谷松林，姜百超

(1.國網(wǎng)北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院自動化及控制設(shè)計研究中心，北京102209；2.中國能源建設(shè)集團(tuán)遼寧電力勘測設(shè)計院有限公司電網(wǎng)工程設(shè)計中心，遼寧沈陽110179)

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高集成度智能變電站設(shè)計方案

谷松林1，姜百超2

(1.國網(wǎng)北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院自動化及控制設(shè)計研究中心，北京102209；2.中國能源建設(shè)集團(tuán)遼寧電力勘測設(shè)計院有限公司電網(wǎng)工程設(shè)計中心，遼寧沈陽110179)

變電站是電網(wǎng)能源轉(zhuǎn)換與運(yùn)行控制的核心節(jié)點(diǎn)，是電網(wǎng)功能實(shí)現(xiàn)的重要環(huán)節(jié)。為進(jìn)一步提高智能變電站工程的建設(shè)效益和運(yùn)行可靠性，以提高變電站內(nèi)一次設(shè)備、二次設(shè)備集成度以及二次系統(tǒng)功能集成度為視角進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化，提出了一種高集成度智能變電站設(shè)計方案。以實(shí)際工程設(shè)計為樣例，驗(yàn)證了所述方案的可行性。與目前智能變電站通用設(shè)計方案的對比分析結(jié)果表明，高集成度智能變電站設(shè)計方案在節(jié)約變電站占地面積、建筑面積等方面成效顯著，具有良好的工程適用性。

智能變電站；集成式隔離斷路器；多功能測控裝置；站域保護(hù)控制系統(tǒng)

0 引言

變電站是電網(wǎng)能源轉(zhuǎn)換與運(yùn)行控制的核心節(jié)點(diǎn)，承載著電力系統(tǒng)中變換電壓、接受和分配電能、控制電力流向和電壓調(diào)整等重要功能。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，變電站的形態(tài)與構(gòu)成模式先后經(jīng)歷了早期傳統(tǒng)變電站、綜合自動化變電站和數(shù)字化變電站3個階段，目前已發(fā)展至基于IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的智能變電站階段。按照我國電力企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的定義，智能變電站是采用先進(jìn)、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，能夠自動完成信息采集、測量、控制、保護(hù)、計量和監(jiān)測等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實(shí)時自動控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動等高級功能的變電站[1]。從智能變電站的定義中可以看出，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化、自動化以及節(jié)能環(huán)保是本階段變電站技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)。

目前我國在運(yùn)的智能變電站工程中，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化采集和網(wǎng)絡(luò)化傳輸，并建立了具有一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和智能輔助控制等功能的變電站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和自動化目標(biāo)基本實(shí)現(xiàn)，但是在集成化方面的研究主要集中在二次設(shè)備上，一次設(shè)備與一次設(shè)備之間、二次系統(tǒng)功能之間尚未實(shí)現(xiàn)真正意義的集成，因此變電站集成化設(shè)計方案也成為了近年來研究的一個熱點(diǎn)。文獻(xiàn)[2-5]分析了智能變電站所涉及相關(guān)技術(shù),介紹了智能變電站的體系結(jié)構(gòu)、智能一次設(shè)備及站內(nèi)高級應(yīng)用的功能，均未給出智能變電站在設(shè)備及功能方面的集成設(shè)計方案。文獻(xiàn)[6，7]介紹了與隔離斷路器集成為一體的電子式電流互感器結(jié)構(gòu)，分析了電子互感器與隔離式斷路器集成式相互之間絕緣的影響，但只分析了隔離斷路器與羅氏線圈原理的電子式互感器集成，未考慮光學(xué)原理的電子式互感器集成方案。文獻(xiàn)[8，9]對智能變電站中二次設(shè)備集成方案進(jìn)行了分析，重點(diǎn)針對過程層設(shè)備的集成和保護(hù)測控設(shè)備的集成，未給出多功能測控裝置的具體設(shè)計及應(yīng)用方案。文獻(xiàn)[10]提出了一種智能變電站集群測控系統(tǒng)方案，通過虛擬測控裝置功能來作為站內(nèi)獨(dú)立測控裝置的后備，未對其他信息采集裝置功能進(jìn)行集成。文獻(xiàn)[11-14]對站域后備保護(hù)的原理、配置及算法進(jìn)行了論述，所述方法利用了區(qū)域內(nèi)多個變電站信息，對通信通道的可靠性依賴較大，在實(shí)際工程中應(yīng)用有一定的困難。文獻(xiàn)[15]提出了一種智能變電站一體化信息平臺的設(shè)計方案，主要針對變電站信息的采集、交互和共享功能，未對保護(hù)控制功能的集成進(jìn)行論述。

