可靠性。成为电网发展的必然趋势。传统模式当莆模式未来擐式SAconventionaIMMI，ContoIBoardSAwithinterbaybusl颦lI蚓I嵋l基．缸嗍凰，勰an衄臼壁画皿4自岫啊唧鱼唧畔@彳绷y歼绷酐嗣图卜1变电站发展模式 万方数据山东大学硕士学位论文《变电站通信网络和系统国际标准》(IEC61850标准)指明了变电站未来的发展方向，IEC61850标准通过最新的网络通信技术和信息建模技术的应用，根据变电站设备的所处地位，将变电站设备划分为站控层、间隔层、过程层三个层次，并创造性的在过程层中引入以太网通信，给出了标准的智能一次设备接口，通过通信技术来传输电压、电流的采样值和开入量、开出量信息；将未来变电站从一次设备(主变、断路器、电流互感器、电压互感器等)乃至整个变电站设备全面数字化的发展方向一智能变电站n吲。智能变电站将改变一、二次设备需要大量控制电缆连接的现状，而是以光缆取代电力电缆，以数字信号代替模拟信号，保护装置和测控装置等处于间隔层的设备通过通信网络获取一次TV、TA的电流和电压值，使各类设备的装置结构得到极大简化，同时大幅减少设备间的外部连接，解决现阶段采取控制电缆连接带来的状态无法实现自检等不可靠问题，智能变电站是变电站技术发展的未来模式，可以预见我国电力系统将会再次出现类似“微机保护”替代“传统继电器”的技术变革口3。现阶段，智能变电站建设在我国仍处于起步阶段，已有部分智能站已建成投运，其运行建设经验也在不断积累，智能站的关键技术和关键设备也日趋完善，在此前提下，开展智能站的设计研究工作，形成技术先进、结构合理、运行高效、可靠的智能站设计方案，一方面符合国家电网智能化建设规划的要求；另一方面，也可为智能站乃至智能电网的发展积累宝贵经验；为今后智能电网的技术升级和高效、有序建设打下坚实的基础。1．2智能变电站(数字化变电站)的概述1．2．1智能变电站(数字化变电站)的概念1．数字化变电站的基本概念数字化变电站是通过应用智能一、二次设备，实现一、二次设备信息的数字化，通过组建高速通信信息平台，并利用信息平台对数字化的信息进行标准化处理，实现变电站内、外设备的信息共享和不同设备间的互操作，并以信息平台的网络数据为基础，实现测量控制、监视保护、信息处理等自动化功能的变电站隅l。2．智能变电站的基本概念智能变电站是以数字化的变电站信息、网络化的通信网络平台、标准化的信 万方数据山东大学硕士学位论文息共享作为基本要求，通过利用先进的智能设备，自动完成信息数据采集、各种电气量、非电气量的测量、电气设备的控制、保护、计量以及在线监测等基本功能，并可根据需要，支持电网实现实时的自动花控制、智能化调节、并通过数据分析，实现在线分析决策，实现电网设备协同、互动等高级功能的变电站田121。3．智能变电站与数字化变电站的主要区别不论是数字化变电站还是智能变电站，其根本目的是实现电网设备的自动化。从技术实现手段来说，数字化变电站主要强调信息交互的数字化；从设备功能来说，主要强调设备的自检功能和在线检测功能；从用户体验方面来说，智能变电站主要强调安全性、可靠性、经济性[6】，其目的是降低一、二次设备在安装、调试、检验、扩建、改造等工作的成本，已实现设备全寿命周期成本的降低。1．2．2数字化、智能化变电站的发展过程在2000年，电子式的TV、TA和IEC61850标准已经在我国开始进行研发并应在工程实施中得到了一定的应用；到2007年，国内已经存在基于61850标准和电子式TV、TA的数字化变电站：在2009年通过对功能的深入挖掘、整合，将过程层网络的概念引入数字化变电站的建设中来，从而实现了数字化变电站一个质的飞跃；进而2009年下半年，智能变电站的概念首次提出，2010年以后在原有智能变电站概念的基础上，进一步实现智能一次设备的融合，通过采取措施，对站控层、间隔层设备的数字化，实现了变电站通信监测、测量保护等功能的微机化、数字化[10-14]：通过对过程层设备的数字化处理，实现了变电站电压、电流等交流量、开关量等采集信息和控制信号的数字化传输；实现了变电站由数字化向智能化的进化，真正实现了一次设备智能化和二次设备的一体化，具备了设备自检及在线检测、自动综合判断、自动化智能操作等智能化站功能。3 万方数据山东大学硕士学位论文r⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯；|过程层网络li⋯⋯⋯⋯⋯。⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯jr⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯li点对点的回归|i⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．；图卜2数字化、智能化变电站的发展过程图1．3本文的主要研究内容本文结合国网山东青州市供电公司llOkV后寺变电站的建设规划，对1lOkV智能变电站的网络结构、变电站系统配置方案、一次设备及二次设备的选型配合等内容进行了研究，主要研究内容如下：1．以1lOk后寺站新建工程为研究对象，分析青州地区电网现状，确定1lOkV后寺变电站的建设规模，进而确定其电气部分主接线方式、电气参数等内容，为智能变电站设计奠定基础。2．通过对智能变电站自动化系统技术进行研究，确定1lOkV后寺智能变电站的智能网络架构，并就智能变电站要实现的功能进行比较分析，确定后寺站五防系统、程序化控制、数据反演功能、测控功能等自动化系统的设计方案，并提出智能变电站网络安全技术总体方案。3。结合后寺站电气配置方案，通过对智能变电站一二次设备的选型及配置方案进行研究，并结合智能变电站过程层、间隔层、站控层的功能要求，确定智能变电站过程层、间隔层、站控层的配置方案．进而形成智能变电站一、二次设备综合解决方案；：4．结合一、二次设备解决方案，对1lOkV智能变电站的运行、维护、管理4 万方数据山东大学硕士学位论文方案提出建议：总结智能变电站包括电子式互感器、合并单元、智能终端等设备及线路间隔、主变问隔等间隔的问隔设备的维护方案。与．编制出智能变电站系统集成组织实施方案，供今后的智能站建设提供参考；6、对全文进行总结5 万方数据山东大学硕士学位论文第二章1lOkV后寺智能站工程的设计必要性及电气设计方案2．1工程的必要性根据青州市的南部地区工农业经济发展逐年递增的状况，现在南部地区仅靠35千伏弥河变电站、昭德变电站、王坟变电站供电，该地区教育园区及工程机等大工厂负荷逐年增加；并且存在着供电半径长、35千伏串供现象等问题，线路变电站检修维护与供电可靠性的矛盾逐年突出。随着青州市南部大型的文化产业园区和卡特彼勒工业园区的建设，客户对供电容量和电压质量要求逐年提高。现有的35千伏网架结构串供的局面，已经不适应社会经济的发展，所以建设110千伏后寺输变电工程十分必要。该站的建成投运，将成为南部35千伏网架的支撑，为南部的35千伏变电站提供主电源和可靠的第二电源，对青州市南部地区的工农业经济发展和人民的可靠用电水平起到了极大的促进作用。都家盘占6图2-1青州市llOkV网架结构夏洛(黄楼}站 万方数据山东大学硕士学位论文2．2110kV后寺站电气设计2．2．1设计规模表2—1后寺站设计规模建设内容远期本期户外布置三绕组有载变压主变压器器3台，单台容量50IJVA器2台，单台容量50MVA进线2回，采用室内GIS，1lOkV配电装置接线方式为扩大内桥接线接线方式为内桥接线户内开关柜，母线结构为单35“配电装置母线三分段，出线12回母线分段，出线8回户内开关柜，母线结构为单lOkV配电装置母线三分段，出线24回母线分段，出线16回户内电容器，补偿容量为无功补偿装置3×(4+4)Mvar2×(4+4)Mvar2．2．2电气主接线1．主变：设计主变为三相三绕组变压器，调压方式为有载调压，冷却方式为自冷式，电压等级为1lOkV／38．5kV／lO．5kV。主变布置于户外。本期为2x50MVA，最终为3×50MvA。2．1lOkV进线：本期架设进线2回，采用架空进线，接线方式为内桥接线；最终结构为进线2回，接线方式采用扩大的内桥接线。3．35kV出线：本期配出线路8回，采用电缆出线，接线方式为单母线分段；最终结构为出线12回，采用电缆出线，接线方式为单母线三分段。4．10kV出线：本期配出线路16回，采用电缆出线，接线方式为单母线分段；最终结构为出线24回，采用电缆出线，接线方式为单母线三分段。