当前位置：搜档网 › 500kV智能变电站的设计方案研究

500kV智能变电站的设计方案研究

华北电力大学（保定）硕士学位论文 500kV智能变电站的设计方案研究姓名：王翀申请学位级别：硕士专业：电力系统及其自动化指导教师：焦彦军；赵淑珍 2011-06

摘
要
摘
要
电力系统的发展面临着许多挑战，智能电网被认为是有效的解决方案。变电站智能化是坚强智能电网建设的基本前提和关键环节之一。本论文以实现智能变电站的“信息化、自动化、互动化”为目标，以智能电网相关技术导则、规定和智能化技术的发展现状为理论支撑，重点研究了变电站智能化设备的发展应用情况和典型智能变电站实施方案。在对智能化设备研制情况充分研究和考虑智能化设备可靠性及经济性的基础上，本论文提出了５００ｋＶ变电站的智能化设计方案，为今后智能变电站工程的实施提供了重要参考和借鉴价值。关键词：500kV 智能变电站，继电保护，自动化，设计，配置
I

Abstract
Abstract
The development of power systems faces many challenges.Smart Grid is regarded as an efficient solution.Intelligent substation is one of the foundational and pivotal links of construction of a strong Smart Grid. In this paper,the smart substation’ information,automation,and interactive is as s the goal, smart grid related technology guidelines, rules and intelligent technology’ s status quo is as the theoretical support,development and application of substation smart equip ment is investigated,and the typical smart substation implementation is achieved.In the case of fully study on the development of smart devices and consider the reliability and economy of smar deviees,a 500kV substation smart design blue print is put forward, which provides an important reference for smart substation implementation in future. Keywords : 500kV Smart Substation，Relaying Protection，Automation，Design， Configuration
II

华北电力大学专业硕士学位论文原创性声明
本人郑重声明：此处所提交的专业硕士学位论文《５００ｋＶ智能变电站的设计方案研究》，是本人在导师指导下，在华北电力大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名：日期：年月日
华北电力大学专业硕士学位论文使用授权书
《５００ｋＶ智能变电站的设计方案研究》系本人在华北电力大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归华北电力大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解华北电力大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权华北电力大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于（请在以上相应方框内打“√”：）保密□，在年解密后适用本授权书不保密□ 作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日　
24

第 1 章绪论
第一章绪论
1.1 课题的研究背景与意义
对于现代经济发展，能源是一个不可避忌的因素，它成了很多国家发展的关键优势或主要瓶颈。能源发展面临的第一挑战，就是以可再生能源逐步替代化石能源，建造能源使用的创新体系，以信息技术彻底改造现有的能源利用体系，最大限度地开发电网体系的能源效率。电网是关系到国民经济命脉的基础产业和公用事业。现代电网的发展已经迎来机遇与挑战并存的关键期。我国电网企业当前的挑战主要体现在如何提高电力投资和建设效率，确保电网运行的安全可靠性，提高电网运营维护水平，提高对用户的服务水平以及提高自身的管理水平。许多电力企业开始认识到，出现区域性、季节性电力短缺以及局部地区电力过剩与局部地区电力短缺现象的根本原因，可以归结为输、配电时缺乏智能化。智能电网是能源战略的重要组成部分，是能源战略能否实现的关键。因此，智能电网已经成为参与全球科技、产业竞争无法回避的重要环节。该领域及其所在的能源领域竞争的成败将直接影响到未来中国现代化建设在全球框架下的地位和作用，特别是对于我国这样一个能耗大国、人均资源小国，智能电网建设作为解决能源问题的关键环节，其重要意义应引起足够的重视。在智能电网实施过程中，智能变电站作为坚强智能电网的重要基础和支撑，在智能电网建设中的作用举足轻重。所谓的智能变电站就是采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通行平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动的完成信息的采集、测量、控制、保护、计算和监测等基本功能，并可以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，实现与相邻变电站，电网调度等互动的变电站。智能变电站设备具有信息数字化、功能集成化、结构紧凑化、状态可视化等主要技术特征，符合易扩展、易升级、易改造、易维护的工业化应用要求。智能变电站技术方案不仅良好的解决了传统变电站所存在的诸多缺陷，同时消除了变电站内的信息孤岛，提供了统一断面全景数据采集，为电网的智能化打下了良好的信息基础，为智能电网的分析、决策系统提供了信息及功能支撑。智能变电站对智能电网的支撑作用主要体现在以下几个方面： 1）可靠性：可靠性是变电站最主要的要求，具有自诊断和自治功能，做到设
1

第 1 章绪论
备故障早预防和预警，自动将供电损失降低到最小程度。 2）信息化：提高可靠、准确、充分、实时、安全的信息。除传统“四遥”的电气量信息外还应包括设备信息、环境信息、图像信息等等，并具有保证站内与站外的通信安全及站内信息存储及信息访问安全的功能。 3）数字化：具备电气量、非电气量、安全防护系统和火灾报警等系统的数字化采集功能。 4）自动化：实现系统工程数据自动生成、二次设备在线/自动校验、变电站状态检修等功能，提高变电站自动化水平。 5）互动化：实现变电站与集控中心之间、变电站与变电站之间、变电站与用户之间和变电站与其它应用需求之间的互联、互通和互动。 6）资源整合：通过统一标准、统一建模来实现变电站内外的信息交互和信息共享。将保护信息子站、SCADA、五防、PMS、DMS、WAMS 等功能应用或业务支持集于一身，优化资源配置，减少重复浪费现象。
1.2 国内外研究动态
1.2.1、国外智能变电站发展概况
国外几个大的电力设备公司，如 ABB、SIEMENS 等，己开发了全套的数字化变电站一次设备及二次设备，并得到成功的应用。在 IEC61850 标准的制定过程中，进行了各一家设备间的互操作试验并在示范变电站得到应用。国外厂商已经开发符合 IEC61850 要求的智能电子设备，不但有保护装置，还有符合该标准的过程层设备，如智能断路器、带数字接口的 TA、TV 等。 1998 至 2000 年，ABB、ALSTON 和 SIEMENS 合作在德国进行了 OCIS 计划，完成了间隔层设备和主控站之间的互操作试验。试验中由 ABB 完成主控站通过在以太网上实现 IEC61850-8-1 来连接 ABB、ALSTON 和 SIEMENS 的设备。2001 年，在加拿大，ABB 和 SIEMENS 进行了间隔层设备的互操作试验，由 SIEMENS 的保护向 ABB 的开关模拟器发送跳闸信号， ABB 的开关模拟器收到信号后将开关打开，并将开关打开的 GOOSE 信息发给其他设备，配置为重合闸装置的 ABB 保护向断路器发送重合命令。2002 年 1 月，ABB 和 SIEMENS 在美国进行了采样值传输互操作试验，同年 9 月，这两个公司又进行了跳闸和采样值互操作性试验，试验都很成功。 2002 至 2004 年，ABB、ALSTON 和 SIEMENS 在德国柏林进行了间隔层设备的互操作试验，这次成功的试验证明了互操作性和简化工作难度的可行性[1]。
2

第 1 章绪论
1.2.2、我国智能变电站发展现状
1）IEC61850 标准电科院和国内的各大电力设备制造厂商从 2001 年就开始关注 IEC61850，并且开始对该标准进行翻译。到目前 IEC61850 的国产化工作已基本完成。从 2005 年 5 月开始至 2006 年 12 月，由国家电力调度中心组织，中国电科院作为检测机构，用两年的时间通过 6 次互操作性试验检验和促进各厂家 IEC61850 系列产品的开发和兼容情况。国内较有影响力的电力系统自动化设备供应商积极响应并参与了此互操作性试验，相关单位有南瑞继保、北京四方、国电南自、南瑞科技、南京新宁、许继等。完成 IEC61850 规约定义的所有功能，能达到标准规定的一致性测试和无缝互操作要求。 2）国产智能变电站设备 2.1）智能化互感器输出数字信号的电子式互感器即为智能化互感器。我国自 20 世纪 90 年代以来，先后有清华大学、原华中理工大学、中国电力科学研究院、国电南京自动化股份有限公司、上海互感器一及南京新宁光电自动化公司等多家单位从事电子式电流电压互感器的研究，先后有多种样机研制出来，并取得一定的试运行经验。 2.2）智能断路器等其他一次设备国内制造商开始智能断路器技术的研究，平顶山天鹰集团的 ZF11-252kV GIS，状态监控系统集成了传感器技术、PLC 技术、计算机技术、监测技术、网络技术及通信技术等，实现对 GIS 产品内部电器元件及其操作机构部分的状态监测，通过对其内部多种状态参数的采集和结果的分析处理，完成状态信息和分析结果的显示以及相应的控制操作，已在云南大关变应用。一些二次设备厂家也开发了用于一次设备的智能终端（或称智能单元）。智能终端安装在一次设备端子箱，采集设备状态和控制设备，通过光纤与二次设备交换信息。像北京四方公司智能操作箱 JFZ-600R、南瑞继保 PCS9820A 智能控制装置和 CZX-12R1 型操作继电器组合，均可实现智能断路器的操作系统。典型工程有： 220kV 唐山郭家屯数字化变电站工程等。 2.3）具备过程层通信接口的二次设备国内主要二次设备厂家通过改造成熟的二次设备，为其增加过程层通讯接口，现己能提供智能变电站的全套二次设备。同时，国内主要的二次设备一家已全面开展具备过程层通信接口的新一代二次设备的研究工作，并投入了实际应用[2]。 2.4）国内智能变电站建设的研究国内许多电力公司都在跟踪智能变电站的最新发展，并做了大量的实际工作。
3