針對當(dāng)前研究現(xiàn)狀，本文提出了一種高集成度智能變電站設(shè)計方案。首先在一次設(shè)備集成方面給出了集成式隔離斷路器的設(shè)計方法，針對傳統(tǒng)互感器、有源電子式互感器和無源光學(xué)互感器與隔離斷路器的集成，分別給出相應(yīng)的適用場景。然后在二次設(shè)備集成和二次系統(tǒng)功能集成方面，分別給出了多功能測控裝置的設(shè)計方案和站域保護(hù)控制系統(tǒng)的配置原則。所述方法具有良好的工程適用性，在節(jié)約變電站占地面積、建筑面積，提高運(yùn)行可靠性方面成效顯著。

1 一次設(shè)備集成

隔離斷路器指觸頭處于分閘位置時滿足隔離開關(guān)要求的斷路器。隔離斷路器結(jié)合了傳統(tǒng)斷路器與隔離開關(guān)等設(shè)備的功能，設(shè)備的動、靜觸頭被保護(hù)在SF6滅弧室內(nèi)，兼具斷路器和隔離開關(guān)的雙重功能，可替代傳統(tǒng)斷路器與隔離開關(guān)的聯(lián)合應(yīng)用。在隔離斷路器的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步集成接地開關(guān)、電子互感器、智能組件等部件，可實(shí)現(xiàn)單斷路器間隔最終集成為一臺設(shè)備，有效提高一次設(shè)備的集成度及智能化水平。

1.1 集成式隔離斷路器設(shè)計方案

集成式隔離斷路器的設(shè)計方案可分為三種：共支架安裝傳統(tǒng)電磁型互感器，外部集成有源電子式互感器，內(nèi)部集成無源光纖電流互感器，如圖1所示。

圖1 集成式隔離斷路器的設(shè)計方案

共支架安裝方案適用于110 kV及以下電壓等級。該方案采用了共支架安裝方式，互感器與隔離斷路器中心距離很小，開關(guān)間隔十分緊湊，能夠節(jié)省較多的占地面積，且檢修或維護(hù)時均不影響隔離斷路器本體。采用該集成方式時，現(xiàn)有的各型號傳統(tǒng)互感器產(chǎn)品均可與隔離斷路器進(jìn)行集成，不需要進(jìn)行額外的型式試驗(yàn)驗(yàn)證，同時還可根據(jù)需要選配電壓互感器、避雷器等設(shè)備。傳統(tǒng)互感器性能穩(wěn)定，適合保護(hù)、測量、計量等所有應(yīng)用需求。

集成有源電子是互感器方案適用于110 kV及以下電壓等級。電流互感器一次傳感器的直接利用隔離斷路器的支柱絕緣子作為支撐，基本達(dá)到隔離斷路器與電子式電流互感器集成為一個設(shè)備的目標(biāo)，占地面積進(jìn)一步縮小。采用外部集成方式安裝，基本不影響隔離斷路器本體的性能，但由于互感器激光電源使用壽命較短，制約了隔離斷路器長期免維護(hù)性能的發(fā)揮，同時光纖絕緣子也是絕緣系統(tǒng)薄弱點(diǎn)，對設(shè)計制造工藝要求較高。