5．无功补偿：本期配置无功补偿装置4组，每台变压器配置2组并联电容器组，补偿容量为4Mvar，分别接在lOkV两段母线上，最终配置无功补偿装置4组，每台主变配置补偿容量(4十4)Mvar。6．中性点接线方式：主变高压侧中性点装设避雷器和放电间隙，设置间隙过流、过压保护，经隔离开关接地，设置零序过流保护；35kV、lOkV侧不接地；由于低压侧设计全部为电缆线路，电容电流较大，采用消弧线圈进行补偿。考虑到lOkV侧为中性点不接地系统，因此采用接地变与消弧线圈共用的接地变压器7 万方数据山东大学硕士学位论文进行补偿。2．2．3主要电气参数1．主变压器：选用低损、具有在线滤油功能的有载调压变压器，。型号：SSZll—50000／110110±8×1．25％／38．5±2×2．5％／10．5kV接线组别：YN，ynO，d11阻抗：UdI—II％=10．5；UdI—HI％：17．5；UdII—III％=6．5容量比：100／100／1002．短路电流：经过计算，1lOkV后寺变电站三台变压器在分列运行时，1lOkV侧短路电流为6．911kA，35kV侧短路电流为11．04kh，lOkV侧短路电流为19．95kA。3．10kV侧电容电流：本站lOkV侧电容电流约为68．2A。8 万方数据山东人学硕士学位论文第三章1lOkV智能变电站网络架构及自动化技术方案研究3．1变电站网络架构馨§岛@：惑图3—11lOkV智能变电站网络架构图主变保护与智能终端采用直采直跳的方式，采样为IEC61850—9—2，开关量与保护跳闸采用GOOSE服务，同时保护接入GOOSE网络。具体网络连接图如下：●1～|I’-亍}口：．)：ij?‘。i；i1囊；一■础嚣萍j’-和±，。l卜-TT‘IT。图3—2主变保护组网方案线路保护与智能终端采用直采直跳的方式，采样为IEC61850—9—2，开关量9N∥o帮 万方数据山东大学硕士学位论文与保护跳闸采用GOOSE服务，同时保护接入GOOSE网络。A网B网主机兼操作员站远动通信装置网络通信记录分析系统打E¨服务器10直连接GOOS直连SMV网络GOOSE电缆FT3图3-3线路保护组网方案lllol‘v线路保护：：测控装置：C⋯⋯⋯⋯0SV交换机电能表1lOkV线路合并单7Ll譬警110kv母线C路TP路TI：F蒜黼-qI|=1了1|i／L故障录波器与变电站智能设备连接采用组网的方式，采样为IEC61850—9—2心换|机交一．■盐 万方数据山东大学硕士学位论文同时故障录波器接入sV网络，其网络图如下：Ii●l●●l●l_I⋯●I⋯●l●_●●-●I●I●l⋯●I⋯●l●I图3—4故障录波组网方案3．2智能变电站自动化系统技术方案设计3．2．1五防系统方案设计本站五防闭锁系统采用国家电网公司统一要求的一体化五防系统，一体化五防系统的设计方案是在原有的微机五防闭锁系统模式下，取消了原有的独立五防系统主机，而是将五防闭锁系统嵌入到变电站的监控系统中，通过监控系统中的测控网络，发挥测控网络的防误闭锁能力，实现变电站中各间隔设备间的联动、闭锁、互锁和调度人员在遥控操作时的防误闭锁功能。一体化五防系统通过在监控系统中添加具备五防闭锁功能的功能模块，以监控系统中的实时数据库和图形环境为基础，形成设备操作的逻辑程序，进而通过逻辑程序，实现变电站一次设备的远方、就地操作的逻辑闭锁，实现变电操作票的智能生成和逻辑管理。因此，在后台系统进行操作时，也可以通过与监控系统中五防功能模块的信息共享，实现逻辑闭锁。如必须进行一次设备的现场操作时，只有将操作票内容写入解锁钥匙，进行逻辑判断后，才能进行操作。因此通过解锁钥匙的使用实现了现场操作的五防闭锁功能。 万方数据山东大学硕士学位论文图3—5一体化五防系统结构方案图3．2．2程序化控制的解决方案程控化操作分为监控层方式和间隔层方式两种，两种方式的实现方式都需要提前定义顺序控制逻辑，当顺序控制逻辑的执行单元为远动和后台监控时，为监控层方式；当顺序控制逻辑是在远动和后台监控向单元测控装置发出控制命令后，由单元测控装置执行顺序控制逻辑时，是间隔层方式。由于预先生成了防误闭锁逻辑，在一次设备进行操作时，每一步都要经过防误闭锁系统的逻辑校验；在执行顺序控制操作时，只有当操作校验通过后，才能执行下一步操作，如校验未通过导致操作不成功，则顺控程序返回。 万方数据山东大学硕士学位论文顺序控制逻辑的执行单元应在远动服务器，当执行调度或后台监控系统的顺控操作时，其命令应发送至远动服务器，由远动服务器作为执行元件，对于各个设备及间隔的顺序控制逻辑文本，则由后台监控系统生成，下载到远动服务器中，由远动服务器定义遥控点作为各组顺序控制的启动信号。采用以远动服务器为顺序控制执行单元的的程序化控制方案，就是通过后台监控系统完成顺序控制逻辑的文本生成，并下载到远动服务器中，由远动服务器执行顺序控制操作。当执行远方操作或后台操作时，通过遥控命令将启动命令发给远动通信服务器，远动通信服务器在校核启动命令后，判断是否执行顺序控制的操作过程，程序化顺序控制过程示意如图所示：方案1：集中控制方案方案2：就地控稍方案圄瓣啦涨蹦赣越耱嘲麟叠◎◎图3-6程序化顺序控制过程示意图间隔层通过MMS通信硬件网络路由实现间隔层装置问的相互通信，因此不论是在站控层还是间隔层，都具备了全站五防功能。程序化控制己在江浙等地区得到大量应用，从使用效果来看，设备运行稳定，防误功能得到了增强，能大大降 万方数据山东大学硕士学位论文低了劳动成本。3．2．3数据反演功能解决方案智能变电站对事故反演提出了新的更高的要求，传统的变电站监控系统具备事故追忆及事故反演功能，但是，传统监控系统中，只能记录事故发生前后部分遥测、遥信信息，且记录时间较短，因此造成了故障时记录数据有限，只能通过记录的遥测、遥信信息对事故过程进行判断，反演的功能相对简单，不具备全景反演的能力，不能满足对事故全过程全面分析的要求n7。19|。因此，对于智能变电站的建设，我们要实现全景事故反演的功能。全景事故反演就是通过对电网运行中的各种遥测、遥信信息，电网事故发生前后的各种告警信息、动作信息、操作信息以及事故发生时的运行方式和事故发生时变电站监控系统中的数据库模型进行综合存储，自动根据事故发生时间来匹配模型和信息，加入可选择的多种时序控制措施，实现事故追忆信息的快放、慢放、暂停、回放等功能，通过信息排序，实现电网运行状态的全面模拟，为变电站事故发生后，作出全面、正确的事故分析提供有力的数据支持。3．2．4测控双重化配置解决方案对于上行信息，应采用多源数据模式进行处理，变电站的后台监控和远动设备应同时接受同一间隔设备的不同测控装置发送来的上行信息。在进行监控系统设计时，应提前设置数据源的优先等级，在同一间隔设备不同测控装置上行信息进行监控程度判断，出现健康程度相同的情况时，采用优先等级高的数据源作为一次设备运行状况的正确反映。但是，对于上行信息中的私有数据，则不采取多源数据判断的模式。对于下行的控制命令，应首先判断不同数据源的健康程度，并根据预先设置的优先等级，进行数据源的优先等级的判断，当健康程度相同的情况时，应将控制命令发送给优先等级高的数据源，由次装置来执行控制命令。3．2．5高级应用1)一体化平台一体化平台的主要作用是为智能变电站的各种高级应用提供标准化、规范化的访问接口，它通过对站内监控系统、录波系统、计量系统、在线监测系统、安防系统等系统数据进行统～的接入、存储、分析、处理，形成智能变电站全景数 万方数据山东大学硕士学位论文据从存储到处理的一体化平台。2)智能告警与分析决策在现行的变电站后台及远程监控系统中，告警信号只是简单的通过遥信信息存储和发送，并未对告警型号进行筛选和判断，只是按照时间顺序进行了顺序排列，因此，当发生故障，发出大量的遥信告警信息时，运行及调度值班人员很难从大量、无序的遥信信息中发现关键的告警信号，影响对事故过程的及时判断。因此，智能变电站智能告警信息在采集和分析、决策中，需要将告警信息进行过滤，将告警信息进行分类，实现变电站运行状态的在线分析，形成变电站异常情况的分析报告，并就异常情况的处理提出指导方案。通过设置不同的告警窗口，根据信息的不同类别，划分出不同告警信息的告警等级，不同告警等级的信息在不同的告警窗口中显示，同时，要实现根据不同需要，灵活的调整窗口配置，实现多属性的独立配置，对于同一间隔的不同设备间，应建立起告警信息的关联属性，实现同一间隔设备在预设的周期时间内告警信息的综合处理，在同一个对话窗口中显示，方便运行及调度人员综合分析。