第 1 章绪论
一些电力公司已经开始按 IEC61850 标准进行智能变电站示范站的建设，已有许多个智能变电站投入运行。
1.3 本文的工作
本论文结合国内外智能变电站现状和发展趋势，主要从理论上对智能变电站的实用技术进行研究分析，根据掌握的知识设计了 500kV 智能变电站建设方案，主要进行以下工作： 1）分析智能变电站的定义、功能、技术特征及体系结构等方面内容，依据设计原则提出总体的设计方案。 2）依据继电保护的设计原则，从继电保护与非常规互感器、GOOSE 网的配置关系出发，设计继电保护的配置方案。 3）依据自动化的配置原则，从数据采集和处理、远动功能、防误闭锁功能、时间同步功能 4 各方面对自动化功能进行分析，针对具体功能提出设计方案。
4

第 2 章智能变电站的功能及方案设计
第 2 章智能变电站的功能及方案设计
2.1 传统及数字化变电站存在的问题
2.1.1 传统变电站
随着计算机技术及微电子的发展，传统变电站的设备具备了微机化、低功耗等特点。各种保护、自动装置及监控设备被安装在两个不同的功能层，即站控层和间隔层。站控层设备由远方通信接口、操作员工作站和带数据库的计算机等组成；间隔层主要由变电站的继电保护、测控、计量等二次设备组成。目前传统变电站信息采集来源于常规的电磁型电压互感器（TV）和电流互感器（TA）。TV 的额定输出电压为 100V 或 100
3 V，TA 的额定输出电流为 1A 或 5A。因此，变电站设备必
须通过电缆将这些采样值传送至继电保护、测控、计量等系统，同时经过各自系统的 A/D 转换将 TV 和 TA 的二次值变换为适用于电子电路的信号。传统的综自站的系统结构如图 2-1 所示。
图 2-1 传统变电站网络示意图传统变电站虽然技术成熟、运行稳定，但存在以下几个方面的问题： 1）信息难以共享由于传统变电站继电保护、测控、计量在电网中履行的职能是不同的，相应的对电流互感器的工作范围要求也是不同的，所以常规 TV 和 TA 分为保护与测量等不同级别，继电保护、测控、计量分别选用不同特性的 TV 和 TA。正是由于信息采集部分来自于不同的 TV 和 TA，因此，作为变电站自动化系统应用的继电保护、测控、计量等分属于不同的专业管理部门。以功能划分，各种设备独立运行，变电站
5

第 2 章智能变电站的功能及方案设计
自动化系统、变电站与集控中心之间、集控中心不同应用之间缺乏统一的建模规范，采集的信息无法共享，形成了各种“信息孤岛”现象。 2）设备不具备互操作性、互换性在自动化系统发展初期，人们就期待解决不同厂家在同一个网络上或通道上能够实现共享命令和信息的能力，一个厂家的设备可替换为另一个厂家的设备同时不需要改变系统中其它元件，即所谓的互操作性、互换性。由于自动化设备缺乏统一的接口和功能规范，通信的标准缺乏一致性，各个厂家对于相同规约理解上的差异，至今不能实现不同厂家设备之间的互操作性、互换性。 3）系统的可扩展性差随着计算机技术的迅猛发展，变电站自动化系统相关的嵌入式应用、通信等技术的更新速度比变电站自动化系统（一般认为其更新周期应在 8~10 年）的更新速度快得多。由于信息模型和互操作性等原因，现有的自动化系统在设备部分改造更新或扩展时，由于通信接口、通信协议的差别，往往需要增加规约转换装置，同时需要进行现场调试，采用不同厂家的设备改造更新时则更加困难。 4）可靠性受二次电缆影响传统变电站自动化系统设备之间，以及与一次系统之间大多采用常规控制电缆硬接线方式，二次系统的安全性取决于控制电缆的耐受电磁干扰的能力。实际运行中，经常会发生电缆遭受电磁干扰等异常情况，甚至在二次电缆较长时，由电容耦合的干扰造成保护误动作。同时，由于二次回路接地点的状态无法进行实时监测，二次回路两点接地的情况仍时有发生，存在造成保护拒动或误动的隐患。
2.1.2 数字化变电站
数字化变电站概念的提出是基于信息技术、光电技术、网络通信技术、微电子技术的发展，在应用方面表现为变电站二次系统的应用模式发生了巨大变化。数字化变电站自动化系统分为站控层、间隔层和过程层。数字化变电站的功能结构如图 2-2 所示[4]。站控层和间隔层的设备构成与传统监控系统基本一致，都采用以太网，能够实现“四遥”功能。但从内涵上来看，差异很大，主要体现在 IEC61850 使得各数字化装置按照统一模型实现设备之间的互连互通，不同厂家的智能装置（IED）之间具有互操作性。过程层设备也与传统变电站设备有所不同，由电子式互感器、合并单元、智能单元等构成，采用 GOOSE 网络跳合闸机制，实现了一次设备模拟量及开关量的采集、控制的执行，实现了一、二次系统电气上的有效隔离，实现了传统变电站装置冗余向信息冗余的转变，实现了数字化接口应用。
6

第 2 章智能变电站的功能及方案设计
图 2-2 数字化变电站网络示意图由于数字化变电站自动化系统总体上处于试验阶段，目前还存在以下几方面的问题： 1）数字化变电站从满足自身需求出发，实现站内一次设备与二次设备的数字化通信和控制，建立了统一的数据通信平台，侧重在平台的基础上提高站内设备与系统间的互操作性。但未能满足智能电网得要求，不能实现变电站之间、变电站与调度之间的信息统一与功能的多层次化，没有建立全网统一的标准化信息平台，不能提高全网系统的整体运行水平。 2）数字化变电站内应用的智能电子装置（IED）满足统一的标准，拥有统一的接口，实现互操作性。在以太网通信的基础上，数字化变电站模糊了一、二次设备的界限，实现了设备的初步融合，但未实现一次设备与二次设备的一体化、智能化整合和集成，设备集成化程度还不高。 3）数字化变电站还不能适应当今大量新型柔性交流输电技术及装备的应用，不能接入太阳能发电、风力发电等间歇式分布式清洁电源，未能满足间歇性电源 “即插即用”的技术要求。
2.2 智能变电站的定义及功能
国家电网公司在建设统一坚强智能电网的环节中，提出建设智能变电站的目标。根据国家电网公司《智能变电站技术导则》，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，实现与相邻变电站、电网调度等互动的变电站。其内涵为可靠、经济、兼容、
7

第 2 章智能变电站的功能及方案设计
自主、互动、协同，由先进、可靠、节能、环保、集成的设备组合而成，以高速网络通信平台为信息传输基础，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、协同互动等高级应用功能[3]。在设备层面，智能变电站将属于相同一设备的测量、控制、状态监测、计量、保护等基本功能集成到同一“智能组件”中；进一步，该“智能组件”与一次设备进行有机结合，构成“智能设备” 。上述集成将逐渐弱化一、二次设备之间的界限，强调一、二次设备之间的融合。这种集成真正地体现了面向对象和功能自治的思想，有利于提高间隔功能的可靠性，降低运行以及维护费用。在系统层面，智能变电站更加具备“全网”意识，以构成面向系统的虚拟装置，注重变电站之间、变电站与调度之间的协调与统一，支持具有在线决策和协同互动功能的各种高级应用，以提高系统的整体运行水平为目标。智能变电站解决了传统变电站信息难以共享、设备不具备互操作性、系统的可扩展性差、可靠性受二次电缆影响等问题。同时，智能变电站作为数字化变电站的发展和升级，也解决了数字化变电站上述的 3 个方面问题。
2.3 智能变电站的技术特征及体系结构
2.3.1 智能变电站的技术特征
一次设备智能化、信息交互标准化、运行控制智能化以及功能应用互动化，是智能变电站最主要的技术特征。 1）一次设备智能化目前，国内真正意义上的智能化一次设备还没有，较多采用地是非常规互感器、智能开关、一次设备+智能组件等设备。一次与二次设备之间用光纤传输数字编码信息，以此来交换采样值、状态量、控制命令等信息。 ①非常规互感器针对传统电磁型互感器存在的铁磁谐振、饱和、电压互感器二次不能短路、电流互感器二次不能开路等缺陷，非常规互感器采用了新技术，问题迎刃而解，也因此非常规互感器得到了广泛关注。通常，将非常规互感器分为有源和无源两大类，有源互感器又称为电子式电压/电流互感器（EVT/ECT），其特点是需要向传感头提供电源，主要以罗氏线圈为代表。罗氏线圈是一种较成熟的测量元件，是一种特殊结构的空心线圈，将测量导线均匀地缠绕在截面均匀的非磁性材料的框架上。在传感结构上，根本解决了铁磁型电流互感器的磁路饱和问题，目前成熟产品均采用光纤供能方式。无源互感器主要指采用石英晶体的法拉第效应原理的互感器，即光束
8