集成無源光纖電流互感器方案適用于220 kV及以上電壓等級。該方案基于先進(jìn)的光纖電流傳感器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了電流互感器與隔離斷路器的完全集成。隔離斷路器和光纖電流互感器完全融為一體，可實(shí)現(xiàn)傳感器本體終生免維護(hù)。該方案既可最大限度地節(jié)約占地面積，也避免了由于電流互感器檢修及檢測對隔離斷路器的影響，充分發(fā)揮隔離斷路器免維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。該方案目前工程應(yīng)用較少，產(chǎn)品需要定制，因此造價較高。隨著技術(shù)進(jìn)步和規(guī)模化應(yīng)用帶來的造價降低，光纖電流互感器可能會成為隔離斷路器集成電流互感器的最理想方案。

1.2 集成式隔離斷路器配置原則

考慮新設(shè)備新技術(shù)的成熟度，集成式隔離斷路器的應(yīng)用場景為110～220 kV變電站。主要配置原則如下：

(1)戶外AIS變電站采用集成式隔離斷路器，集成電子式電流互感器，配置SF6氣體狀態(tài)及機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測。

(2)應(yīng)用集成式隔離斷路器后，110/220 kV出線線路上無T接線時，或有T接線但線路允許停電時，應(yīng)取消線路側(cè)隔離開關(guān)。

2 二次設(shè)備集成

目前智能變電站中采用獨(dú)立裝置的信息采集模式，雖然總體上能滿足變電站監(jiān)測和控制功能，但同時也存在子系統(tǒng)過多、裝置配置復(fù)雜、建設(shè)成本高，維護(hù)代價高等問題。采用單間隔多功能測控裝置，整合穩(wěn)態(tài)測量功能、同步向量測量裝置(Phasor Measurement Unit, PMU)功能和非關(guān)口表計量功能，是解決上述問題的有效途徑。

2.1 多功能測控裝置設(shè)計方案

多功能測控裝置采用32位高性能微處理器作為故障檢測和功能管理的核心，采用高速數(shù)字信號處理器用于保護(hù)計算，同時采用高性能的內(nèi)部通訊總線，確保板卡插件間數(shù)據(jù)通信的可靠性。裝置通過分布式計算的方式，把數(shù)據(jù)采集、計算和通訊分布在不同的板卡(芯片)上完成，從而減少每塊芯片的任務(wù)。裝置中配置一塊完成采樣數(shù)據(jù)接收、解碼和同步工作板卡，一個塊完成測控、計量功能的板卡，以及一塊完成PMU功能的板卡。任務(wù)分配在多塊板卡的做法，既可以有效的均衡系統(tǒng)負(fù)荷，又能夠保證每個功能可靠的執(zhí)行。

為確保裝置功能的獨(dú)立性，多功能測控裝置的測控、計量、PMU均分別采用獨(dú)立的插件和CPU單元，除輸入輸出采用同一接口以及共用電源插件外，其余測控插件、計量插件、PMU插件均完全獨(dú)立，測量功能、原理均不改變，因此對測控與PMU等速動性、可靠性并無影響。多功能保護(hù)測控裝置的框架結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 多功能測控裝置框架圖

多功能測控裝置由于采用了模塊化的多CPU硬件結(jié)構(gòu)，各模塊間的交流采樣數(shù)據(jù)、開關(guān)量數(shù)據(jù)、運(yùn)算處理的中間數(shù)據(jù)等多種高速實(shí)時數(shù)據(jù)均需要進(jìn)行交換。因此需要設(shè)計一種高性能的通信方式，來解決高速數(shù)據(jù)傳輸、大容量數(shù)據(jù)采樣、數(shù)據(jù)采樣同步等問題。目前廠家大多采用以高性能處理芯片為基礎(chǔ)進(jìn)行擴(kuò)充的設(shè)計方案，裝置的通信總線框圖如圖3所示。

