110kV銅川柳灣智能變電站技術探析

張曉梅，張艷龍，寇少強，劉 偉

1.銅川供電局，陜西銅川 727031

2.延安供電局，陜西延安 716000

3.華能銅川電廠，陜西銅川 727031

0 引言

智能電網已進入全面發展階段，智能電網的理解在世界各國、研究機構、電力公司等地方都是不相同的。國外電力企業智能電網的應用實踐工作中輸電側開展的相關研究的推廣應用較少，大多側重于配電和用戶側了。我國智能電網的發展戰略是以特高壓電網為骨干網架、各級電網協調發展的堅強電網為基礎，利用先進的通信、信息和控制等技術，構建以信息化、自動化、數字化、互動化為特征的國際領先、自主創新、中國特色的堅強智能電網。而智能變電站作為輸電、配電的集結點，是智能電網的重要組成部分，也是實現風能、太陽能等新能源接入電網的重要支撐。在智能電網中發揮著舉足輕重的作用。110kV柳灣智能輸變電工程是國家電網公司智能化變電站第二批試點項目，是目前國內設備技術最為先進、供電可靠性強、智能化水平最高的110kV柳灣變電站，也是陜西省第一座110kV智能化變電站。“十二五”期間，國家電網將在全國建立5 000座左右的智能變電站。

1 智能變電站的定義及特點

智能變電站是采用先進、可靠、集成、低碳、環保的智能設備，以全站信息數字化、通信平臺網絡化、信息共享標準化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監測等基本功能，并可根據需要支持電網實時自動控制、智能調節、在線分析決策、協同互動等高級功能的變電站。智能變電站作為組成智能電網的核心構成部分，相對于傳統綜自站來說，有著標準統一化和高度集成化、數字化、信息化的顯著特點。數字化變電站由網絡化的二次設備和智能化的一次設備構成，站內采用IEC61850通訊協議來實現設備間的互操作和信息共享。

2 柳灣變概述

2.1 全站規劃

柳灣變為110/35/10kV變電站,主變壓器本期裝設2×20mVA三相三繞組全密封自冷有載調壓變壓器SSZ10-M-20000/110，遠期2×50mVA三相三繞組全密封自冷有載調壓電力變壓器；110kV本期出線4回，遠期出線6回，均采用單母分段接線；35kV本期出線4回，遠期出線8回，均采用單母分段接線；10kV本期出線8回，遠期出線16回，均采用單母分段接線；本期每臺主變壓器低壓側各裝設1×3 000kvar電容器成套裝置，遠期每臺主變壓器低壓側各裝設2×3 000kvar電容器成套裝置。

2.2 站內一次設備

智能化GIS通過以先進的計算機技術實現對GIS設備的位置信號采集和監視、模擬量信號采集與顯示、遠方/就地控制、信號與操作事件記錄與上傳、諧波分析、儲能電機的驅動和控制、在線監測、基于網絡通訊的軟件聯鎖等一系列功能。將傳統的二次測控功能與GIS監控有機結合在一起，優化控制回路，構成智能的控制功能。

應用GIS智能化的主要優勢有：

1）節約了電纜等設備投資以及保護小室、主控室等的占地面積；

2）GIS智能控制柜優化了二次回路和結構；

3）智能控制裝置提供了強大的系統交互性；

4）基于通訊和組態軟件的聯鎖功能比傳統硬接點聯鎖方便。

110kV配電裝置采用戶內GIS設備，35kV、10kV配電裝置采用開關柜就地安裝模式。

2.3 電子式電流電壓互感器

110kV GIS電子式電流電壓互感器為三相共箱結構，主要由3部分組成：

1）一次結構主體，包括互感器罐體、變徑法蘭、絕緣盆子、一次導體等；

2）一次傳感器，110kV GIS電子式電流電壓互感器為三相共箱結構，每相配置一個低功率CT（LPCT）、一個空芯線圈、一個同軸電容分壓器；

3）遠端模塊，GIS電子式互感器有兩個完全相同遠端模塊，兩個遠端模塊互為備用，保證電子式互感器具有較高的可靠性。

其結構示意圖見圖1所示：

圖1 110kV GIS電子式電流電壓互感器結構

110kV GIS電子式互感器的主要特點：

1）絕緣結構簡單可靠，體積小，重量輕，精度高、穩定性好；

2）電流互感器與電壓互感器可組合為一體，實現對一次電流和電壓的同時檢測；這樣提高了保護的可靠性，減少了傳統配置方案中，母線合并單元到線路間隔合并單元的鏈路延時，提高了系統可靠性；

3）空心線圈、LPCT、電容分壓器及遠端模塊均雙套冗余配置，可靠性高。

35kV、10kV低壓電子式互感器輸出小模擬信號，就地安裝在開關柜內，通過合并單元（功能已含在保護測控裝置中）把電子式互感器輸出的模擬信號轉化為數字信號，傳送至保護、測控、智能終端一體化裝置。合并單元和保護、測控、智能終端裝置均安裝在開關柜內。

2.4 站內通訊方式

全站建立在IEC61850通信規范基礎上， 使其成為能夠實現站內智能電氣設備間信息共享和互操作的現代化變電站。

全站分為三層兩網，站控層和間隔層之間采用MMS網（以太網電接口），采用IEC61850-8-1通信協議；間隔層與過程層設備單元采用GOOSE通信協議，電子式互感器的合并單元與保護測控設備的采樣值信息采用IEC61850-9-2格式的點對點方式傳輸。本站間隔層、站控層之間采用以太網單網結構，以IEC61850通信協議構建，具備站內智能電氣設備間信息共享和互操作的條件。全站 GOOSE組網，110kV橋、主變保護、主變高、低壓智能控制裝置、低壓母聯智能控制裝置等組成GOOSE網，單獨組網，通信介質采用光纖。智能控制裝置PCS-9821接入GOOSE網，PCS-9821安放在智能匯控柜內擔負間隔測控、GIS智能控制以及智能終端的功能，PCS-9821能夠接收來自于主變保護的GOOSE信號。

2.5 站內對時方式

本系統通過GPS接收衛星標準時間信號。絕對時間通過網絡進行廣播，秒脈沖或者分脈沖經過擴展，以差分信號（RS485）和空接點的形式與需要校時的設備相連，以此校準站控層工作站以及各測控裝置、保護單元、故障錄波器等的時鐘。對時精度可以滿足事件順序記錄分辨率不高于2ms的要求。

系統也可以通過遠動主機，接收調度端的對時命令。

本站站控層網絡采用SNTP碼對時；間隔層與過程層的對時采用光纖IRIG-B碼對時，精度可達到微妙級，由于保護直采直跳，無需采用IEC61588網絡對時方式。

3 結論

柳灣變的建成投產，對于完善銅川電網架構、提高電網自動化水平，滿足銅川老市區快速增長的用電需求，引領陜西智能電網建設具有十分重要的意義。

[1]張文亮，劉壯志，王明俊，楊旭升.智能電網的研究進展及發展趨勢[J].電網技術，2009，33(13)：1-11.

[2]黃國強.智能電網關鍵技術的分析與探討[J].陜西電力，2009，37(11)：44-47.

[3]蔡吉文，趙娟，錢家政，喬華.數字化變電站技術淺析[J].陜西電力，2009，37(11)：48-51.