第 2 章智能变电站的功能及方案设计
通过磁场作用下的晶体产生旋转，测量光线旋转角度来测量电流；电压主要是利用石英晶体的普克尔效应，测量电场强度，从而得到导线的对地电压。无源互感器又称为光电式电压/电流互感器（OVT/OCT），其特点是无须向传感头提供电源。非常规互感器采用光纤作为传输介质，不存在铁磁谐振、饱和等问题，同时具有频带宽、动态范围大、绝缘性能好、体积小、重量轻等优点。非常规互感器输出的电流、电压信号就地进行数字化后，通过光纤、合并单元等传输至保护、测控设装置，与保护设备的接口实现途径简单，可靠性较高。 ②智能开关智能开关是指开关操作所需的各种信息由装在开关设备内的智能控制装置直接处理，使开关能独立地执行其当地功能，而不依赖于站控层的控制系统。其发展趋势是用计算机技术、微电子和新型传感器建立新的开关二次系统，具有智能化操作功能。其主要特点是由智能控制装置和电力电子技术组成执行单元，代替常规机械结构的辅助开关以及辅助继电器。智能开关与传统开关的区别在于开关跳合闸的方式发生了根本性的变化，从以往电缆传输至开关跳合闸线圈方式变为通讯报文方式。目前， IEC61850 标准的快速报文传递跳合闸命令的可靠性、实时性还未得到解决，尚需时间来进行验证。 2）信息交互标准化智能变电站从过程层到集控中心均采用全网统一的 IEC 61850 规约进行信息交互，即智能变电站内采用 IEC 61850 规约，智能变电站到调度中心也采用 IEC 61850 规约，以代替原有的 104 或 DNP3.0 规约[5]。 IEC61850 规约是基于通用网络通信平台的变电站自动化系统唯一国际标准，该系列标准具有一系列特点和优点：分层的智能电子设备和变电站自动化系统；根据电力系统生产过程的特点，制定了满足实时信息和其他信息传输要求的服务模型；采用抽象通信服务接口、特定通信服务映射以适应网络技术的迅猛发展的要求；采用面向对象建模技术，面向设备建模和自我描述以适应应用功能的需要和发展，满足应用开放互操作性要求；快速传输变化值；采用配置语言，配备配置工具，在信息源定义数据和数据属性；定义传输元数据，扩充数据和设备管理功能；传输采样测量值等。因此，智能变电站的信息交换及管理将统一遵循 IEC 61850 规约的要求，站内各种设备的信息建模应统一在 IEC 61850 框架下进行，以统一的方式实现变电站内、外的信息交互以及信息共享，最终实现跨系统间的数据、信息的无缝交换。 3）运行控制智能化智能变电站应具备程序化操作功能，还可接收和执行监控、调度中心的操作指令，自动完成运行方式变化要求的设备操作。在远端和变电站层均可实现可视化的
9

第 2 章智能变电站的功能及方案设计
闭环控制，满足区域监控中心站管理模式的要求。 4）功能应用互动化与调度中心互动，智能设备将其自诊断结果报送到调度中心，使其成为调度决策和制定设备事故预案的基础信息。与设备运行管理系统互动，包括智能组件自主从设备运行管理系统获取宿主设备状态信息，并将自诊断结果报送到设备运行管理系统。
2.3.2 智能变电站的体系结构
智能变电站的体系结构在物理上可分为两类，即智能化的一次设备和网络化的二次设备；在逻辑结构上可分为三个层次，即过程层、间隔层、站控层。各层次内部以及层次之间采用高速网络通信。如图 2-3 所示。
图 2-3 智能变电站体系结构图 1）过程层过程层是一次设备与二次设备的结合面，包括变压器、断路器、隔离开关、电压/电流互感器等一次设备，以及其所属的智能组件、独立的智能电子装置。过程层的主要功能主要有以下三种： ①电力运行的实时电气量检测与传统变电站的功能一样，主要是检测电力运行的实时电流、电压、频率以及谐波分量，其他电气量（如有功、无功）可通过间隔层的设备运算得出。与传统方式相比不同的是，传统的电磁型电压互感器、电流互感器被非常规电压互感器、电
10

第 2 章智能变电站的功能及方案设计
流互感器所替代；采集传统模拟量被采集数字量所替代，这样做的优点是抗干扰能力强，抗饱和特性好，绝缘性能好，实现了小型化、紧凑化。 ②运行设备的状态参数在线检测变电站需要进行状态参数检测的设备主要有主变、断路器、隔离开关、母线、电容器、电抗器以及直流系统。在线检测的内容主要有绝缘、温度、密度、压力、机械特性以及工作状态等数据。 ③操作控制执行与驱动操作控制的执行与驱动包括主变分接头调控，电容、电抗器投切控制，断路器、隔离开关合分控制，直流电源充放电控制。过程层的控制执行与驱动大部分是按上层控制指令而动作。在执行控制命令时具有智能性，能判断出命令的真伪及其合理性，还能对即将进行的动作精度进行控制。 2）间隔层间隔层设备一般指继电保护、测控、计量功能组成的智能电子装置等二次设备，实现使用一个间隔的信息并且作用于该间隔一次设备的功能。间隔层的主要功能是汇总本间隔过程层实时数据信息；实施对一次设备保护控制功能；实施本间隔操作闭锁功能；实施操作同期及其他控制功能；对数据采集、统计运算及控制命令的发出具有优先级别的控制；承上启下的通信功能，即同时高速完成与过程层及站控层的网络通信功能。必要时，上下网络接口具备双口全双工方式，以提高信息通道的冗余度，保证网络通信的可靠性。 3）站控层站控层包括自动化站级监视控制系统、通信系统、站域控制、对时系统等，实现面向全站设备的控制、监视、报警及信息交互功能，完成数据采集和监视控制、操作闭锁以及同步相量采集、保护信息管理、电能量采集等相关功能。站控层功能高度集成，可在一台计算机或嵌入式装置实现，也可分布在多台计算机或嵌入式装置中实现。其主要功能是通过两级高速网络汇总全站的实时数据信息，不断刷新实时数据库，按时登录历史数据库；按既定规约将有关数据信息送向调度或集控中心；接收调度或集控中心有关控制命令并转间隔层、过程层执行；具有在线可编程的全站操作闭锁控制功能；具有（或备有）站内当地监控，人机联系功能，如操作、显示、打印、报警，甚至图像、声音等多媒体功能；具有对间隔层、过程层诸设备的在线维护、在线组态，在线修改参数的功能；具有（或备有）变电站故障自动分析和操作培训功能。
11

第 2 章智能变电站的功能及方案设计
2.4 智能变电站的方案设计
2.4.1 智能变电站设计原则
20 世纪 90 年代以来，变电站自动化系统的设计原则逐步从传统变电站“面向功能” （保护、录波、监控、远动、计费、通信等）的设计，走向了“面向间隔” （主变、母线、出线、分段、母联开关等）的设计，实现了从“条条”到“块块”的转变。按照“面向间隔”的设计原则遵循了变电站按照间隔建设、运行维护的特点。智能变电站系统在继承“面向间隔”的设计思想基础上，必须能有效地解决现有自动化系统存在的问题，体现信息采集和应用的“唯一、同步、标准、全站”的特征。设计原则将决定智能变电站自动化系统的基本框架，具体如下：（1）功能自治原则。间隔内实现电压、电流信息完整采集，各个间隔保护跳闸基于“直采直跳”模式，不依赖于外部对时和网络。变压器、母线保护则比较特殊，属于跨间隔保护，不同间隔的信息同步采用插值再采样同步或基于 IEEE1588 的时标同步。（2）信息共享原则。各个间隔信息的采集由相应过程层装置完成，采用对等通信机制，支持网内任何设备的自由通信和信息共享，实现“ 一处采集，全站共享” 。发布和订阅机制可实现网络化信息共享机制下的“按需订阅” ，优化网络的信息流量。（3）分层处理原则。变电站信息按照分层处理原则，单一事件就地处理后提供明确的结果上送电网调度或集控中心，统计类事件按照固定的周期选择“打包” 上送。对于反映一次设备运行劣化趋势的信息需要通过一段时间内的信息，基于统计分析模型得出相关结论。这样，可以大大优化变电站的信息流，避免电网调度中心处于“信息海洋”中。（4）全景优化原则。变电站站控层可以获得“唯一、同步、标准、全站”的信息，因此，可以获得基于全景信息的优化控制结果，如智能防误闭锁，站域控制（低周、备自投等）。
2.4.2 智能变电站的网络构成
智能变电站自动化系统中常用的网络拓扑结构包括总线型拓扑、环型拓扑、星型拓扑结构，下面对这三种结构方案进行分析。方案一：总线型拓扑总线型结构网络中的交换机通过其自身的级联口与前或者后交换机级联，形成共用的传输介质，将网络中所有的智能设备通过相应的接口和直接连接到这根共享
12