圖3 通信總線框圖

管理總線負(fù)責(zé)傳送配置信息、注冊信息及實(shí)時檢測等功能，可實(shí)時檢測是否有新板件加入或原板件移除，以備數(shù)據(jù)庫更新管理。數(shù)據(jù)總線負(fù)責(zé)將從板信息實(shí)時傳送給主板，由其進(jìn)行統(tǒng)一管理和邏輯運(yùn)算，同時從板也分擔(dān)了一些主板的運(yùn)算邏輯，既減少了主板的負(fù)擔(dān)，又降低了數(shù)據(jù)交換流量。

2.2 多功能測控裝置配置原則

按照目前電網(wǎng)公司的變電站工程設(shè)計要求，PMU主要配置于主網(wǎng)500 kV及以上廠站、220 kV樞紐變電站、大電源、電網(wǎng)薄弱點(diǎn)以及風(fēng)電等新能源接入站。因此集成了PMU功能的多功能測控裝置宜應(yīng)用于220 kV及以上電壓等級，主要配置原則如下：

(1)220 kV及主變壓器采用多功能測控裝置，按本期規(guī)模配置。

(2)220 kV線路、母聯(lián)/分段，主變壓器各側(cè)測控裝置集成考核計量功能，單套獨(dú)立配置。

3 二次系統(tǒng)功能集成

目前變電站中低周減載、過負(fù)荷連切、備自投、母差等設(shè)備均獨(dú)立配置，采用電纜接線與互感器相聯(lián)，設(shè)備種類多且接線復(fù)雜。此外，常規(guī)后備保護(hù)一般采用階段式距離保護(hù)或過流保護(hù)，上、下級保護(hù)之間要依靠整定時限的配合來保障動作的選擇性，在復(fù)雜運(yùn)行方式下，后備保護(hù)的動作時限可能高達(dá)數(shù)秒，且存在著故障切除范圍大、相互之間配合復(fù)雜等問題。以數(shù)字化采集和網(wǎng)絡(luò)化通信傳輸技術(shù)為基礎(chǔ)，綜合利用全站信息，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)采樣、網(wǎng)絡(luò)跳閘方式的站域保護(hù)控制系統(tǒng)，是解決上述問題的有效途徑。

3.1 站域保護(hù)控制系統(tǒng)設(shè)計方案

站域保護(hù)控制系統(tǒng)是集成站內(nèi)保護(hù)功能和安全自動裝置功能的一體化設(shè)備。該裝置基于智能變電站過程層與站控層網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)信息共享優(yōu)勢，采集全站過程層與站控層網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)信息，綜合利用站內(nèi)多間隔線路、元件的電氣量、開關(guān)量信息，通過網(wǎng)絡(luò)接收電氣量采樣數(shù)據(jù)及發(fā)出跳合閘等控制命令，如圖4所示。站域保護(hù)控制系統(tǒng)的可靠性原則以防誤動為主，跳閘及控制命令通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)作用于智能終端。

圖4 站域保護(hù)網(wǎng)絡(luò)采集傳輸方案

站域保護(hù)控制系統(tǒng)通過集中采集變電站各線路及元件的電流、電壓等信息，可實(shí)現(xiàn)后備保護(hù)、失靈保護(hù)、低壓母線保護(hù)、低頻低壓減載、備用電源自動投入和過負(fù)荷聯(lián)切等保護(hù)控制功能的集成優(yōu)化。同時，站域保護(hù)裝置具備支持站間廣域通信獨(dú)立的通信接口，可上送變電站相關(guān)電流、電壓、開關(guān)和保護(hù)設(shè)備狀態(tài)、實(shí)時監(jiān)測可切負(fù)荷等信息，并執(zhí)行區(qū)域級保護(hù)控制系統(tǒng)控制指令，完成區(qū)域電網(wǎng)保護(hù)控制的子站功能。站域保護(hù)功能配置如表1所示。