3)故障信息综合分析决策当发生电网故障时，智能变电站的故障信息综合分析、处理系统应能为不同用户提供差异化的数据支持，将收集到的信息进行整理区分，按照不同用户需求提供针对性的数据和分析，对于调度人员来说，要为其提供及时、准确的故障信息，并形成故障后的恢复方案供调度人员参考，方便其作出正确判断，快速恢复送电；对于继电保护人员，则需要提供详尽的保护动作行为和故障时的测量数据，形成初步的故障原因分析报告，为其快速查明故障原因提供数据依据。4)分布式状态估计对变电站遥测和遥信数据进行辨识与处理，保证基础数据的正确性，减少远方调度／集控中心的状态估计的处理环节和维护工作量。数据处理的原则包括：同一母线的所有进、出线电流之和应满足基尔霍夫电流定律、遥信与遥测的关联关系、遥测量之间的关联关系、遥测量数值与限值的关系。5)经济运行与优化控制：智能变电站应具备功能更强大的自调节功能和优化控制能力，通过变压器的有载调压，电容器、电抗器的投入、退出，接地变压器的容性补偿等方式，在系统发生波动或者负荷发生变化时，通过自调节的方式，保证电压和功率因数的相1与 万方数据山东大学硕士学位论文对稳定，达到电网对供电质量的要求。因此，在智能变电站中，VQC软件在就地功能方面，要自动根据网络拓扑，实现变压器并列运行时的自动调整，根据网络状况实现电容器投入、切除和变压器的在线有载调压，实现变电站的电压白适应和无功优化；在交互功能方面，要实现对主站AVC决策的全面配合，既要实现变电站VQC向主站系统的信息报告，同时，也要能够接受主站AVC的控制命令，作为执行单元，实现对主变及无功设备的控制。3．2．6智能站自动化系统主要配置工具的选择IEC61850作为当前满足需求的先进的变电站通信网络和系统标准，不但对变电站通信系统的方式、方法进行了标准化的规范，同时也制定了对变电站综合自动化系统的描述方法。通过变电站配置描述语言，将变电站的一次接线图、各IED设备、装置间的通信关联和网络结构等采用XML格式的文本语言加以描述，建立模型，生成整站的信息源，便于各类系统问的信息交互n7‘19。。因此站内需要各类型的配置工具来完成自动化系统的主接线图(SSD文件)、IED能力描述(ICD文件)、全站系统配置(SCD文件)和设备描述(CID文件)的配置，以保证配置工作正确性和数据完整性的实现。在IEC61850工程实施的初期，由于工程多在科研阶段，模型文件大多由研发人员在XML编辑器中手工编辑，易出错，界面也不友好，随着工程的推广，工具软件也越来越受到各厂家的重视，IED的建模工具软件，全站自动化系统配置工具软件和第三方模型一致性校验软件相继得到开发。最初的配置工具是按照IEC61850规定的树形结构来配置和显示模型文件的，为了更符合工程人员的使用习惯，目前各厂家也开始开发图形化显示的图模一体的配置软件，尤其在GOOSE虚端子连线和SSD文件配置时，图形化的软件更加直观的描述了装置和系统的性能。16 万方数据山东大学硕士学位论文liJEC、6t85D装置图3—7智能站自动化系统的配置工具图3．2．7在线监测技术方案1)在线监测的范围智能变电站在线监测系统，要实现电气设备的多参数量及多功能的在线监视及数据处理自诊断功能，监测范围涵盖变压器、开关、CIS等设备，包括泄露电流、油气特性、局部放电、电压及电流变化等内容，实现变电站设备的全面在线监控。2)变压器绝缘的在线监测(a)油中气体成分及各种气体含量的在线监测油中溶解气体的在线监测，主要是通过将油气分离和油气检测技术进行集成，采用复合型的分离、监测传感器，实现对气体成分及含量的综合分析。其要求是与离线的取样试验相比，油中各气体成分和含量要成一致性的变化趋势，特别是反映变压器故障的气体成分，要求监测的灵敏度要达到lppm。(b)局部放电在线监测局部放电的在线监测，是在复小波技术的基础上，利用三步骤去噪算法，将分离出的局放超高频信号和噪声进行选择，确定最优复小波和复小波的分解阶数，进而确定其阀值算法。(C)变压器绕组温度的在线监测 万方数据山东大学硕士学位论文变压器绕组温度的在线监测采用分布型光纤传感系统(Distributedopticalfibertransducersystem)，该系统将光学时域反射技术、非线性光谱技术、光纤传感技术、弱信号检测技术相融合，采用计算机处理技术队各种采集信号进行处理，能够实现沿线各点温度的实时测量，具备精确定位功能，温度的测量精度也可达到l度的范围内，其特点完全满足变压器绕组温度在线测量的要求，能精确的描绘变压器绕组的温度分布。(d)同时智能变电站的在线监测系统，还要求能够实现变压器铁芯的接地电流、主变套管的泄漏电流及介损损耗、主变油面温度、主变本体及有载的瓦斯和主变有载开关调压分头状态的在线监测。3)高压断路器及GIS设备的绝缘及动作特性的在线监测(a)断路器动作特性的在线监测，包括断路器的行程、超程以及断路器在分合闸操作时的分合闸速度等。(b)断路器在切除故障电流时的电弧电压和开关电流等。(C)局部范围的温度测量。(d)操作机构性能的在线监测。(e)GIS局部放电的在线监测。(f)充气设备的在线监测，包括气体微水、气体在分合闸操作时的电弧降解物等。4)在线监测系统组成日’’l印日j一’●--u’_--”喇鬯咧暖蚕薹茹监刹功能组上IED一印■子I印■翻印■翻印图3-8在线监测系统组成框图 万方数据山东大学硕士学位论文5)系统在线监测结构：篁屯站电气设蔷f1．蛙扶奎监铡最蛲：．．：3’’言‘‘i0—壮搴壮骷《I{：嚣tf乜抗疆)馆舟A嚏豁一单元冉tI蝗禽蓝]一JCIS厦$F6■薅■苴■●元几冀它墨棚簟元油中稿■气体盟蠢求置舅蝎螺救电麓潮叠青，r攒．铰若盟一竹曩谭Ik歼楚犍奄鼙一生瞳■豫台L越蕾蔫叠蕾舟硝．铁玉虹舅cT，一n电拜&吐瞳一参一氯化铮一l■叠■曼屯站“静氨蠢一■媛电蕾一所糟■帆■精栉蠢一非6．t体乇t鑫t翱S韩气体分冀匀曩一sF6气I‘潼■蕾一两硌■阡蓑电重瞳一咆嚏坦艺■壤矗一屯囊蝎靠畦电苴羽隅^Jl爻■夹曩虞■一生咆蚺过电ll蕾捆鞋■．两药展譬哺t一图3-9在线监测系统结构图州。，o．，．1黜／铲“剐＼。置一V 万方数据山东大学硕士学位论文6)智能变电站在线监测系统方案：t{．．．．．．R．e．po．r．t’：1：熏>l综合信息中心{、学家系统f，I阂I．．．．．．．．．．．．J图3一lO智能变电站在线监测系统方案框图3．3智能站网络安全技术方案分析智能变电站的系统结构决定了网络技术的大量应用，因此网络安全是智能变电站发展中必须面临和克服的难题，从目前智能变电站网络安全技术的应用和发展情况来看，主要分析以下几点：=111=一吣凶下一¨凡一!卣止击一 万方数据山东大学硕士学位论文3．3．1对组网方式下网络流量的分析从早期的设计方案可知，过程层网络的信息流量如下表所示：表3-1过程层网络信息流量图。计量数据带宽·保护数据带宽‘GOOSE带宽p总带宽p线路间隔p1捌p12p2．4p32．4m3主变大间隔p1捌p1酬p6Ⅲ．’3吼一母线保护一p昱黔。1．k．Z妒93．抓p(12个单元)一从上表数据来看，母线保护的带宽不够，近期可以通过多个光纤以太网口分担带宽的办法来解决，随着交换机技术的发展，千兆以太网技术将能够解决母线保护带宽不足的问题。从现阶段考虑，通过动模试验的论证，选用IEC61850—9—2和GOOSE共网的方式，可以满足变电站网络数据传输的要求，同时，此方式实现了信息共享，光纤接线得到简化，降低了网络建设中的成本，在进行后期改造时，只需要将改造设备的交换机网络进行改造即可，降低了后期的改造升级和系统升级的难度。3．3．2智能变电站通信网络在防止外来网络入侵上的分析根据统计数据显示，现有网络病毒主要是针对Windows操作系统，因此，在智能站的网络建设中，应避免使用Windows操作系统，降低遭受网络攻击的风险，现在综合自动化系统中应用的Linux／Unix操作系统，能够满足C2级安全规范的要求，建议采用此操作系统，降低计算机网站感染病毒的几率。面对当前电力系统中存在的网络安全问题，国家颁布了一系列相关的政策法规，明确了“横向隔离，纵向认证”的安全性原则，在严密安全分区的前提下，在站端远动设备与调度主站使用数字加密设备，实现现场控制和调度管理的隔离，全面加强电力网络系统的安全防护。通过防火墙的使用，限制现场控制网络的访问权限，加强智能变电站综自系统的网络安全防护能力陋1。但是，不得不考虑的问题是，防火墙的安全防护只能对外来数据进行监控，对于内部攻击并不能起到相应的防护效果，因此，引入其他加密设备与防火墙配合使用，才能实现综合防护的效果。 