第 2 章智能变电站的功能及方案设计
的总线上。一般情况下，级联口的最大吞吐量要大于相应 IED 的最大吞吐量，如图 2-4 所示。
图 2-4 总线型拓扑网络结构总线型拓扑网络结构优点是组网方便，在实际使用中可以使用较短的连线连接到中心交换机。其缺点是对于单总线型拓扑网络，不存在通信网络上的冗余，网络中如果有一个连接丢失，与之下行链路相连的每个 IED 的连接也随之丢失。另外，对于实时性要求较高的系统，要充分考虑到系统的最大“跳数” ，即系统中所容许的最大时延。方案二：环型拓扑环型拓扑除了头尾交换机相连外，与总线型结构相似，如图 2-5 所示。但是环形结构在一定程度上提供了链路上的冗余，有一定程度的自愈能力。从图中可以看出，环型结构网络在物理的连接上是环形，但是，在实际运行过程中的路径并不是环路（前提是网络中的交换机必须支持 IEEE 802.1d、IEEE 802.1w 的支撑树协议），否则将会导致一些帧在网络中不停地兜圈子，形成网络风暴，从而影响网络的性能。因此，支持 IEEE 802.1d 或者 IEEE 802.1w 协议的交换机在通过某些阻塞端口上时，在逻辑上等同于总线型拓扑结构，只是在一个连接丢失时具有冗余的特点。
图 2-5 环形拓扑网络结构环型拓扑网络结构的优点是在实际工程中组网较为简单，具有部分自愈能力。其缺点是与总线型结构类似，如果在应用时间要求比较苛刻的环境下，就要考虑级联时的最坏网络延时。另外，系统重新配置会出现较长的时延问题，虽然 IEEE 802.1w 快速支撑树协议的应用极大地缩短了网络的重配置时间，但在智能变电站一
13

第 2 章智能变电站的功能及方案设计
些实时性要求较高的领域中，还是要引起一定的重视[6]。方案三：星型拓扑交换机 N 在网络中处于骨干交换机的地位，其他的所有交换都与其连接以形成一个星型网络结构，如图 2-6 所示。
图 2-6 星形拓扑网络结构星型拓扑网络结构优点是为用户提供了最小的网络时延，网络中属于不同交换机的任何 2 个 IED 之间通信仅仅需要两跳。其缺点是没有网络冗余，如果骨干交换机有故障，则所有与其相连的交换机都将成为网络孤岛；如果一个上行链路出现故障，则与其相连的所有 IED 将丢失。通过以上三种网络拓扑结构的分析，从运行维护、可靠性、传输时间等方面考虑，建议采用星型拓扑结构。以上分析是从 IEC 61850 在站控层应用时的角度进行的，在过程层同样也存在网络结构选择的问题，涉及合并单元、智能终端等多个智能组件，同样从运行维护、可靠性、传输时间等方面考虑，也建议采用星型拓扑结构。根据国家电网公司《330kV～750kV 智能变电站设计规范》的要求，我们把站控层和间隔层组成 MMS 网络，间隔层和过程层组成 GOOSE 网络，如图 2-7 所示。 MMS 网络和 GOOSE 网络完全隔离，测控装置和保护分别就有 MMS 网口和 GOOSE 网口。MMS 网络全所配置一个，采样星形网拓扑结构；GOOSE 网络双重化配置，并按电压等级分成 500kV GOOSE 网、220kV GOOSE 网，两个电压等级 GOOSE 通信网络完全物理独立。
14

第 2 章智能变电站的功能及方案设计
图２－７　全站保护网络图 MMS 网交换的信息有：后台至测控装置的一次设备的操作命令；后台至保护的压板、定值区切换等操作命令；测控装置至后台的一次设备遥测、遥信；保护至后台的保护事件报文等。 GOOSE 网交换的信息有：保护至智能终端的跳合闸报文；保护之间的相互起动及闭锁报文；测控装置至智能终端的一次设备遥控报文；智能终端至保护的开关位置、气压低闭锁重合闸等；智能终端至测控装置的一次设备遥信、遥测信息。其中，测控装置只接于第一套 GOOSE 网络，智能终端按间隔双重化配置。开关的合闸和第一组跳闸由第一套智能终端承担，开关的第二组跳闸由第二套智能终端承担，开关场信号、刀闸的状态及操作由第一套智能终端采集通过 GOOSE 网络送至测控装置。
2.4.3 过程层的网络设计方案
对于智能变电站，过程层网络与实时控制功能密切相关，其设计的合理性很大程度上决定了今后运行的可靠性。下面将结合过程层网络的实时控制需求，从采样
15

第 2 章智能变电站的功能及方案设计
值传输协议、采样值与 GOOSE 的共网与分网、报文过滤技术、流量计算分析几个方面分析了过程层网络构建的合理性，并提出了相应的设计方案。 1）采样值传输协议分析目前，智能变电站采样值传输协议主要有 IEC 60044-7/8、 IEC 61850-9-1 和 IEC 61850-9-2 标准。方案一：IEC 60044-7/8 为电子式电压/电流互感器的国际标准。其优点是采样值传输时延固定；缺点是点对点光纤连接数量比较多，私有性强，不同厂家之间互操作困难，不符合 IEC 61850 智能变电站通信发展趋势。方案二： 61850-9-1 标准规定了通过单向多路点对点串行通信链路的采样值 IEC 传输方式，部分遵循了 IEC 60044-7/8 标准对合并单元的设定，即输入通道为 12 路，采用专用数据集，帧格式固定，不允许改变，采用广播或组播的方法。优点是编码方式比较简单、数据内容固定，较易实现，传输时延较确定；缺点是对 ASCI 模型的支持不够完备，点对点光纤连接数量较多。方案三：IEC 61850-9-2 标准详细说明了依照 61850-7-2 部分中的抽象规范而定义的传输采样值的特定通信服务。可重新设定输入通道数、采样频率等参数，支持对数据集的更改和对数据对象的直接访问，帧格式可灵活定义，并支持单播方式。优点是映射方法更为灵活，对 ASCI 模型的支持更加完备，可实现采样值数据的自由配置和共享，设备间接线较简单，某种程度上代表了技术发展的趋势；缺点是装置间数据匹配过程复杂，网络带宽和 CPU 编解码的开销较大，网络传输时延不确定。综合上述分析，从配置的灵活性、接线简单、技术发展趋势等方面考虑，建议采样值传输协议采用 IEC61850-9-2 标准。 2）采样值、GOOSE 共网与分网分析根据计算，在采用面向间隔布置的 2 级星型网络条件下，除中心交换机外的其他各间隔交换机只需要处理本间隔数据，不存在因为采样值而导致交换机过载的问题。而 GOOSE 则是一种突发式的高实时低带宽流量，在间隔内和最大情况下只有 10%负载，与采样值交换机共网运行完全不会影响 GOOSE 的实时性。中心交换机汇集了来自各个间隔的采样值和 GOOSE 数据，当间隔数量较多时，在极端情况下连接至母差的网口将会出现带宽超百兆的情况。此时可采用两种方法解决，一是为了照顾现阶段母差保护的百兆硬件处理能力，中心交换机可采用多个百兆以太网口共同分担带宽；二是在母差保护具备千兆硬件处理能力的情况下，采用一个千兆以太网口承担全部带宽。另外，采样值和 GOOSE 共网将有效减少交换机及装置端口的数量，节省投资。综合上述分析，通过对采样值与 GOOSE 共网运行的带宽流量、实时性、经济
16

110kV变电站电气一次部分课程设计

课程设计任务书设计题目： 110kV变电站电气一次部分设计前言变电站(Substation）改变电压的场所。是把一些设备组装起来，用以切断或接通、改变或者调整电压。在电力系统中，变电站是输电和配电的集结点。主要作用是进行高底压的变换，一些变电站是将发电站发出的电升压，这样一方面便于远距离输电，第二是为了降低输电时电线上的损耗；还有一些变电站是将高压电降压，经过降压后的电才可接入用户。对于不同的情况，升压和降压的幅度是不同的，所以变电站是很多的，比入说远距离输电时，电压为11千伏，甚至更高，近距离时为1000伏吧，这个电压经