表1 站域保護(hù)功能配置表

表1中，冗余保護(hù)功能主要作為110 kV及以下電壓等級單套配置的保護(hù)保護(hù)的冗余，在就地級保護(hù)裝置故障時承擔(dān)相應(yīng)的保護(hù)功能。優(yōu)化后備保護(hù)功能主要實(shí)現(xiàn)基于多點(diǎn)信息快速故障定位，與就地保護(hù)配合加速故障切除，同時可實(shí)現(xiàn)斷路器失靈保護(hù)功能和基于GOOSE信息的簡易母線保護(hù)功能。安全自動控制功能主要集成站能低周低壓減載功能，優(yōu)化減載策略，實(shí)現(xiàn)站內(nèi)各電壓等級的綜合備自投、主變過載連切、負(fù)荷均分等功能。廣域保護(hù)子站功能主要負(fù)責(zé)站內(nèi)信息的采集、處理、上送，在接收到廣域信息后進(jìn)行校核，并執(zhí)行相應(yīng)的廣域動作命令。

3.2 站域保護(hù)控制系統(tǒng)配置原則

考慮新設(shè)備的成熟度以及電網(wǎng)調(diào)度對繼電保護(hù)可靠性的要求，目前站域保護(hù)控制系統(tǒng)適用于110～220 kV變電站，主要配置原則如下：

(1)變電站全站配置1套站域保護(hù)控制系統(tǒng)，其功能應(yīng)綜合運(yùn)行需求、變電站規(guī)模和功能定位進(jìn)行合理配置。

(2)站域保護(hù)控制系統(tǒng)宜通過網(wǎng)采網(wǎng)跳方式采集站內(nèi)信息，集中決策，實(shí)現(xiàn)全站備投、主變過載聯(lián)切、低周減載等緊急控制功能；實(shí)現(xiàn)110 kV單套保護(hù)的冗余配置功能；優(yōu)化主變低壓后備保護(hù)功能，實(shí)現(xiàn)35 kV/10 kV簡易母線保護(hù)功能。

(3)站域保護(hù)控制裝置直接下達(dá)控制指令給智能終端，并預(yù)留支撐廣域級保護(hù)控制的子站的獨(dú)立接口。

(4)當(dāng)GOOSE、SV報文雙網(wǎng)傳輸時，站域保護(hù)控制系統(tǒng)接入A網(wǎng)，可根據(jù)設(shè)備處理能力分別設(shè)置MMS及GOOSE/SV接口傳輸信息。

(5)站域保護(hù)控制系統(tǒng)宜支持不同運(yùn)行方式下控制保護(hù)策略的自適應(yīng)功能。

4 實(shí)例分析

采用重慶大石220 kV智能變電站的設(shè)計過程作為實(shí)例分析對象，對本文所述高集成度智能變電站設(shè)計方案的效果進(jìn)行驗(yàn)證。

4.1 工程概況

重慶大石變電站采用戶外AIS敞開式布置，主變壓器本/遠(yuǎn)期容量為2/3×180 MVA；主變壓器電壓等級為220/110/10 kV。220 kV遠(yuǎn)期出線6回，本期出線4回，采用同塔雙回線路；110 kV遠(yuǎn)期出線12回，本期出線4回；10 kV遠(yuǎn)期出線24回，本期出線12回。每臺主變壓器10 kV側(cè)裝設(shè)4組8 MVar并聯(lián)電容器。

4.2 設(shè)計方案

(1)集成式隔離斷路器配置方案

大石變電站220 kV、110 kV均采用集成式隔離斷路器，集成間隔內(nèi)的電子式電流互感器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)等功能。每臺隔離斷路器配置1臺狀態(tài)監(jiān)測IED，實(shí)現(xiàn)分合閘線圈電流、儲能電機(jī)回路、斷路器位移及SF6氣體密度的在線監(jiān)測。