万方数据山东大学硕士学位论文加密技术就是对系统网络中传输的数据信息通过各种方式进行加密处理，在到达目标位置时，通过解密设备将数据信息进行解密，将数据信息还原为原始的数据信息，防止其他用户对数据信息的截取和篡改皿卜231。对于外部入侵，当侵入行为突破防护墙的防护，需要有当地的入侵检测系统进行监测、处理。作为枢纽设备的变电站，其关键部位应具备入侵行为的当地监测能力，配备网络入侵检测系统，实现对指定端口的监测，对异常的网络访问进行防护。入侵检测系统应能监测网络上所有的信息包，并对信息的危险性进行判断，并根据判断结果发出相应的警告信息n“。 万方数据山东大学硕士学位论文第四章智能变电站设备配置4．1110kV智能变系统配置方案4．1．1智能变电站站控层间隔设备的配置方案1)硬件变电站层主机包括：监控主机、远动主机、操作员工作站。变电站所有主机均应采用工业控制级计算机，具体配置如下：处理器字长≥64位；CPU个数≥2个(每个双核)；主频≥2．0GHz：内存≥4GB；显存≥512M；硬盘≥2X250GB；网卡数量≥4块；网卡速率≥100Mbit／s；光驱52XDVD；19寸液晶显示器。打印机：A3激光打印机监控主机配备以太网卡。变电站监控系统还要具备与相关设备的接口能力，如：(a)与电能表的接口(b)与智能直流系统的接口；(C)与火灾报警及消防系统的接口：(d)与视频监视系统的接口。(e)与微机五防系统的接口。(f)预留与其它智能设备的接口。2)软件软件系统要充分满足网络建设要求，提供满足防护要求的操作系统，支持智能站网络建设要求的数据库，如监控系统及相关支持、应用软件，数据库及远动设备配置软件等。4．1．2智能变电站间隔层设备配置方案间隔层设备是智能变电站中的重要组成部分，对智能变电站智能化水平起到非常重要的作用。因此选用性能先进、功耗较低的通信处理器作为智能变电站综合自动化系统中测控装置的主CPU，在保留原有保护装置、测控装置中的经典算法和逻辑处理方法的前提下，通过实现逻辑图的执行引擎和基于61850协议的智能软件平台的全面配置，确保软件可靠性。 万方数据山东大学硕士学位论文此种方式下，只需要将间隔层设备保留少量的CPU插件，用以完成数字信息的处理即可，不需要保留现阶段间隔层保护、测控装置的交流模块及开入开出模块，即可实现装置硬件的统一及各电压等级的保护测控一体化配置。同时，问隔层装置还应保留删I插件，一方面，负责提供人机对话界面和提供与站控层网络的通信接口，另一方面，对下管理相应的数字化CPU模块，为各种不同软件的运行提供环境，进而实现测控、保护、录波等各种功能。间隔层设备包含单间隔的保护、测量、计量设备以及跨间隔设备如录波设备、主变的差动保护、备用电源自投切设备等。其中，间隔层单间隔设备应经过合并器与过程层经光纤接口进行连接，同时，实现与其他间隔设备的采样信息、控制信号的跨间隔交互。为了更好的处理跨间隔设备的大量信息，需要设置前置单元，满足过程层信息交互的要求。1)llOkV部分：(a)主变配置主保护、后备保护一体的保护装置，按照双重化原则进行配置，保护模式为直采直跳；测控装置单独配置，测控采用组网的模式。(b)llOkV线路间隔配置保护、测控一体化的保护测控装置，保护模式为直采直跳。(c)1lOkV分段开关配置分段保护，采用一体化的保护测控装置，单重化配置。(d)电度表按照61850标准，选择支持数字输入的电度表。2)35kV以及lOkV部分：35／10kV部分按照一体化的保护测控装置进行配置，配置单重化的线路、电容器保护。4．1．3过程层配置方案过程层设备主要包括电子式TA、TV等一次智能化设备。这些智能化的一次设备应具备自检和自我描述功能，在IEC61850协议的框架结构下，通过光纤通信的方式，通过点对点或者总线通信的方式与过程层进行连接，现阶段开关设备的智能化主要是依靠传统开关外加智能设备的方式实现的，GIS设备采用光电TA、TV，将互感器设备中的交流模拟量转换为数字信号，其中光电TA的采集器 万方数据山东大学硕士学位论文具备双AD采样功能，并兼具测温功能，以补偿由于温度影响引起的测量误差。光电TV采用串级电容进行分压。如下图所示：4．2智能一次设备解决方案图4-1采样线圈图光纤垒台并单元1光纤莹台并单元24．2．1电子式互感器技术解决方案1)1lOkV线路电子式互感器技术解决方案通过在llOkV线路装设电子式TA、TV，获取电流、电压模拟量并进行数字化转化，电子式TA中要分别设置保护组和测量组线圈，并设置相应的合并单元与之配合，如图所示：缨踟带协衡蛹辨重换虮●EC1l嗽删骗图4-2llOkV侧线路间隔电子式TA配置图 万方数据山东大学硕士学位论文几丽I．．．．．．．．．．．．．．．．．．．一厂两L．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Jn萄丽1I．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．_J■JC儿姚变间隔图4-3主变110kV侧间隔电子式TA配置方案图2)主变35、10kV侧电子式互感器技术解决方案按照llOkV主变保护配置双重化的要求，主变35kV侧及lOkV侧的当地采集单元也应满足双重化配置要求。图4—4主变35、lOkV侧电子式互感器配置方案图 万方数据山东大学硕士学位论文3)35kV、lOkV出线线路电子式互感器技术解决方案{1{’j)，IUKVI{’。屏蔽电缱．捌止爿哪早哪J¨■I【I7暖垆一垃奠L置l‘歹l●+盛电囟电舯一，"，"，ABC图4—535、lOkV出线线路电子式互感器配置方案图4)35kV、lOkV母线电压技术方案35kY、lOkV母线电压由电子式电压互感器采取就地采集方式获取，并通过智能终端由光纤回路传递到电压并列装置，经并列装置处理后，提供给相应的保护和测控装置。图4-635／lOkV母线电乐技术图5)合并单元技术方案合并器基本功能：(a)要满足国网规定的协议规范，可将多路电子式互感器的采集信号进行综合处理，转化成光信号提供给特定装置相关的数据信息； 万方数据山东大学硕士学位论文(b)合并器可为电子式互感器的采集器提供满足要求的工作电源，保证采集器的正常工作；(c)能够接受不同层级设备发出的同步对时信号，支持国网通用的多种对时方式，保证各采集器间的采样同步；(d)具备传统信号的处理功能，实现传统模拟量的模数转换。图4—71lOkV合并器配置结构方案图4．2．2智能终端技术方案智能终端基本功能1)通过总线接口为间隔层提供设备信息，接收间隔层设备发出的控制命令；2)断路器的智能终端要负责采集断路器的开入量信息，同时，连接于控制回路，向断路器发出分合闸命令；3)变压器智能终端负责采集非电量、温度、有载开关档位等开入量信息，同时为分接头控制、风冷控制等提供接点。。 万方数据山东大学硕士学位论文图4—81lOkV智能终端配置图4．2．3智能组件技术方案智能组件应满足Q／GDW—Z一410—2010《高压设备智能化技术导则》的要求，其基本功能是实现对宿主设备的监测、控制功能：同时，智能组件还可以承担相关的计量、保护等功能。对其要求为：优化配置、简化回路、实现软件连锁。‘”iJ|”啊。錾’■’二．掌虱『i图4-9110kV智能组件连接方案图 万方数据山东大学硕士学位论文4．2．4户外柜技术方案户外机柜要为需要在户外条件下运行的自动化及其它普通电气设备提供接近室内的工作环境，同时要为这些设备提供必要的防护。户外柜的技术特点：(a)高的防护等级：在不依赖额外的防护条件，仅通过通风散热，机柜就能为柜内的自动化设备提供IP56的防护等级，为柜内设备提供更加洁净的运行环境乜7删。(b)具有智能化的温度控制系统：机柜能应对户外的极端自然环境，在温度一40℃～+40℃(同时伴有强烈日照)情况下，通过采取隔热和通风散热措施，通过柜内温度控制系统发挥作用，能很好的隔离柜内外的热传导，并可以有效的将柜内设备运行产生的热量排出，保持温度在设备正常运行需要的范围内．。(c)高水平的EMC性能：机柜结构的EMC设计包括电磁屏蔽、功能性接地和静电放电防护。为了满足电气的抗干扰要求，机柜整体必须具备可靠接地的能力，并且机柜的整体电磁屏蔽性能要好。每个重要的设备之间必须用电磁屏蔽板隔开，电磁屏蔽板又必须与机柜间达成可靠的电气连接(即等电位要求)。(d)持久的耐腐蚀和抗生化能力：机柜除了能隔离有害气体和物质进入机柜内部，还要阻止动物(啮齿动物、白蚁)与真菌进入机柜，保护功能设备免受这些生物的伤害。