变压器后，变为220伏的生活用电，或变为380伏的工业用电。随着我国电力工业化的持续迅速发展，对变电站的建设将会提出更高的要求。本文通过对110KV变电站一次系统的设计，其中针对主接线形式选择，母线截面的选择，电缆线路的选择，主变压器型号和台数的确定，保护装置及保护设备的选择方法进行了详细的介绍。其中，电气设备的选择包括断路器、隔离开关、互感器的选择和方法与计算，保护装置包括避雷器和避雷针的选择。其中分析短路电流的计算方法和原因，是为了保证供电的可靠性。目录第1章原始资料及其分析 (4) 1原始资料 (4) 2原始资料分析 (6) 第2章负荷分析 (6) 第3章变压器的选择 (8) 第4章电气主接线 (11) 第5章短路电流的计算 (14) 1短路电流计算的目的和条件 (14) 2短路电流的计算步骤和计算结果 (15) 第6章配电装置及电气设备的配置与选择 (18) 1 导体和电气设备选择的一般条件 (18) 2 设备的选择 (19) 结束语 (25)

变电站课程设计

第一章主变的选择 1、1 设计概念变电站是电力系统的重要组成部分，是联系发电厂和用户的中间环节。它起着变换和分配电能的作用。变电站的设计必须从全局利益出发，正确处理安全与经济基本建设与生产运行。近期需要与今后发展等方面的联系，从实际出发，结合国情采用中等适用水平的建设标准，有步骤的推广国内外先进技术并采用经验鉴定合格的新设备、新材料、新结构。根据需要与可能逐步提高自动化水平。变电站电气主接线指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务，变电所的主接线是电力系统接线组成中的一个重要组成部分。一次主接线的设计将直接影响各个不同电压侧电气设备的总体布局，并影响各进出线的安装间隔分配，同时还对变电所的供电可靠性和电气设备运行、维护的方便性产生很大的影响。主接线方案一旦确定，各进出线间和电气设备的相对位置便固定下来，所以变电所的一次主接线是电气设计的首要部分。 1.2 初步方案选定 1. 2.1负荷分析计算根据任务书可知初建变送容量MVA S 35001=，且预测负荷增长率%4=W 每年，所以有如下每年的负荷变化量。 MVA S 3501= MVA S W S 364350%)41(1)1(2=?+=+= 2)1(3W S +==1S 350%)41(2?+56.378=MVA 3 )1(4W S +=350%)41(13?+=S 702.393=MVA MVA S W S 450.409350%)41(1)1(544=?+=+= MVA S W S 829.425350%)41(1)1(655=?+=+= MVA S W S 862.442350%)41(1)1(766=?+=+= 576.460350%)41(1)1(877=?+=+=S W S MVA 1.2.2 主变压器台数、容量的确定（1）台数的确定根据变电站主变压器容量一般按5——10年规划负荷来选择。根据城市规划、负荷性质、电网结构等综合考虑确定其容量。对重要变电站，应考虑

500kV超高压变电站毕业设计

本设计为500kV超高压变电站，为枢纽变电所。500kV电压等级在我国电力网中是一个重要的等级。伴随能源需求的不断增大，500kV超高压变电站在我国的电力网中有着重要的地位。本设计以佳木斯电业局提供的负荷资料及相关要求为设计依据，目的是构建坚强的500kV电力网，实现北电南送，进而缓解南方用电压力。介绍了变电站的发展形势及针对不同主接线方式进行比较选择。变电站位于佳木斯市郊区，为 500千伏输变电工程的首端变电站。工程规模主变容量为两组，一组容量为750千伏安。电气主接线中500kV出线8回，220kV出线4回,10kV出线3回。变电所总建筑面积3135平方米，主控楼建筑面积2764平方米。500kV变电所控制系统的特点是可靠性要求更高、被控制的对象多、控制对象的距离远、控制电缆用量大，要求自动化水平高和抗干扰问题突出。对其特点设计变电站，解决出现的问题。关键词：变电站; 超高压; 500kV

500kV EHV substation design Abstract The transformer substation that is designed this time is the key position transformer substation of 500kV. It is the hub of Substation. The grade of 500kV voltage is an important grade in the power network of our country. With the increasing demand for energy, 500kV EHV substation power network in China has an important role. The Jiamusi Electric Power Bureau designed to provide information and the load requirements for the design basis. Aim is to build a strong 500kV power grid, nortel to achieve Southern delivery, and ease the pressure on the South Side. Introduced the situation of the development of substation and the main connection for different ways to compare options. Substation is located in the outskirts of the city of Jiamusi and in the first-side substation of a 500-kilovolt power transmission project. Scale divided into two main transformer capacities, a group of 750 kVA capacities. Main Electrical Wiring in 500kV round 8 times altogether, 220kV round 4 times altogether, 10kV round 3 times altogether. Substation total construction area is 3135 square meters，main building area of 2764 square meters 500 kV substation control system is characterized by higher reliability requirements, the object of control, and control of the object distance and the amount of control cable, and require a high level of automation and anti-jamming problems. Substation design of its features to solve problems. Key words: Substation; EHV; 500kV

课程设计4：110kV变电站电气主接线及配电装置平面布置图的设计9页

电气工程及其自动化专业电力系统方向课程设计任务书和指导书题目： 110kV变电站电气主接线及配电装置平面布置图的设计指导教师：江静电气主接线及配电装置平面布置图课程设计任务书题目： 110kV变电站电气主接线及配电装置平面布置图的设计一、课程设计的目的要求使学生巩固和应用所学知识，初步掌握部分工程设计基本方法及基本技能。二、题目： 110kV变电所电气主接线设计三、已知资料为满足经济发展的需要，根据有关单位的决定新建1座降压变电气。原始资料：1变电所的建设规模 ⑴类型：降压变电气 ⑵最终容量和台数：2×31500kV A：年利用小时数：4000h。 2电力系统与本所连接情况 ⑴该变电所在电力系统中的地位和作用：一般性终端变电所； ⑵该变电所联入系统的电压等级为110kV，出线回路数2回，分别为18公里与电力系统相连;25公里与装机容量为100MW的水电站相连。 ⑶电力系统出口短路容量：2800 MV A； 3、电力负荷水平 ⑴高压10 kV负荷24回出线，最大输送2MW，COSΦ＝0.8，各回出线的最小负荷按最大负荷的70％计算，负荷同时率取0.8，COSΦ＝0.85，Tmax＝4200小时/年； ⑵24回中含预留2回备用； ⑶所用电率1％ 4、环境条件该所位于某乡镇，有公路可达，海拔高度为86米，土壤电阻系数Р＝2.5×104Ω.cm，土壤地下0.8米处温度20℃；该地区年最高温度40℃，年最低温度－10℃，最热月7月份其最高气温月平均34.0℃，最冷月1月份，其最低气温月平均值为1℃；年雷暴日数为58.2天。四、设计内容

1、设计主接线方案 ⑴确定主变台数、容量和型式 ⑵接线方案的技术、经济比较，确定最佳方案 ⑶确定所用变台数及其备用方式。 2、计算短路电流 3、选择电气设备 4、绘制主接线图 5、绘制屋内配电装置图 6、绘制屋外配电装置平断面图五、设计成果要求 1、设计说明书1份编写任务及原始资料 ⑴编写任务及原始资料 ⑵确定主变压器台数、容量和型式 ⑶确定主接线方案（列表比较） ⑷计算短路电流（包括计算条件、计算过程、计算成果） ⑸选择高压电气设备（包括初选和校验，并列出设备清单）。 2、变电站电气主接线图1份采用75×50 cm方格纸，图形符号必须按国家标准符号绘制，并有图框和标签框，字体采用仿宋体字，用铅笔绘图和书写。接线按单线图绘制，仅在局部设备配置不对称处绘制三线图，零线绘成虚线。在主母线位置上注明配电装置的额定电压等级，在相应的方框图上标明设备的型号、规范。 3、屋内10kV配电装置图1份采用75×50 cm方格纸，图形符号必须按国家标准符号绘制，并有图框和标签框，字体采用仿宋体字，用铅笔绘图和书写。该图应能显示开关柜的排列顺序、各柜的接线方案编号、柜内的一次设备内容（数量的规格）及其连接，设备在柜内的大致部位，以及走廊的大致走向等。 4、屋外110kV配电装置平断面图1份采用75×50 cm方格纸，图形符号必须按国家标准符号绘制，并有图框和标签框，字体采用仿宋体字，用铅笔绘图和书写。该图应能显示各主要设备的布置位置及走廊的大致走向等。 5、编制设计说明书及计算书六、日程安排第一天：布置任务、介绍电气设备选择第二天：电气主接线最佳方案的确定第三天：短路电流计算第四、五天：电气设备选择第六天：绘制电气主接线图第七天：绘制10kV配电装置订货图

课程设计(变电所)(1)

变电所设计任务书（1）一、题目220KV区域变电所设计二、设计原始资料： 1、变电所性质：系统枢纽变电所，与水火两大电力系统联系 2、地理位置：本变电所建于机械化工区，直接以110KV线路供地区工业用户负荷为主。 3、自然条件：所区地势较平坦，海拔800m，交通方便有铁，公路经过本所附近。最高气温十38o C 最低气温-300C 年平均温度十100C 最大风速20m／s 覆冰厚度5mm 地震裂度＜6级土壤电阻率＜500Ω.m 雷电日30 周围环境较清洁、化工厂对本所影响不大冻土深度1.5m 主导风向夏南，冬西北 4、负荷资料： 220KV侧共4回线与电力系统联接 110KV侧共12回架空出线，最大综合负荷