每間隔配置1面智能控制柜，220 kV電壓等級每面智能控制柜含2套智能終端、2套合并單元及狀態(tài)監(jiān)測IED等二次設(shè)備，110 kV電壓等級每面智能控制柜含1套智能終端、1套合并單元及狀態(tài)監(jiān)測IED等二次設(shè)備。220 kV集成式隔離斷路器參數(shù)如表2所示。

表2 220 kV集成式隔離斷路器參數(shù)

(2)間隔層集成二次設(shè)備配置方案

220 kV電壓等級及主變各側(cè)采用多功能測控裝置，按間隔單套配置；110 kV線路間隔采用保護(hù)測控計量集成裝置，按間隔單套配置；110 kV分段間隔采用保護(hù)測控集成裝置，按間隔單套配置；35 kV間隔采用集成保護(hù)、測控、計量、合并單元、智能終端功能的多合一裝置，按間隔單套配置；主變本體測控功能由高壓側(cè)多功能測控裝置實(shí)現(xiàn)。

(3)站域保護(hù)控制系統(tǒng)配置方案

全站配置1套站域保護(hù)控制系統(tǒng)，由2臺站域保護(hù)控制裝置構(gòu)成，1臺實(shí)現(xiàn)110 kV線路冗余后備保護(hù)功能；另1臺實(shí)現(xiàn)110 kV分段冗余后備保護(hù)、110 kV斷路器的失靈保護(hù)、10 kV簡易母差保護(hù)、10 kV分段備用電源自投及低頻低壓減載等功能。

4.3 成效分析

(1)可靠性分析

大石變原設(shè)計方案為常規(guī)配電裝置型式，220 kV、110 kV電氣主接線均采取雙母線接線方式。新方案采用集成式隔離斷路器設(shè)計方案，并對主接線的可靠性進(jìn)行分析?？煽啃苑治鲞^程采用清華大學(xué)開發(fā)的發(fā)電廠/變電站可靠性評估軟件(Station and Substation Reliability Evaluation Tsinghua University, SSRE-TH)，可靠性指標(biāo)如表3所示。

表3 主接線可靠性指標(biāo)

進(jìn)行可靠性分析時主要考慮以下三種因素的對比：一是AIS方案采用集成式智能斷路器前后的可靠性；二是220 kV主接線原采用雙母線接線，分析是否能簡化為單母線分段接線；三是110 kV主接線原采用雙母線接線，分析是否能簡化為單母線分段接線。對比分析的方案如表4所示。

表4 主接線優(yōu)化對比方案

通過SSRE-TH軟件分別計算表4中的4個方案的220 kV、110 kV主接線可靠性，得到結(jié)果如表5、表6所示。

表5為各方案220 kV電氣主接線的可靠性指標(biāo)計算情況。對比方案1和方案2，采用集成式隔離斷路器方案后，若該設(shè)備單體可靠性水平能達(dá)到現(xiàn)有斷路器的可靠性水平，則220 kV主接線年平均停電時間、停電頻率、期望故障受阻電力、期望故障受阻電能均呈下降趨勢，下降比例約13%～35%左右。對比方案1和方案4可知，采用集成式隔離斷路器方案后，單母線分段的220 kV主接線可靠性可以達(dá)到原雙母線接線可靠性水平，使得將220 kV主接線由雙母線接線簡化為單母線分段接線具備了可能性，因此可以結(jié)合變電站定位、電網(wǎng)轉(zhuǎn)供能力等來選擇220 kV主接線的配置方式。大石變電站的220 kV主接線最終維持了雙母線接線的設(shè)計方案，采用集成式隔離斷路器，取消站內(nèi)出線側(cè)隔離開關(guān)，即方案2。