(e)坚固耐用柜体和模块化的结构设计：机柜采用双层壳体设计，由内柜、防水顶盖、底座、双层侧板和双层前后柜门组成，柜体采用拼装与焊接混合式结构。柜门由多点铰链与机柜进行连接，柜门锁与柜体采用多点锁定。(f)精良的制造工艺和美观大方的造型：好的设计还需经优良的加工工艺来保证，特别是不锈钢的加工及焊接工艺极为讲究。不锈钢板材在加工和焊接上要求比普通碳钢高而且难度大，尤其是用于机柜外表的不锈钢板是带装饰性的拉丝板，当采用免涂覆裸钢板的工艺方案后，则必须消除不锈钢板材的板金加工痕迹，不锈钢焊缝不能影响板材的拉丝纹理。加工后的免涂覆不锈钢还必须做到能防灰尘和油污以及人手指印痕的污染，当产生了上述的污染后，应能轻易地去除。 万方数据山东人学硕士学位论文图4～10户外柜现场图4．3智能变电站二次设备的解决方案4．3．1数字式测控技术方案本站智能变电站综合自动化系统中的保护测控装置，选用性能先进、功耗较低的通信处理器作为智能变电站综合自动化系统中测控装置的主CPU，在保留原有保护装置、测控装置中的经典算法和逻辑处理方法的前提下，通过实现逻辑图的执行引擎和基于61850协议的智能软件平台的全面配置，确保软件可靠性。智能变电站数字化点对点方式的测控装置组网方案：相关开关量与模拟量的采集信息通过GOOSE组网上送，同时一次设备的相关控制命令也是由GOOSE组网的方式下发到智能终端。在智能变电站中模拟量的采集信息通过GOOSE组网的方式上送至测控装置， 万方数据山东大学硕士学位论文一次设备的开关量信息等遥信信息则通过智能终端实现就地采集，在以GOOSE信号的方式发送到对应的测控装置，两者均由测控装置通过MMS上送到站控层设备乜引。对于主变温度等模拟量信息则由主变本体的智能终端进行采集，并经过模数转换，转变成数字量来实现相关信息的采样。具体网络连接图如下：‘，●，●H’’"．‘^}一}t}．、～0吁}口：．4，上．川．{．兰。㈧jtI．11。4．3．2智能变电站数字式变压器保护技术方案对于大型变压器的保护配置，需要加强对励磁涌流闭锁的控制，在原有的二次谐波制动原理、波形对称原理基础上，针对目前大型变压器采用新的铁芯材料、合闸电阻等情况，对现有励磁涌流闭锁原理带来的新的影响。在智能变电站，尤其在电子式互感器应用中，保护装置的模拟量采集处理方式，相比RC低通滤波的AD采样方式，其特点是励磁涌流的特征，尤其是谐波分量特征更加明显，针对上述情况要进一步完善励磁涌流闭锁原理，例如利用二次谐波制动和波形对称原理构建的综合判据、磁通制动原理等瞳⋯。对于220kV及以下变压器保护，保护测控一体化的保护测控装置是今后工程实施中的主流配置，装置中的保护CPU和测控CPU分别独立完成相应的功能，在智能变电站中，可以将测控采样信息作为保护元件启动判别的辅助判据，提高保护整体的可靠性。非电量保护仍然采用继电器回路直跳方式，但同时能够输出相应的GOOSE 万方数据山东大学硕士学位论文信息，即保证可靠性，同时在智能变电站中能够满足数字量接口。智能变电站变压器保护的数字量接口形式，取决于过程层的组网形式，点对点方式下，变压器各侧合并单元和智能终端的相关报文与变压器保护直接连接；而在过程层组网形式下，设备间的数据交换要通过交换机进行。因此要求数字式变压器保护装置的配置，要满足在不更改硬件的前提下满足国家电网的技术要求。l：11i1，_t1J¨皿烈，’】_，，{、|_{【j．、J¨t慰-一’lJ，’!型』翌j∑兰!坚!r。；一■_滓：主变保护赢誊赢餐蕊霉iI当搀注：主变保护侧智当嚣之蔷婪罱嚣篙f!『；警I仃；斧8j擎篡蒹I瓣擞区区盥。哪㈣护善护测控装置采。褒j[簇赫r用双网模式。^铀∞赫跏§操小mmk路器操㈣I；：惭路器操j‰洲州*器螺根据国家电网关于变压器保护sV和GOOSE口的说明要求：点对点sV及GOOSE要考虑最大化配置情况，公共绕组的SV及GOOSE要为实现点对点连接提供条件。4．3．3智能变电站数字式线路保护技术方案数字化线路保护装置和传统装置相比，开关量，模拟量均通过光纤以太网通信获得，目前采样值的光纤接口为sV接口，和开关输入量的光纤接口为GOOSE口，在装置上独立设置。跳闸输出端口和开关量输入端口共用一个GOOSE口，对应的GOOSE输出及GOOSE输入无需分开。数字化线路保护不仅可以满足线路两端都是数字化站的情况，同时也能与传统线路保护配合，共同完成光纤纵差保护功能。对于存在的传统侧与数字化侧的采样延时不一致现象，可以通过保护定值或算法完成补偿乜”矧。一离网㈥l离倒议网 万方数据山东大学硕二匕学位论文智能变电站中的数字化线路保护装置应能在过程层与IEC61850—9—2输出的电子式互感器实现接口，并可实现通过GOOSE网络或点对点光纤实现保护装置的开入、开出，而对于变电站层，应能够采用IEC61850或DL／T667—1999(IEC60870—5—103)进行通信。数字化线路保护装置SV、GOOSE扩展板接口说明：同时具备SV和GOOSE功能，至少4个口为GOOSE扩展用，4个口为SV扩展用：其中SV和GOOSE应分别有1个端口用于组网，同时配置固定的三网合一接口，实现SV、GOOSE、IEC61588三网合一功能。2个口用于GOOSE点对点连接，2个口用于SV点对点连接心"。4．3．4智能变电站数字式备自投保护技术方案1)基于SV的分布式备投SV式备投的思想和传统备投方式相同，设置专门的备投装置，所以也可以称为数字化集中式备投，备自投装置采集交流及开关量信息，并发出控制命令。因为智能变电站的信号和采样信息发生了重大改变，因此传统的备投实现方式也需要进行改变。数字化的集中式备投需要在传统备投的基础上利用网络采集方式实现口引。数字化的集中式备自投装置利用采集交换机上共享的采样信息和GOOSE信息，对数据进行逻辑分析，当满足条件充电条件时，备自投装置进行充电，满足动作条件时，各自投装置出口动作完成自投切功能。各自投出口，通过向过程层网络发送GOOSE信息，相应间隔保护收到GOOSE变位信息后闭锁重合闸，该间隔智能终端在收到相应的GOOSE变位信息后，出口接点动作，从根本意义上来讲，其逻辑功能和传统各自投方式相同，并无本质上的改变。2)基于GOOSE的分布式备投此方案不设置专门的备投装置，设立一个备自投逻辑单元，可以将此逻辑单元整合在分段保护或者其他保护测控中。以数字网络传输为基础的GOOSE分布式备投，其功能实现需要由跨间隔的各个问隔层设备共同完成。其中，有流判别是由进线问隔的测控装置完成的，分段开关的位置采集由分段开关的测控装置完成，母线的电压检测由母线测控装置完成，所有间隔层设备采集到的信息通过通信网络传输给虚拟的主逻辑单元，主逻辑单元通过对信息的综合分析，完成运行方式和逻辑关系的判断，并将判断结果 万方数据山东大学硕士学位论文以GOOSE的方式下达到各个分散执行单元，完成各自投的自投切功能。与传统的备自投方式相比，基于GOOSE的分布式备投，在信息采集方面，改变了传统备投需要设置的独立备投设备，分布式备投通过当地测控装置，采集备投功能所需的全部信息，并通过通信网络，以GOOSE信息的方式传递给虚拟主逻辑单元，改变了传统备投方式中，备投装置通过电力电缆对交流量、开关量的信息进行信息采集的信息采集方式；在备投逻辑判断和出口动作方面，分布式备投通过主逻辑单元对GOOSE信息进行处理，并将处理结果也已GOOSE信息的形式通过通信网络发出，实现各自投的自动投切功能，而传统各自投方式则是在备自投装置完成逻辑判断，以继电器接点的方式通过控制电缆实现备投功能。从分析结果来看，分布式备投不仅取消了独立的备自投装置，而且在信息传输方面，取消了传统备投中，采集信息和动作行为需要电力电缆进行传输的传统模式，而是以GOOSE信息的方式通过通信网络进行传输，不仅简化了设备序列，降低了变电站运行、检修的难度；同时采用基于GOOSE的分布式备投方案，不仅是智能变电站信息共享的体现，也是不重复设置装置的体现。3)基于监控系统的网络备投基于监控系统的网络备投方案是在监控系统上配置专门的备投逻辑软件，将各单元设备测控装置的相关采集数据和开关量信息上送至监控系统的备投逻辑软件，在监控网络中的特定区域进行逻辑计算和判断，进而实现备投功能。此方案在监控系统的平台上实现，各投逻辑可在线编程，移植性强；网络备投是借助已有的设备实现备投功能，可以实现数据共享，减少设备投入；此方式是否满足变电站运行需求有待实际工程验证。4．3．5智能变电站数字式低压设备技术方案开关柜内的电流互感器、电压互感器使用电子式的互感器设备，输出信号的类型可以是小信号的模拟量，也可以是小信号的数字量。