柴 军

(新疆油田公司供电公司,新疆 克拉玛依834000)

1 前言

智能电网是国内外电网发展的必然趋势,智能变电站是智能电网的重要组成部分,是智能电网运行与控制的关键。智能变电站又是智能电网“电力流、信息流、业务流”汇集的焦点,对建设坚强的智能电网具有极为重要的作用。

近年来,随着克拉玛依油田和城市建设飞速发展,用户对电力供应的安全可靠性要求越来越高,这就对变电站的建设提出了新的、更高的要求。建设智能变电站,能更好的满足电网和用户需求。智能变电站具有自动控制、智能调节、在线分析决策和协同互动等功能,可以有效的提高变电站的运行可靠性和安全性,也能有效提高电能质量,同时智能变电站运行效率高,维护检修方便,检修工作量大量减少,降低了检修成本,也提高了劳动效率。

2 工程概况

新疆油田公司供电公司成立于1992年7月,担负着克拉玛依地区生产建设和城市生活的供电任务,业务范围涵盖克拉玛依地区生产生活供用电、电网建设、维护检修、电网运行调度和供用电服务。新疆油田公司供电公司所辖110k V变电所19座、35k V变电所92座、总容量1692.5MVA;110KV线路35条,总长952.737km;35KV线路62条,输电线路总长2095km;6(10)KV线路479条,配电线路总长度4576.51km;配电变电器10462台,总容量2013.811MVA。形成了以克拉玛依电厂为中心,西南到车排子油田,东北至夏子街油田,东南延伸至石西、陆梁、漠北沙漠油田腹部的油田供电网架。

3 智能变电站建设方案的研究

3.1 现阶段智能变电站实现的三种模式

(1)方案一：基于站控层IEC 61850标准的不完全智能化变电站。

一次设备仍采用传统的开关和互感器,仅监控系统和二次保护装置遵循IEC 61850标准。该系统与传统的变电站自动化系统基本一样,推广这种模式是为了解决传统变电站中智能设备的信息互操作及互联互通问题。因为变电站的智能设备的通信被约束在IEC 61850标准范围内,所以整个系统的信息传输被标准化,从而使系统的可扩充、可维护性能大大提高。由于本方案没有涉及到过程层的实现,因此实施起来技术难度较小,它不仅可以应用在新站设计上面,而且可以应用在老站改造方面。

(2)方案二：基于传统互感器及过程层信息交换,采用了智能一次设备,使用常规CT/PT的不完全智能化变电站。

一次设备采用传统的互感器,但断路器采用智能断路器,或常规断路器通过智能单元转换为符合IEC 61850标准的智能设备。这种模式在站控层信息交换采用了IEC 61850标准,同时增加了过程层网络进行过程层信息交换。IED与合并单元、智能操作箱之间不仅可以点对点的方式互联,还可以以网络总线方式进行相连。在本方案实施过程中,过程层网络仅通过GOOSE报文实现了开关信息的采集和控制,它在IEC 61850的实现上比方案一优越。由于建立了过程层网络,过程层的高速采样数据可以被不同类型的装置进行共享,从而简化了接线。

(3)方案三：基于站控层及过程层全信息交换,遵循IEC 61850标准,采用电子式CT/PT、智能一次设备的完全型智能化变电站。

整个变电站自动化系统均遵循IEC 61850标准,本方案实现了IEC 61850标准所提倡的三层设备、二层网络结构,能够完全实现设备间信息共享和互操作。区别于方案二,该方案采用了电子式互感器代替了传统的互感器,由于光电互感器的高性能优势,这种方案是现代化智能化变电站的发展方向。

3.2 智能变电站建设方案的选择

3.2.1 一次设备智能化实施技术和方案优选

通过和一次设备生产厂家许继、ABB、宝光、平高、新疆特变等交流探讨,考虑环境、成熟、可靠等因素、从工艺上、经济上对比,确定了一次设备总体实施方案和功能,主要是：GIS智能化内容和方案。110k V线路设备选择GIS组合电器,GIS开关和主变可灵活配备,主回路采用插接式结构,全绝缘、全封闭,安全可靠性高,GIS组合电器可以实现全电动操作,在线监测。变压器智能化方案、35k V设备采用GIS方式。10k V(6kv)采用一体化智能开关柜。