表6為各方案110 kV電氣主接線的可靠性指標(biāo)計算情況。對比方案1和方案2，采用集成式隔離斷路器方案后110 kV側(cè)電氣主接線的可靠性得到提高，年平均停電時間減少了約20%。同樣對比方案1和方案4，采用集成式隔離斷路器方案后，單母線三分段的110 kV主接線可達(dá)到原來雙母線接線可靠性水平。大石變電站的110 kV主接線最終優(yōu)化為單母線三分段方案，即方案4。

表5 各方案220 kV主接線可靠性指標(biāo)

表6 各方案110 kV主接線可靠性指標(biāo)

(2)經(jīng)濟(jì)性分析

根據(jù)表5、表6中各主接線方案設(shè)備投資情況，大石變電站220 kV主接線采取方案2，與原方案1相比設(shè)備投資水平下降13%；110 kV主接線采取方案4，與原方案1相比設(shè)備投資水平下降27%。

大石變電站采用隔離斷路器，取消線路側(cè)隔離開關(guān)、電壓互感器后，220 kV配電裝置縱向尺寸減少20.18%；取消獨(dú)立母線設(shè)備間隔，與主進(jìn)間隔、出線間隔優(yōu)化布置，220 kV配電裝置橫向尺寸減少7.5%。

變電站采用層次化保護(hù)控制系統(tǒng)，配置站域保護(hù)控制系統(tǒng)及其他集成二次設(shè)備。220 kV電壓等級及主變各側(cè)采用多功能測控裝置，110 kV線路采用保護(hù)測控計量集成裝置，采用智能終端合并單元集成裝置，10 kV采用集成間隔層、過程層各功能設(shè)備的多合一裝置，全站二次設(shè)備屏柜數(shù)量減少19%。

采用集成化設(shè)計理念后，與通用設(shè)計方案相比，共優(yōu)化變電站占地面積34%，建筑面積62%。通用設(shè)計方案與集成化方案對比如表7所示。

表7 重慶大石220 kV變電站設(shè)計方案對比表

5 結(jié)論

隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和變電站設(shè)備制造工藝水平的不斷進(jìn)步，為進(jìn)一步提高變電站設(shè)備和功能的集成度帶來了契機(jī)。本文從一次設(shè)備集成、二次設(shè)備集成以及二次系統(tǒng)功能集成三個方面提出了高集成度智能變電站設(shè)計方案，給出了集成式隔離斷路器、多功能測控裝置和站域保護(hù)控制系統(tǒng)在實(shí)際工程中的設(shè)計方案和配置原則。以220 kV變電站工程設(shè)計為實(shí)例，通過與目前智能變電站通用設(shè)計方案的對比分析，表明所提出的高集成度設(shè)計方案在提高主接線可靠性和節(jié)地節(jié)材方面成效顯著。

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High Integration Scheme of Smart Substation Design

GU Songlin1, JIANG Baichao2

(1.Research Centre of Automation and Control, State Power Economic Research Institute, Beijing 102209, China; 2.Design Centre of Power Grid Construction, China Energy Engineering Group Liaoning Electric Power Survey & Design Institute Co.Ltd., Shenyang 110179, China)

Substation is the core node of the power grid for energy transformation and operation control, which is an important part of the power grid functions.In order to further improve the efficiency and reliability of the smart substation construction, this paper put forward a high integration design scheme of smart substation which considered the current situation of substation technology.The scheme includes primary equipments, secondary equipments and secondary system functional integration.The actual project design was taken as an example to verify the feasibility of high integration design scheme.Compared with the smart substation general design scheme, the high integration design scheme had obvious advantages in saving substation area and construction area.

smart substation; integrated disconnecting circuit breaker; multifunction measurement and control device; substation area protection and control system

2016-09-04。

谷松林(1986-)，男，博士，工程師，主要從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)、變電站二次系統(tǒng)設(shè)計方面的研究工作，E-mail：gsl0516@163.com

TM63

A

10.3969/j.issn.1672-0792.2016.11.008