可以通过在开关柜内安装四合一的智能设备(包括保护、测控、合并单元、智能终端)来进行配置。同时四合一装置或低压智能终端提供GOOSE与数字化采样接口，与电度表、母差进行通信，四合一装置输出格式为FT3。35 万方数据山东大学硕士学位论文并关壹一位置和告警信矗．墨～＼墨謦～．1^J》)}GOOSE一≥．愿玉；隰澍)一氍闽闽阚竺当)蘸翻、，蘸钢、r。，。；，。0一毯惑鋈蕊憋蔑憨鬻斓‘⋯L)rl升，U覆I一一⋯～一一一⋯⋯ECT电能系统Jr光纤互|-凰、r图4—12低压保护测控装置技术方案图 万方数据山东大学硕士学位论文第五章智能变电站运行和管理方案5．1智能变电站一、二次设备试验方案5．1．1常规检验项目分析和智能站新装置检验项目和重点从长远的发展方向来看，变电站的检验方式呈现出由定期检验向状态化检修转变的趋势，但是，状态检修需要对设备状态运行状况实现全面监测，同时，定期性的设备校验也必须开展作为状态评价体系的重要支撑，通过开展各类校验活动，一方面对设备运行状况进行全面把握，有助于提高设备的运行状况，另一方面，形成设备校验的周期台账，可以提高设备校验的针对性，对于减少非计划停电和提高供电可靠性起到良好的促进作用。智能变电站从网络结构及一二次设备的选型上与传统变电站都发生了重大变化，因此，不能盲目的把传统变电站的校验方法及校验周期全盘不动的搬照到智能变电站的维护中去，要根据智能变电站的方式特点和设备特点建立与智能变电站实际情况相适应的检验方式。下面根据智能变电站各层级设备的特点，从各个方面对智能变电站的检验项目进行描述。5．1．2智能变电站检验项目1)过程层设备检验电子式的电流、电压互感器以及合并单元和智能终端是智能变电站过程层的主要设备。其中，电子式的TA通过感应电势反映电流的变化情况，依据罗氏线圈原理实现小信号处理；电子式的TV则是根据电容分压原理实现小信号处理，，由于电子式的互感器中间没有铁芯，因此，不用考虑电磁式互感器时代的极性问题，这样智能站的互感器检验就不需要进行极性检验，另外电子式互感器的二次输出的是数字量，这样互感器也不存在电流互感器不能开路、电压互感器不能短路的问题，除此之外，由于电子式互感器的二次侧输出是数字量信号，不需要通过控制电缆进行传输，因此也可以避免大量的二次电缆线路接线及查线问题。总结起来，智能变电站电子式互感器较传统电磁式互感器的校验项目明显减少，常规性的检查项目为升流试验、升压试验、耐压试验。 万方数据山东大学硕士学位论文合并单元的检验可以和互感器的升流、升压检验同时进行，主要是检测合并单元的数字量采样输出是否准确。智能终端的检验可以和间隔层设备以及站控层监控后台同时进行，主要需要检验保护、测控装置的出口、遥控是否快速、正确，通过监控系统检验开关量信号返回、上送是否快速、准确。2)问隔层设备检验智能变电站的间隔层包括保护、测控装置、故障录波以及网络监视仪等设备，智能变电站问隔层的设备检验可以按照常规变电站的要求和规范来进行。3)站控层设备检验智能变电电站站控层设备的校验，与常规站的检验项目一致，主要进行“四遥监测”综上可以了解到，智能变电站和常规变电站的检验项目由于电子式互感器的存在产生了一些变化，间隔层和站控层设备的检验项目和检验方法与常规变电站相比，没有太大变化，但是不可否认的是，智能变电站的建设给维护和检修人员带来了极大的便利，可有效的降低建设投入和劳动力成本。5．1．3检验类型的划分现阶段，设备检修仍然以周期性的检验为主，但是，周期性检验的弊端主要体现在检修的盲目性，一方面，当设备运行状态裂化，但是未到检验周期，往往不能及时的排除设备隐患：另一方面，当达到校验周期进行校验时，设备的运行状况良好，造成了不必要的停电作业，一方面造成人力资源浪费，同时也影响了可靠供电。因此，为了降低停电的盲目性，必须开展设备的状态检修，状态检修是在状态信息全面收集的基础上，通过完善的状态评价体系，根据评价结果对设备检修提出建议，进而形成状态检修的检修计划。由于是在状态评价的基础上进行检修行为，因此，增强了检修的针对性和目的性，更有利于缺陷的及时消除和设备的安全运行和连续供电。现阶段，国家电网状态检修虽然进入全面推进的步骤，但是，从效果上来看，并不理想，呈现出高投入、低效果的现象。究其原因，只要是因为状态检修的实施主要集中在对老旧变电站或者老旧设备的改造上，由于在在运设备上进行改造，其改造费用和调试费用非常高，往往施工费用超过在线监测元件的价值。并 万方数据山东大学硕士学位论文且，在运行设备上加装在线监测元件，由于许多带电设备无法进行改造，往往造成工程改造不能系统完成，使得监测方案未能全部实施，不能很好地形成监测系统，从而造成了监测数据的片面和不完整，进而造成综合评价与设备状态出现偏差，甚至出现相互背离的情况。但是，在变电站新建工程中，可以将各个需要纳入监测范围的设备提前安装好监测元件，只需要在安装到位后，用通讯线进行连接，特别是充气设备等，可以极大的降低安装成本，甚至可以由设备制造厂商在设备生产时即完成监测元件的安装和通讯设备的连接。同时，新建项目中，可以将变电站的在线监测系统进行提前设计，形成成熟的监测方案，把状态评价所需的各种监测量进行整合，形成完善的监测、评估网络，在工程建设中一次完成。在线摘溯Il运行数据l带电测试lI涿族缺陷j＼。J。，／／I试验数据》l状漆榆惨倍取收嫩系统H缺陷异常硼l’RI历次检修情况夕厂山、n一⋯㈣／／(’醴备状态评价)／＼～／，．弋～留／蜜舞!／{／设豁风羧评估飞l⋯⋯可糯性℃6删F’≤成本＼检修毓略社会澎晌义嘶l借<乏需鲤三>。Ⅵ年发检修汁划检接实施0检修蹰评依图5．1状态检修流程图 万方数据山东大学硕士学位论文因此，在1lOkV后寺站的建设中，在设备选型时，按照状态检修的要求，配置各种监测设备，达到状态检修的监测要求，实现变电设备的实时监测和在线诊断，为什么时候检修、该检修那些设备提供数据支持。从而实现减少盲目检修，提高检修的质量和针对性的目的。5．1．4对实施状态检测的建议1)充分发挥设备制造厂商的作用，利用制造商熟知设备性能，明确监测参数的优势；由制造商对监测内容提供建议，并在设备安装调试过程中，完成监测设备的安装调试，降低劳动成本，提高工作效率。2)用户单位要积极协调不同厂商间的协同作业，使不同生产厂家紧密配合，实现不同生产厂商的监测设备实现对接，为综合信息分析和综合评价提供条件。3)建立完善的组织机构，形成全面的信息收集网络，确保收集信息完善、正确。设备状态信息收集系统运维检修部各专业班组运维检修部各专业班组运维检修部各专业班组图5．2信息采集流程图 万方数据山东火学硕士学位论文5．1．5过程层设备验收1)电子式电压、电流互感器的验收项目：(a)外观检查：互感器外观应无破损、划伤，铭牌字符清晰，紧固件无缺损，安装牢固。(b)耐压试验：绝缘耐压试验参数应按照国家标准以及厂家提供的产品发货测试报告来做比较。(C)互感器误差验收：通过一次升流试验、一次升压试验及耐压试验对电子式互感器进行验收。2)合并单元的验收项目：电源检查；异常告警功能验收：误差验收：合并单元互联验收；合并单元装置验收等。3)智能终端验收项目：电源检查；开入、开出验收；异常告警验收：智能终端设备的自锁、互锁逻辑验收等。5．1．6间隔层设备验收1)变压器保护的验收项目：电源检查；采集量验收：合并单元异常告警验收；整定验收；非电量以及辅助保护验收；整组试验验收等。2)线路保护的验收项目：电源检查；采集量验收；合并单元异常告警验收；整定验收；非电量以及辅助保护验收：整组试验验收；开出验收；操作回路验收；失灵启动验收；GOOSE断链验收等。3)保护联调验收项目：线路两侧保护联调；两侧保护与智能终端设备的联调：当发生直流系统掉电，恢复时整站运行中保护不误动的可靠性试验；交直流采样；母线差动是否能正确收信、发信及正确动作，操作箱是否正确开出等。4)电能表的验收项目外观验收，如：铭牌字符是否清晰，是否有铅封，是否有损坏等。功能验收，如：采样是否准确、电表清零操作，是否有密码保护等。5．1．7站控层设备验收监控系统功能验收，包括：操作系统验收、系统操作界面验收、四遥数据验4l 万方数据山东大学硕士学位论文收、系统维护工具验收、系统辅助功能验收等。远方终端装置验收：功能验收，如：四遥验收，双机切换验收，和主站通讯验收等。5．2智能变电站主要设备的运行特点和维护方案5．2．1智能变电站光纤通道数据监视的特点及方法比较传统基于电缆信号传输的通讯数据监视，光纤通道数据的监视有以下几个方面特点：1)无法采取串联或者并联的方式，对两点问传输的光信号进行监视。