3.2.2 二次设备网络化实施技术和方案优选

确定了GOOSE网络网络结构采用星型结构,星型结构在运行维护、传输时间及可靠性等多方面优于环形结构。过程层SV网络、过程层GOOSE网络、站控层网络完全独立配置。站内设备统一采用IEC 61850通讯规约,因此继电保护信息子站系统与监控系统共网传输,不再独立配置传输网络。站控层网络采用双网结构,过程层网络采用SMV和GOOSE网络分开,分别双网,即：SMV为双网结构,GOOSE也为双网结构。继电保护装置采用双重化配置时,对应的过程层网络亦应双重化配置,第一套保护接入A网,第二套保护接入B网。

3.2.3 电子式CT、PT的选择、试验、检测技术优选

通过把10KV、35KV、110KV的电子式CT、PT和常规CT、PT一起挂网试验,同时比较极端恶劣条件下的采样数据,从准确性、稳定性、可靠性,相互对比,确认电子式互感器挂网运行后,除经济原因外,其对外界环境的适应性和稳定性、可靠性还需要进一步试验验证。通过试验技术研究分析,确定了互感器的配置方案。对于常规CT,通过合并单元把常规互感器就地转换成数字信息,合并单元采用插值算法实现同步,远端模块及合并单元具有完善的自监视功能,便于运行监视及故障维护。

3.2.4 高级应用的技术和方案优选

先后开展了继电保护和故障信息管理系统、备用电源自投配置方案、小电流接地选线、一体化五防研究、一键式顺控技术、智能告警及分析决策等技术研究,通过与许继合作,探索制定了高级应用技术方案。

3.3 智能变电站建设方案的确定

3.3.1 一次设备智能化方案实施和技术运用

在风城、化一、红浅等110k V变电所实施了一次设备智能化技术方案,通过运行监测、试验,验证了GIS智能化方案,变压器智能方案,经过运行验证和数据分析,及时修改了变压器智能建设方案,在变压器的智能方案中,油色谱在线监测系统故障多,不够可靠,维护工作量大,在克拉玛依智能变电站建设方案中,在该技术未改进前,尽量不加装该装置,在线温度检测增加安装点。

3.3.2 二次设备网络化方案实施

结合工程项目,变电站二次系统设备,统一组网,星型网络结构。110k V变电站保护采用直采直跳方式,光缆用量相对较大,少数110k V变电站保护采用网络跳闸方式。变电站自动化系统方面,比常规变电站增加了过程层交换机,1100k V采用独立的保护、测控装置。

3.3.3 高级应用的方案实施和技术应用

高级应用功能由监控系统一体化后台统一进行规划,结合本工程项目,决定分阶段实施。在风城110k V变、化一110k V变实施了继电保护和故障信息管理系统,该系统由站内一体化平台实现,不再设置独立的装置,现阶段新建和改建的变电站实施了备自投功能、小电流选线功能等由站内一体化平台实现,在二、四区110k V变实施了顺序控制。在建设中的西南区域110k V变电所不但实施了以上技术,并且实施了一体化五防、智能告警和故障信息综合分析决策功能。

3.3.4 一体化电源的方案实施

站内采用交流、直流、通信电源一体化设计。经过试点试验后,由于该方案大大提高了变电所电源系统的稳定性和可靠性。因此,目前新建和改造变电所的电源方案均采用了交直流一体化电源方案,新建的昆仑110k V变、风城110k V变、化一110k V变、改造的红浅110k V变、首站35k V变及正在建设的二、四区110k V变都是按此方案实施的。

4 结束语

通过工程实施检验,智能化变电站建设方案符合克拉玛依实际情况,该项目的实施带动了克拉玛依电网智能技术的发展。智能变电站建筑工程费较常规站减少,工业以太网传输通讯网络技术的应用使得数据通道稳定性提高数倍,减少了设备维护人员远距离前往变电所处理故障的次数,减轻了设备维护人员的工作量,电网运行的安全性得到提高。