10KV 侧装设TT —30－6型同期调相机两台 5．系统情况设计学生：＿＿＿＿＿＿＿＿指导教师：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿完成设计日期：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 4╳4╳

变电所设计任务书（2）一、题目220KV降压变电所设计二、设计原始资料 1．变电所性质：本所除与水、火两系统相联外并以110及10KV电压向地方负荷供电2．地理位置：新建于与矿区火电厂相近地区，并供电给新兴工业城市用电 3．自然条件；所区地势较平坦，海拔600m，交通方便有铁、公路经过本所附近最高气温十400C 最低气温—250C 年平均温度十150C 最大风速＿20m/s＿覆冰厚度10mm 地震裂度＿6级土壤电阻率>1000Ω·m 雷电日＿＿＿40＿＿周围环境＿空气清洁＿建在沿海城市地区，注意台风影响冻土深度1·0m 主导风向夏东南风、冬西北风 4·负荷资料： 220KV侧共3回线与电力系统联接

500KV变电站主变压器保护的设计

青岛大学本科生毕业论文（设计） The Design of Protecting the Main Transformer in 500KV Substation

摘要在本篇设计中，我选择了纵联差动保护作为变压器的主保护，还选择了瓦斯保护作为变压器油箱内发生故障时的主保护。而变压器的后备保护，我选择的是过电流保护。首先介绍了主变压器保护的重要性及其保护的发展历史，然后详细地介绍了此篇设计所采用的三种保护措施，主要内容有：纵联差动保护、瓦斯保护和过电流保护。最后对主变压器保护进行了总结及对在我做毕业论文的过程中给予我帮助的人的致谢。关键词主变压器纵联差动保护瓦斯保护过电流保护 Abstract In this design, I chose the longitudinal differential protection as the main protection of transformer, also chose the gas protection when fault occurs as in the oil tank of the transformer main protection. But the transformer backup protection, I choose the overcurrent protection. First introduced the main transformer protection and the importance of protection of historical development, and then introduces in detail the design by the use of three kinds of protective measures, main content has: longitudinal differential protection, gas protection and overcurrent protection. At the end of the main transformer protection are summarized and doing in my graduation thesis in the process of people helped me thank you. Keywords main transformer differential protection gas protection over current protection

110kv变电站继电保护课程设计

110kv变电站继电保护课程设计 110kV变电站继电保护设计摘要继电保护是电网不可分割的一部分，它的作用是当电力系统发生故障时，迅速地有选择地将故障设备从电力系统中切除，保证系统的其余部分快速恢复正常运行; 当发生不正常工作情况时，迅速地有选择地发出报警信号，由运行人员手工切除那些继续运行会引起故障的电气设备。可见，继电保护对保证电网安全、稳定和经济运行，阻止故障的扩大和事故的发生，发挥着极其重要的作用。因此，合理配置继电保护装置，提高整定和校核工作的快速性和准确性，对于满足电力系统安全稳定的运行具有十分重要的意义。继电保护整定计算是继电保护工作中的一项重要工作。不同的部门其整定计算的目的是不同的。对于电网，进行整定计算的目的是对电网中已经配置安装好的各种继电保护装置，按照具体电力系统的参数和运行要求，通过计算分析给出所需的各项整定值，使全网的继电保护装置协调工作，正确地发挥作用。因此对电网继电保护进行快速、准确的整定计算是电网安全的重要保证。关键词:110kV变电站，继电保护，短路电流，电路配置目录 0 摘要 .................................................................... 第一章电网继电保护的配置 ............................................... 2 1.1 电网继电保护的作用 .................................................. 2 1.2 电网继电保护

的配置和原理 ............................................ 2 1.3 35kV线路保护配置原则 ................................................ 3 第二章3 继电保护整定计算 .................................................2.1 继电保护整定计算的与基本任务及步骤 . (3) 2.2 继电保护整定计算的研究与发展状况 .................................... 4 第三章线路保护整定计算 ................................................. 5 3.1设计的原始材料分析 ................................................... 5 3.2 参数计算 ............................................................ 6 3.3 电流保护的整定计算 .................................................. 7 总结 .. (9) 1 第一章电网继电保护的配置 1.1 电网继电保护的作用电网在运行过程中，可能会遇到各种类型的故障和不正常运行方式，这些都可能在电网中引起事故，从而破坏电网的正常运行，降低电力设备的使用寿命，严重的将直接破坏系统的稳定性，造成大面积的停电事故。为此，在电网运行中，一方面要采取一切积极有效的措施来消除或减小故障发生的可能性:另一方面，当故障一旦发生时，应该迅速而有选择地切除故障元件，使故障的影响范围尽可能缩小，这一任务是由继电保护与安全自动装置来完成的。电网继电保护的基本任务在于: 1(有选择地将故障元件从电网中快速、自动切除，使其损坏程度减至最轻，并保证最大限度地迅速恢复无故障部分的正常运行。 2(反应电气元件的异常运行工况，根据运行维护的具体条件和设各的承受能力，发出警报信号、减负荷或延时跳闸。

Kv变电站课程设计报告

目录一、前言 (2) 1、设计内容：（原始资料16） (2) 2、设计目的 (2) 3、任务要求 (3) 4、设计原则、依据 (3) 原则：. (3) 5、设计基本要求 (3) 二、原始资料分析 (3) 三、主接线方案确定 (4) 1 主接线方案拟定 (4) 2 方案的比较与最终确定 (5) 四、厂用电（所用电）的设计 (5) 五、主变压器的确定 (6) 六、短路电流的计算 (7) 七、电气设备的选择 (8) 八、设计总结 (11) 附录 A 主接线图另附图 (12) 附录 B 短路电流的计算 (12) 附录C :电气校验 (15)

、尸■、■ 前言 1、设计内容：（原始资料16） 1）待设计的变电站为一发电厂升压站（2）计划安装两台200MW汽轮发电机机组发电机型号：QFSN-200-2 U e=15750V cos =0.85 X g=14.13% P e=200MW （3）220KV出线五回，预留备用空间间隔，每条线路最大输送容量200MVA T max=200MW （4）当地最高温度41.7 C,最热月平均最高温度32.5 C,最低温度-18.6 C, 最热月地面下0.8米处土壤平均温度25.3 C。（5）厂用电率为8%厂用电电压为6KV发电机出口电压为15.75KV。 6）本变电站地处8度地震区。 7）在系统最大运行方式下，系统阻抗值为0.054。（8）设计电厂为一中型电厂，其容量为2X 200 MW=40MW最大机组容量200 MW 向系统送电。（9）变电站220KV与系统有5回馈线，呈强联系方式。 2、设计目的发电厂电气部分课程设计是在学习电力系统基础课程后的一次综合性训练，通过课程设计的实践达到： 1）巩固“发电厂电气部分” 、“电力系统分析”等课程的理论知识。 2）熟悉国家能源开发策略和有关的技术规范、规定、导则等。 3）掌握发电厂（或变电所）电气部分设计的基本方法和内容。 4）学习工程设计说明书的撰写。（5）培养学生独立分析问题、解决问题的工作能力和实际工程设计的基本技能。

220KV变电站设计毕业设计论文

引言随着经济的腾飞，电力系统的发展和负荷的增长，电力网容量的增大，电压等级和综合自动化水平也不断提高，科学技术突飞猛进，新技术、新电力设备日新月异，该地原有变电所设备陈旧，占地较大，自动化程度不高，为满足该地区经济的持续发展和人民生活的需要，电网正在进行大规模的改造，对变电所的设计提出了更高、更新的要求。建设新的变电所，采用先进的设备，使其与世界先进变电所接轨，这对提高电力网的供电可靠性，降低线路损耗，改善电能质量，增加电力企业的经济效益有很大的现实意义。 1、绪论由于经济社会和现代科学技术的发展，电力网容量的增大，电压等级的提高，综合自动化水平的需求，使变电所设计问题变得越来越复杂。除了常规变电所之外，还出现了微机变电所、综合自动化变电所和无人值班变电所等。目前，随着我国城乡电网建设与改革工作的开展，对变电所设计也提出了更高、更新的要求。 1.1 我国变电所发展现状变电技术的发展与电网的发展和设备的制造水平密切相关。近年来，为了满足经济快速增长对电力的需求，我国电力工业也在高速发展，电网规模不断扩大。目前我国建成的500kV变电所有近200座，220kV变电所有几千座；500kV电网已成为主要的输电网络，大经济区之间实现了联网，最终将实现全国联网。电气设备的制造水平也在不断提高，产品的性能和质量都有了较大的改进。除空气绝缘的高压电气设备外，GIS、组合化、智能化、数字化的高压配电装置也有了新的发展；计算机监控微机保护已经在电力系统中全面推广采用；代表现代输变电技术最高水平的750kV直流输电，500kV交流可控串联补偿也已经投入商业运行。我国电网供电的可靠性近年来也有了较大的提高，在发达国家连续发生严重的电网事故的同时，我国电网的运行比较稳定，保证了经济的高速发展。 1.2 变电所未来发展需要解决的问题