2)电量的矢量通过光信号报文表达，此外光强也是光信号的一个属性，只有特定情况下需要检测。从智能变电站光纤通道数据监测的特点来看，其监视方法主要有以下几种：1)基于硬件的通讯回路监视。2)在保护测控等程序内部对收到的报文进行判别，得到处理信息，如光纤通道异常，光纤数据异常等告警报文。3)通过点对点组网方式或交换机组网方式实现的数据监测。如配置故障录波装置，直接监视光纤通道数据。4)在调试或检修过程中，直接在网络交换机或者保护设备、Mu设备的光口通过特定的软件抓取报文，并解析实现数据监视。5．2．2具体监视手段描述1)FT3数据监视：通常抓包工具无法直接抓取FT3传输的数据报文，此种情况下，一般需要MU装置内部程序来监视和处理。异常信息会通过指示灯显示到合并单元面板，同时，合并单元会通过以太网报文将记录信息发送给保护，映射成报文到保护液晶和后台监控。若采用点对点方式，故障录波可通过数据集中装置，接收合并后的FT3数据，供维护人员进行分析。2)以太网数据监视：调试过程可以通过光电转换器和PC机的配合，利用特定的抓包软件，直接抓取并分析以太网报文。如Etherea]，NPI测试软件，9—2波形分析软件等。42 万方数据山东大学硕士学位论文如果用整站的交换机组网方式来组建运行监测系统，录波装置、网络分析装置可直接接到网络抓取报文，经分析处理，将结果反馈。3)光秒脉冲和B码脉冲的数据监测：接收装置如果失去脉冲源，会在装置面板的指示灯上有所反应。，同时MU装置会为脉冲校验提供一个同步脉冲输出口。用于在失去脉冲源时的校验。5．2．3智能站事故分析的特点相较于传统综合自动化变电站的事故数据记录，智能变电站在二次侧采用过程层和站控层的两层网络，实现了不同间隔设备在事故发生时，事故数据信息的共享，具备了跨间隔的故障分析、处理能力。智能站要求整站设备采用绝对对时，也就是目前推广的基于PTP协议的IEEEl588和IEC61588规范，这样整站的电量值和非电量值才能真正的实现同步，网络分析仪能真实的反应一次设备的电量时标和非电量变化时标。智能变电站要具备异常、事故自动分析处理要求，可将运行、管理人员的工作经验编写成逻辑，通过配置网络分析装置，在故障发生时，由网络分析装置比对编写的逻辑信息，实现初步的事故原因分析和事故处理方案。此种功能是二次设备在智能变电站中的拓展应用，充分体现了智能变电站的先进性。一次设备的智能化是智能变电站建设的必然要求，通过在一次设备上集成传感装置、在线监测装置、逻辑分析装置，可实现一次设备的智能化，对于智能站事故、异常映射的状态和处理，只是该智能化一次设备在IEC61850规范建模下的属性和方法。智能变电站要求运行管理自动化，就是当电网发生事故时，对事故过程及事故原因的分析、处理，应由智能变电站中的智能设备和智能组件来实现，并保证分析和处理的准确性。当前，对于技术而言，完全可以达到按照我们可编写逻辑实现自动控白，只不过生产周期、系统的稳定性可靠性，尚需时间检验。5．2．4智能变电站设备常见的异常状况及处理措施1)一次设备：(a)互感器异常：互感器在运行过程中，出现信号丢失、误差增大、信号扰动等情况。当发生此类缺陷时，应当在相关设备停电或明确检查行为不影响系统及设备正常运行的 万方数据山东大学硕士学位论文情况下，采取逐渐排除的方法进行检查，检查顺序为从后台系统或者保护装置指向互感器，确定异常情况的产生原因，进而判断是否是由互感器故障引起的异常，当检查过程中出现不明确的情况时，应向厂家寻求技术支持。(b)智能终端：运行过程中智能终端出现通讯接口损坏或终端电源模块失电等情况。不应盲目自行处理，应向厂家寻求技术支持。如出现终端拒动或丢失遥信信息等情况时，要检查智能终端的开入量、开出量信息是否正确，检查终端设备接收和发送的报文信息是否完整、正确，检查CPU是否正常工作。当确认终端内部元件损坏时，应向厂家寻求技术支持。装置插件不正常工作时，应及时联系厂家技术人员，对故障插件进行更换。(c)合并单元：合并单元的数据处理出现错误。由于数据处理错误偶然性较大，不好捕捉，因此处理难度较大。此类问题的处理关键是需要熟悉设备运行情况的运行人员与业务熟练的厂家技术人员进行正确的故障定位，通过厂家人员对定位点的模拟实验，确定问题根源，给出现场问题的解决方案。2)二次设备：智能变电站二次设备的故障原因及处理方法基本上与传统变电站相同，但是，智能变电站也具有其自身特点，那就是智能变电站提供了基于IEC61850标准的两层网络的通讯物理接口和通讯协议接口。由于二次设备的装置技术已相当完善，可靠性较高，因此智能变电站二次设备的故障通常出现在故障点容易出现信息传输的通信过程中，当设备出现通讯失败或采样丢失时，要检查其网络接口是否松动，设备的IP、MAC地址是否整定错误，如无法查明问题原因，应及时向厂家人员寻求技术支持3)通讯设备：(a)通讯线缆当出现信号中断时。检查光纤接口是否正常，如接口正常，用光纤测试装置检查光纤是否畅通，并用光功率计测量光纤的损耗，如出现光路不同或信号衰减过大的情况，应重新更换光纤。还有一个值得注意的是，在进行校验和检查时，可能出现因为标示不清引起的光纤误插，造成光纤错乱引起故障，因此，在维护过程中，要加强设备标示， 万方数据山东大学硕士学位论文并加强检查过程中的拔插记录，避免此类情况的发生。(b)交换机交换机故障一般是由于人为的错误配置造成的，当出现问题时，要根据说明书和常见问题说明进行检查，也可依靠厂家技术人员进行排查。4)综自设备：综白系统故障点比较多，处理难度较大，运行维护人员可依靠设备安装、调试的机会，主动向厂家技术人员进行学习，并且可要求技术支持人员对运维人员进行培训，当综自设备发生故障时，运维人员应能进行故障判断，在于厂家技术人员沟通后，才可进行消缺工作，不可盲目的进行数据更改，必要时，联系技术人员进行现场消缺。 万方数据山东大学硕士学位论文第六章智能变电站系统集成组织实施方案根据此次设计中积累的大量系统集成经验，提出了面对不同工程、不同用户需求的系统集成实施方案。6．1总体方案图6—1智能变电站建设方案图 万方数据山东大学硕士学位论文6．1．1技术协议阶段与设备厂家确定工程实施的整体方案，并根据方案要求签订工程的技术协议。针对工程中可能出现的难点，提前做出详细的准备方案。1)明确工程的总体设计方案2)根据工程总体设计方案明确全站设备的配置。3)设计院、用户、不同设备厂家等共同制定系统联调计划(／a括联调时问、联调项目等)。4)明确工程中不同厂家设备之间的安装方式与数据连接方式(互感器与隔离开关安装方式、单装置组屏方案、不同厂家设备数据连接、不同厂家设备数据输出格式等)。5)针对设计院与用户提出的工程改进意见进行详细的记录并提出可行性的改进方案，形成会议纪要并提交给相关技术负责人。6．1．2工程设计阶段针对第一项目中签订的技术协议与可行性技术方案，通过项目经理负责制启动该工程项目，并由其整体协调工程的生产、设计、调试、服务等工作。1)出厂家项目负责人、设计人员、技术人员等组成合同评审小组，对合同进行分析和评审，制定出详细的工程实施计划。2)由厂家工程设计人员完成工程图纸，并与设计院、配合安装单位、用户进行图纸确认。3)厂家项目负责人作为工程的主要负责人保持与业主、设计院、相关厂商的联系，并作为专题设计或技术讨论的接口人。6．1．3生产调试阶段厂家针对第二项目中的合同评审结果和工程设计图纸进行工程的生产调试。1)按照合同评审结果制定出详细的工程进度表，并严格把握工程生产调试进度。2)厂家技术人员配合旌工单位人员完成设备的调试工作，并将全部调试内容形成完整的调试报告。3)厂家技术人员及现场调试人员将产调试过程中的问题及时反馈给工程设47 万方数据山东大学硕士学位论文计人员，并提前与设计院、配合安装单位、用户进行技术沟通。6．1．4系统联调阶段组织各厂家的系统联调工作，并邀请用户、设计院等单位参与完成系统联调工作，形成详细的系统联调报告。1)制定出详细的系统联调进度表，并严格按照进度表完成每个联系工作日的工作。2)不同设备厂家的技术人员要协同作业，为各种设备的互连提供解决方案，确保各厂家设备之间的无缝连接(各设备之问ICD文件的整理工作、各设备之间数据的可靠连接、各设备之间的安装工作等)，确保系统联调试验的完成。3)对每个联调工作日的工作进行汇总和记录，将联调中所出现的问题进行讨论并在最短的时间内解决，充分发挥系统集成商的作用。4)积极响应用户、设计院等单位在系统联调中所提出的可行性改进意见。