智能变电站设计及研究

中文摘要变电站是电力系统中不可缺少的重要环节，它担负着电能转换和电能重新分配的繁重任务，对电网的安全和经济运行起着举足轻重的作用。变电站作为输配电系统的信息源和执行终端，要求提供的信息量和实现的集成控制越来越多。因此，目前的变电站迫切需要一个简约的、智能的系统，实现信息共享，以减少投资，提高运行、维护效率。这些运行和管理的需求使智能变电站成为变电站自动化系统的发展新方向。随着计算机应用技术和现代电子技术的飞速发展，开展智能变电站的设计及研究具有重要意义。本设计主要研究内容如下：首先，阐述智能变电站的研究背景、基本概念及技术特征、研究现状，提出了智能化变电站主要支撑技术；其次，进行智能变电站技术特征及架构体系的研究，提出了智能变电站的主要技术原则及技术特征，并对三层两网结构的智能变电站的架构体系进行了详细的介绍，详细分析了过程层网络和站控层网络的结构；作为智能变电站的主要通讯手段，本文对智能变电站的IEC61850通讯标准进行了详细的介绍。在介绍智能变电站的主要支撑技术、技术原则、技术特征及通讯标准后，对智能变电站的高压设备技术特征、组成架构进行了介绍，并对智能变压器、智能开关设备进行了初步设计。最后，基于上述的工作，对智能变电站二次设备与监控系统进行进一步的研究，给出了智能变电站站控层设备集成优化设计方案及完成了智能变电站在线监测系统多层分布结构设计。并以220kV、110kV电压等级为例，给出了220kV电压等级智能变电站通用设计三层两网设计方案及110kV电压等级智能变电站通用设计三层两网设计方案。关键词智能变电站，架构体系，三层两网，IEC61850，在线监测系统 Abstract Substation is an important part of the power system, it is responsible for the heavy tasks of power conversion and power redistribution, and plays an important role in the safety and economic operation of power grid. Substation, as the information source and executive terminal of power transmission and distribution system, requires more and more information and integrated control. Therefore, the current substation urgently needs a simple and intelligent system to realize information sharing, so as to reduce investment and improve operation and maintenance efficiency. These requirements of operation and management make the Smart Substation become a new direction of substation automation system. With

500kv变电站设计

500k v变电站的设计摘要变电站是直接影响整个电力系统的安全性和经济性的一个重要组成部分，它是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。[1]本次毕业设计针对500kV变电站的特点，以电气设计部分为核心，通过分析拟建变电站的进出线方向和负荷等原始资料，从可靠性、安全性、经济性等其他方面的考虑，确定电气主接线方式，主变压器的容量、数量的确定，负荷分析及计算，以及短路电流的计算和变电所主要电气设备的选择（包括断路器，隔离开关，互感器等），并在选择时对电气设备进行了必要的计算和校验。同时，针对本次设计，完成相应图纸的绘制。[1][2] 关键词：变电站；短路电流；电力系统 ABSTRACT Substation is the important part of power system, it directly influences the whole power system safe and economic operation of the power plant and the user, is the intermediate link, plays a role in transformation and distribution of electricity. The graduation design for 500kV the characteristics of substation, electrical design as the core, through the analysis of the substation and the orientation of a line and load data from the original, reliability, safety, economic and other aspects to consider, determine the main electrical wiring mode. Mainly from the main transformer capacity, quantity determination, load analysis and calculation, and the short circuit current calculation and substation main electrical equipment selection ( including circuit breaker, isolating switch, transformer and so on ), and the choice of electrical equipment is necessary to calculate and check. At the same time, according to the design, complete the drawing. Key words: Substation；Short circuit current；Power system 目录摘要 .................................................................. I ABSTRACT ................................................................ I 1 前言 (1) 2负荷统计及计算 (2) 2.1 负荷统计 (2) 2.2 负荷计算 (2) 3 主变压器及电气主接线的选择 (3) 3.1 主变压器的选择 (3) 3.2 主接线的设计 (4) 4短路计算 (7) 4.1 短路电流计算 (7) 4.2 短路电流和短路容量 (7)

(完整word版)110KV变电站课程设计说明书DOC

成绩课程设计说明书题目110/10kV变电所电气部分课程设计课程名称发电厂电气部分院(系、部、中心)电力工程学院专业继电保护班级学生姓名学号指导教师李伯雄设计起止时间： 11年 11月 21日至 11年 12 月 2日

目录一、对待设计变电所在系统中的地位和作用及所供用户的分析 (1) 二、选择待设计变电所主变的台数、容量、型式 (1) 三、分析确定高、低压侧主接线及配电装置型式 (3) 四、分析确定所用电接线方式 (6) 五、进行互感器配置 (6) 六.短路计算 (9) 七、选择变电所高、低压侧及10kV馈线的断路器、隔离开关 (10) 八、选择10kV硬母线 (13)

一、对待设计变电所在系统中的地位和作用及所供用户的分析 1.1、待设计变电所在系统中的地位和作用 1.1.1 变电所的分类枢纽变电所、中间变电所、地区变电所、终端变电所 1.1.2 设计的C变电所类型根据任务书的要求，从图中看，我设计的C变电所属于终端变电所。 1.1.3 在系统中的作用终端变电所，接近负荷点，经降压后直接向用户供电，不承担功率转送任务。电压为110kV及以下。全所停电时，仅使其所供用户中断供电。 1.2、所供用户的分析 1.2.1 电力用户分类、对供电可靠性及电源要求（1）I类负荷。I类负荷是指短时（手动切换恢复供电所需的时间）停电也可能影响人身或设备安全，使生产停顿或发电量大量下降的负荷。I类负荷任何时间都不能停电。对接有I类负荷的高、低压厂用母线，应有两个独立电源，即应设置工作电源和备用电源，并应能自动切换；I类负荷通常装有两套或多套设备；I类负荷的电动机必须保证能自启动。（2）II类负荷。II类负荷指允许短时停电，但较长时间停电有可能损坏设备或影响机组正常运行的负荷。II类负荷仅在必要时可短时（几分钟到几十分钟）停电。对接有II类负荷的厂用母线，应有两个独立电源供电，一般采用手动切换。 I类、II类负荷均要求有两个独立电源供电，即其中一个电源因故停止供电时，不影响另一个电源连续供电。例如，具备下列条件的不同母线段属独立电源：①每段母线接于不同的发电机或变压器；②母线段间无联系，或虽然有联系，但其中一段故障时能自动断开联系，不影响其他段供电。所以，每个I类、II 类负荷均应由两回接于不同母线段的馈线供电。（3）III类负荷。III类负荷指较长时间（几小时或更长时间）停电也不致直接影响生产，仅造成生产上的不方便的负荷。III类负荷停电不会造成大的影响，必要时可长时间停电。III类负荷对供电可靠性无特殊要求，一般由一个电源供电，即一回馈线供电。 1.2.2 估算C变电所的回路数目根据上述要求，重要负荷（I类、II类）比例是55%，重要负荷需用双回线，每回10kV馈线输送功率1.5~2MW，经计算，高压侧回路数为2，低压侧回路数为18÷1.5=12。

国内智能变电站研究现状

国内智能变电站研究现状国家电网公司和南方电网公司组织中国电力科学研究院和国内的各大电力设备制造厂商从2001年开始关注AEC 61850系列标准，并开始对该标准进行翻译，目前已经发布和出版了IEC 6185o系列标准的正式版，并组织了6次互操作实验，国内较有影响力的电力自动化设备供应商积极响应并参与了互操作性试验。为有效推进智能变电站建设的规范化，国家电网公司在近年近百个各种类型数字化变电站项目实施经验的基础上，组织下系列标准和规范的讨论，并由智能电网部牵头编写了e／GDw 383－2009《智能变电站技术导则》、e／GDwZ410下2010《高压设备智能化技术导则》、《智能变电站设计规范》、O／GDw441－2010《智能变电站继电保护技术规范》、《智能电网试点项目评价指标体系与评价方法研究》等。这些标准和技术规范的出台，为智能变电站的实施试点项目提供了规范化的依据。 1．实际工程应用 2007年5月，河南首个智能变电站——洛阳金谷园110kv变电站正式投入运行。该站基于“网络化二次系统”概念，采用vLAN技术将局域网内的设备按网络化保护和控制功能逻辑划分成若干个网段，保证了控制的实时性，实现了网络的安全隔离；在间隔层采用了GOOSE网络传输技术，实现了数字化变电站三层结构的一体化应用；利用GOOSE网络实现了设备跳合闸命令传输、智能操作，实现了变电站过程层、间隔层、站控层一体化的五防操作逻辑闭锁功能；利用网络化实现了母线保护、备自投、低频低压减载功能；采用基于SNMP协议的网络在线监视与诊断服务技术，实时监视各网络节点的工作情况，实现了变电站二次设备的网络可视化监控。特别是在“网络化二次系统”及“网络化保护”方面处于国际领先水平。河南金谷园110kⅤ变电站智能化改造成功，标志真正意义上的智能变电站投人运行，也为智能电网的建设打下了良好的基础工作。