6．2服务方案6．2．1现场服务阶段厂家技术人员配合用户完成现场设备的安装、调试、验收、投运等工作，并形成详细的调试、验收报告。1)厂家技术人员要指导和协助施工单位完成设备的安装工作。2)厂家技术人员要指导和协助施工单位完成系统设备的现场调试工作，形成详细的调试报告并将系统在现场调试中出现的问题及时反馈与技术人员，在最短的时间内解决所出现的问题。3)厂家技术人员要积极配合用户完成系统的验收、投运工作，并对运行人员进行系统的培训。6．2．2后期服务阶段在系统投运完毕后，及时跟踪系统的运行状况并作出详细的分析，并对设备缺陷进行及时消除。 万方数据山东大学硕士学位论文第七章总结智能变电站是未来变电站的建设发展趋势，开展变电站的智能化设计，总结智能变电站的设计和运行维护经验，为未来智能变电站的优化更新和日常维护提供支撑，具有非常重要的意义。本文围绕110kV后寺智能变电站设计方案进行了以下主要工作：1．对青州地区的电网现状进行了分析，阐明了1lOkV后寺站建设的必要性，并确定llOkV后寺变电站的建设规模，进而确定其电气部分主接线方式、电气参数等内容，为智能变电站设计奠定基础。2．对智能变电站自动化系统技术进行研究，确定了llOkV后寺站的网络架构，并通过对自动化技术的研究，确定了五防系统、程序化控制、数据反演功能、测控双重化配置方案、以及众多高就功能的等设计方案，，确定了在线监测技术方案及网络配置工具配置，并对智能变电站网络安全技术进行方案研究。3．对1lOkV智能变电站的建设方案进行了探讨，对智能变电站站控层、间隔层、过程层的建设方案进行了探讨，对电子式互感器、智能终端、智能组件等一次设备、数字测控装置、变压器保护、线路保护、备自投等二次设备的选型及配置方案进行了探讨。4．提出了1lOkV智能变电站的建设、运行、维护管理方案：明确了智能设备的常规检验项目，以及设备运行、维护的重点工作，制定了站控层、问隔层、过程层的验收原则，描述了智能变电站的状态采集和状态检修方式，对监测手段和方法进行了探讨，对智能变电站的常见故障和处理方法进行了总结。5．编制出智能变电站建设方案，供今后的智能站建设提供参考。 万方数据山东大学硕士学位论文参考文献[1]许继Q／XJS11．050--2001电力系统保护与监控装置通信规约[s][2]殷志良数字化变电站中采样值同步技术研究[J]．华东电力，2008[3]林宇锋智能电网技术体系探讨[J]．电网技术，2009[4]．洪宪平．走向网络化的远动系统[J]．电力系统自动化，2001，25(6)：[5]．王远璋．变电站综合自动化现场技术与运行维护[M]．中国电力出版社，2004[6]蔺丽华，刘健．配电自动化系统的混合通信方案[J)．电力系统自动化，2001，25(23)：52—54[7]．王丽萍，叶小华，王坚．变电站综合自动化系统的应用研究[J]．武汉科技学院学报，2006，19(12)：34—36[8]．欧文欣．变电站综合自动化改造常见问题分析[J]．云南电力技术，2006，34(6)：[9]吴在军，胡敏强．基于IEC61850标准的变电站自动化系统研究[J]．电网技术，2003，27(i0)：61-65[10]张沛超，高翔．数字化变电站系统结构[J]．电网技术，2006，30(24)：73—77[11]高翔，张沛超．数字化变电站的主要特征和关键技术[J]．电网技术，2006，30(23)：67-71[12]吴国威．基于IEC61850的变电站自动化系统的应用研究[D]．浙江大学，2007年[13]陈轶玮．数字化变电站实用化研究[D]．浙江大学，2007年[14]马辉数字化变电站技术丛书)))设计分册[M]．北京：中国电力出版社，2010．[15]高翔数字化变电站应用技术[M]．北京：中国电力出版社，2008．[16]王钢，丁茂生，李晓华等．数字继电保护装置可靠性研究[J]．中国电机工程学报，2004，24(7)：47—52．[17]钟连宏，梁异先．智能变电站技术与应用[M]．北京：中国电力出版社，2010．[18]徐天奇．基于IEC61850的数字化变电站信息系统构建及可靠性研究[D]．华中科技大学，2009．[19]朱子坤．数字化变电站自动化系统[J]．西北水电．2005，3：46—48[20]Josco，Peter．ASmartMV／LV—Stationthatimprovespowerqualityreliabilityandsubstationloadprofile[J]．21thInternationalConferenceonElectricityDistribution，2009，(8-ii)：776—780．[21]Hak-ManKim，Jong—JooLee，Dong—JooKang．AplatformforSmartSubstations[J]．FutureGenerationCommunicationandNetworking，2007，(6-8)：579—582．[22]Volberda，ere．Challengeofmanagingorganisationalchanges，necessaryfor 万方数据山东大学硕士学位论文newsubstationautomationsystems[J]．21thInternationalConferenceonElectricityDistribution，2009，(8-11)：874—880．[233CIGREWG34．03．Communicationrequirementintermsofdataf]owwithinsubstation．ELECTRANO．173August1997[24]Dr．N．D．R．Sarma，“Rapidgrowthleadstosystemautomationefforts”Transmission＆DistributionWorid．September1997．[25]GelbeinL．DistributionAutomationIncreasesReliability．Transmission＆DistributionWorld，1996(10)[26]GE—HarrisEnergyControlSystems．FeederAutomationPaysoffforKeySpanEnergy．SynergyNews，1999(1)[27]MuphyL，WuFelix．Anopendesignapproachfordistributedenergymanagementsystem[A]．IEEE／PES1992SummerMeeting．Seattle，WA，USA：卜7[28]AUDSLAYN，BURNSA，WELLINGAJ．ApplyingNewSchedulingTheorytoStaticPriorityPre—emptiveScheduling．SoftwareEngineerJournal，1993，8(5)：284_一292．[29]TINDELLKW，HARSSONH，WELLINGSAJ．AnalysingReal—timeCommunications：ControllerAreaNetwork(CAN)．In：ProceedingsoftheIEEERealTimesystemsSymposium(RTss’94)．SanJuan(PuertoRico)：1997．259～263．51 万方数据山东大学硕士学位论文致谢本文是在导师、山东大学电气工程学院刘世明教授的悉心指导下，结合自己的工作实践完成的。在选题、课题研究和实际应用工作中，刘教授给予了认真的指导并倾注了大量的心血。刘教授渊博的知识、严谨务实的治学态度使我受益匪浅，在此谨致以衷心的感谢和深深的敬意!在论文工作和撰写过程中青州市供电公司的领导和同事给予了大力支持、指点和帮助，在此一并表示感谢! 万方数据学位论文评阅及答辩情况表专业技术是否博导总体评价姓名所在单位职务(硕导)※论霭口鸟焉嗣工鲤汗名凰固ll_啤南勘幻凋拧1|(，谬P，文评案去舀告蓦j教}复"；『J，素大要电乞j箍朝：够疋阅人专业技术是否博导姓名所在单位职务(硕导)主席雷口身高；磕工程炉否虱司止东名电7}幺芎；固茬枇，都要彬粼寺肇口L￡．聋太浑屯乞工《￡孽P毫≯答辩高莲呈鬲I毅磺墨J，．3I：大孽电乞王铝孽产妇委贝委会成贝答辩委员会对论葺圄弦答辩13期b睁II．>j文的总体评价※侈答辩秘书备注※优秀为‘A”：良好为⋯B；合格为“C”：不合格为“D：'