110KV变电站课程设计范例(本科课设)

《发电厂电气部分》课程设计学生姓名：学号：专业班级：指导教师：二○年月日

目录（二号字体） 1.课程设计目的 (2) 2.110KV变电站设计题目和要求 (2) 3 主变压器台数、容量、型式的选择 (3) 4 电气主接线方案的确定 (4) 5所用电设计 (8) 6短路电流的计算 (9) 7电气设备的选择 (12)

1课程设计目的电气主接线是发电厂，变电站电气设计的首要部分，也是构成电力系统的主要环节，而电气设备的选择是电气设计的主要内容之一。本次课设通过110/10kv变电站的设计，对变压器选择，限制短路电流的方法进行分析，通过对电气主接线经济性，灵活性，可靠性的分析，选出最优方案。 2 110KV变电站设计依据和要求 2.1依据根据设计任务书下达的任务和原始数据设计。 2.2设计内容为了满足该县负荷发展及电网电力交换的需要，优化该县的电网结构，拟在县城后山设计建设一座110/10的降压变电所，简称110kV变电所。 2.3电力系统概述本变电所与电力系统联系 1、

说明 110kV变电所通过两回110kV线路接至该变电所，再与电力系统相连。这里将S 取为 j 100MVA,系统侧提供短路电流为22.17kA;按供电半径不大于5kM要求,110kV线路长度定为4.8kM。 110kV变电所在电力系统中的地位和作用 1、根据110kV变电所与系统联系的情况，该变电站属于终端变电所。 2、110kV变电所主要供电给本地区用户，用电负荷属于Ⅱ类负荷。 2.4 110kV变电所各级电压负荷情况分析 2.4.1供电方式 110kV侧：共有两回进线，由系统连接双回线路对110kV变电所供电。 10kV侧：本期出线6回，由110kV变电所降压后供电。 2.4.2负荷数据 1、全区用电负荷本期为27MW，共6回出线，每回按4.5MW计；远期50MW，14回路，每回按3.572MW设计；最小负荷按70％计算，供电距离不大于5kM。 =4250小时/年。 2、负荷同时率取0.85，cosφ=0.8，年最大利用小时数T max 3、所用电率取0.1%。 2.4 110kV变电所的自然条件 2.4.1 水文条件 1、海拔80M 2、常年最高温度40.3℃ 3、常年最低温度1.7℃ 4、雷暴日数——62日/年 5、污秽等级为3级 2.4.2 所址地理位置与交通运输情况地理位置不限制，交通便利。

模块化智能变电站建设模式研究

模块化智能变电站建设模式研究发表时间：2017-11-02T12:16:46.597Z 来源：《电力设备》2017年第18期作者：张海文[导读] 摘要：随着全球经济的飞速发展，人们对能源的高效利用日益重视，变电站的作用就显得格外重要，本文就化智能变电站这一课题，探讨其建设背景、模块划分以及典型的设计技术，希望对读者有所助益。（国网海北供电公司青海 812200）摘要：随着全球经济的飞速发展，人们对能源的高效利用日益重视，变电站的作用就显得格外重要，本文就化智能变电站这一课题，探讨其建设背景、模块划分以及典型的设计技术，希望对读者有所助益。关键词：模块化智能变电站设计 1智能变电站模块化建设背景 1.1研究背景随着国际国内能源形势的深刻变化，加快建设智能电网的需求迫在眉睫。变电站是电力网络的节点，它连接线路、输送电能，担负着变换电压等级、汇集电流、分配电能、控制电能流向等功能，变电站的智能化运行是实现智能电网的基础环节之一。模块化智能变电站是变电站建设的一种创新模式，从设计到建设阶段将全过程遵循“标准化设计、工厂化加工、装配式建设”的管理理念，通过电气一、二次集成设备最大程度实现工厂内规模生产、集成调试、模块化配送，减少现场安装、接线、调试工作，建筑物采用装配式结构，工厂预制、现场机械化安装，将工业建筑实现标准化设计，统一建筑结构、材料、模数等，实现设计、建设标准化，有效提高建设质量、效率，提升电网建设能力。 1.2研究现状 2012年以来，新一代智能变电站概念设计方案应运而生，构建了以集成化智能设备、一体化业务系统及站内统一信息流为特征的新一代智能变电站设计方案。2013年，变电站模块化建设研究工作和试点工程又取得了突飞猛进的进展，提出了“模块化建设”的工程建设理念。设备厂商设计生产的电气设备质量的提高和电网可靠性的增加及电网发展的需求，推动了变电站设计模块化方案的可行性。 2智能变电站的模块化划分智能变电站是随着科学技术的普及而出现的一种新型变电站形式，具有自动化和信息化的特点。对于它的模块化来说，属于变电站建设的一种新型模式，是时代发展的产物，它的模块化建设主要涉及到主变压器、高压开关、中压开关、中压配套设备和综合自动化等五个部分，它们相互作用、联系，共同构成智能化变电站。第一，主变压器。它是通过拔插的方式，和高压进线电缆接头相互连接，在全封闭和多股电缆母线桥架，来实现和中压出线的相互连接。第二，高压开关。它是在进出线部位选择拔插的具体方式，在气体绝缘封闭方式的利用下，来实现和组合电器的相互连接。第三，中压开关。它是选择一体化的预装性质的组合电器。第四，中压配套设备。这一设备中，它的结构构成主要是以消弧线圈、接地变压器以及无功补偿装置为主的o 第五，综合自动化。它属于是选择一体化预装式的控制室。在实际的变电站建设中，这五个功能模块都是需要在事前进行调试的，在开始安装操作时，依次选择的是一次电缆、连接变压器、开关和配套设备、综合自动化选择通讯线路、电缆连接，在各个部分连接完成之后，最后开始进行整体上的调试工作，对各个功能组成进行性能的测试，以确保智能变电站模块化建设的顺利进行。 3 智能变电站模块化典型设计技术 3.1预制舱式二次组合设备设计针对原来变电站单独配置的二次设备室，占地面积相对比较大，新一代智能变电站通过设计优化，提出了预制舱式二次组合设备，用体积较小的舱体来替代二次设备室，从而节省了变电站占地面积。预制舱式二次组合设备按设备对象模块化设计，以方便运行、维护，变电站根据需要设置公用设备预制舱、间隔设备预制舱等，可根据变电站具体建设规模、布置方式等进行选择调整组合设计。预制舱内二次设备采用前接线、前显示式装置，屏柜采用双列靠墙布置，屏正面开门，屏后面不开门。舱体内集成二次设备及相应辅助设施，包括安防、消防、暖通、照明、检修、接地等。舱内与舱外光纤联系采用预制式光缆，舱内与舱外电缆联系可采用预制式电缆。舱内设备在工厂内完成相关接线、调试等工作，从而缩短施工周期。 3.2预制电缆设计现有智能变电站中使用最多的控制电缆大多为4芯、7芯、14芯铠装电缆，接线芯数较多，容易出现接头不牢固而断线，采用预制电缆，按双端、单端预制方式，统一航空插头、电缆的型号，从而大大减小断线概率。预制电缆可以使用于主变压器、GIS本体与智能控制柜之间二次控制电缆连接。对于AIS变电站，断路器、隔离开关与智能控制柜之间二次控制电缆宜采用预制电缆。预制电缆可采用穿管、槽盒、电缆沟等敷设方式，从而使屏柜内的电缆接线简洁清晰，便于运行与维护。 3.3装配式建筑物设计结合实际工程出线情况，对于采用组合电器（GIS）的工程规模，在组合电器全部为架空出线的情况下，可以利用架空出线套管作为后期试验、耐压的场所。充分利用建筑本身的结构，考虑后期设备运行、检修的移动，适当考虑取消目前GIS室双层层高的现状，能够优化建筑体量，实现建筑和设备的紧凑布局： 3.4配电装置选型设计模块化设计要求设备选型均严格按照工厂预制现场装配的理念设计，一次设备本体加智能组件的方式实现一次设备智能化，智能组件统一由一次设备厂家场内集成，体现模块化设计的高效；电气装置的布置方式采用“单元”布置方式，一台主变所带设备成“单元”分区就近布置，并满足二次接线的要求。开关设备同无功补偿设备分区明确，充分体现电气布置模块化。一、二次设备高度集成，现场只需完成合并单元及保测装置至二次设备室的相关交直流电源电缆及光缆的敷设，全站电缆大幅减少，电缆敷设、电缆施工接线的工作量相应减轻，缩短电缆施工安装周期，节约工程造价。