110千伏桓譚智能變電站建設(shè)實踐

【摘 要】本文從全光學(xué)電流及電壓互感器等新設(shè)備的創(chuàng)新應(yīng)用及二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化、一次設(shè)備智能化、高級應(yīng)用等技術(shù)的應(yīng)用情況，從智能化、經(jīng)濟性及社會性三個層面對桓譚變的智能化水平進行了充分的肯定，為智能變電站在環(huán)保節(jié)能等方面的顯著優(yōu)勢提供了實踐依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】智能化；社會性；經(jīng)濟性；示范性

淮北桓譚110kV變電站是國家智能電網(wǎng)建設(shè)第二批試點工程，并以科技創(chuàng)新亮點成為國網(wǎng)公司“110千伏智能變電站研究和示范”重點科技項目。桓譚變110kV進線及主變中性點采用國內(nèi)領(lǐng)先、國際一流的全光纖電子式電流互感器（FOCT）。PT采用阻容分壓電子式電壓互感器，并將6相全光學(xué)電壓互感器（OVT）掛網(wǎng)運行，是國內(nèi)第一個同時采用FOCT與OVT的智能站，在新技術(shù)及新設(shè)備的應(yīng)用方面實現(xiàn)了多項之最：

★全光學(xué)電壓互感器與110kVGIS三相一體式的應(yīng)用方式在世界上尙屬首次。三相OVT敏感單元安裝于一個獨立GIS罐體，光PT和電子式PT，可以插拔式的對接方式和GIS上預(yù)留的氣室接口進行直接對接，完成總裝。

★全光學(xué)電流互感器采用在110kV三相一體式GIS安裝中敏感環(huán)三相疊加的安裝方式在世界上尙屬首次。光CT與GIS采用三相一體式模塊化的裝配方案，靈活應(yīng)用了FOCT可偏心安裝的特點，巧妙實現(xiàn)了SF6氣室外安裝，從根本上解決了氣密及高壓的絕緣問題。

★桓譚變主變中性點光學(xué)CT，采用套筒的方式安裝在主變升高座上，實現(xiàn)零電位安裝，在國內(nèi)尚屬首次。桓譚變首次實現(xiàn)了GIS冗余配置光學(xué)原理電子式電壓互感器掛網(wǎng)試驗。通過成功掛網(wǎng)，對光PT的可靠性進行充分驗證，為光PT在智能電網(wǎng)中的大規(guī)模應(yīng)用奠定良好基礎(chǔ)。作為國家智能電網(wǎng)建設(shè)第二批試點工程，桓譚變在智能化水平、經(jīng)濟性、社會性等方面的顯著優(yōu)勢對國網(wǎng)公司大力推動綠色智能變電站的發(fā)展具有示范性意義：

1.智能化水平

（1）桓譚變的站控層信息一體化集成度、一體化電源系統(tǒng)、一次設(shè)備智能化、二次系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化接入及網(wǎng)絡(luò)記錄分析、電流電壓數(shù)字化采集等基礎(chǔ)功能完備：

1）站控層信息一體化集成度。

站控層統(tǒng)一采用DL/T 860協(xié)議實現(xiàn)信息建模與共享傳輸，站內(nèi)通過一體化信息平臺后臺主機實現(xiàn)全站設(shè)備的監(jiān)視、控制、告警及信息交互功能，完成數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制（SCADA）、操作閉鎖以及同步相量采集、電能量采集、保護信息管理等相關(guān)功能。

2）一次設(shè)備智能化。

一次設(shè)備增加主變、110kV GIS、避雷器消弧線圈、接地變（兼所變）實現(xiàn)智能化；10千伏開關(guān)柜實現(xiàn)順控操作和溫度在線檢測。主變本體非電量信息以硬結(jié)點方式開入，經(jīng)數(shù)字化轉(zhuǎn)換后將非電量信息、非電量保護動作信息及裝置自檢信息以GOOSE方式開出至過程層網(wǎng)絡(luò)。中性點CT采用全光纖電子式電流互感器，合并單元冗余配置，實現(xiàn)中性點光CT的接入，以60044-8和9-2采樣值報文輸出。其中頂層油溫增加一組光纖溫度計，輸出數(shù)字信號直接接到合并單元。OCT合并單元及EVT合并單元均冗余配置，實現(xiàn)電子式互感器輸出信號的接入。掛網(wǎng)OVT冗余配置，實現(xiàn)全光學(xué)電壓互感器輸出信號的接入。

3）二次系統(tǒng)。

桓譚變采用“三層兩網(wǎng)”結(jié)構(gòu)。配置獨立的網(wǎng)絡(luò)報文記錄分析系統(tǒng)，實現(xiàn)對全站各種網(wǎng)絡(luò)報文的實時監(jiān)視、捕捉、存儲、分析和統(tǒng)計功能。站控層網(wǎng)絡(luò)采用雙星型結(jié)構(gòu)，可傳輸MMS報文和GOOSE報文。間隔層測控設(shè)備接入站控層MMS雙網(wǎng)，接入過程層GOOSE、SV A網(wǎng)。過程層組GOOSE、SV雙網(wǎng)，主變保護采樣值、跳合閘及智能終端開關(guān)采用“直采”和“點對點直跳”方式。

（2）桓譚110kV變電站采用先進、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，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監(jiān)測等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實時自動控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動等高級功能，其技術(shù)領(lǐng)先性達到國內(nèi)領(lǐng)先地位：

1）變電站順控操作。

站內(nèi)實現(xiàn)全部開關(guān)順序控制功能，且具備與上級調(diào)度的互動功能。按照IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的順序控制要求建立模型，實現(xiàn)就地與遠方調(diào)度一間式操作。

2）和上級調(diào)度的源端維護能力。

建立變電站模型和主站調(diào)度模型的映射關(guān)系，建立一體化網(wǎng)絡(luò)模型、參數(shù)和數(shù)據(jù)的源端維護機制。生成智能電子設(shè)備與變電站通信網(wǎng)絡(luò)配置的文件以及將站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)的圖形文件轉(zhuǎn)換為主站可以識別的交換格式，并將這些文件提供給主站，做到站內(nèi)與主站數(shù)據(jù)一致。

3）設(shè)備狀態(tài)可視化。

110千伏桓譚變對變壓器、110千伏GIS、避雷器、開關(guān)柜等設(shè)備狀態(tài)信息全部采集，并按照IEC61850標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約上傳到后臺主機，并進行狀態(tài)可視化展示且發(fā)送到上級系統(tǒng)。

4）智能告警。

桓譚變利用設(shè)備狀態(tài)可視化采集的設(shè)備狀態(tài)信息，通過專家分析系統(tǒng)在統(tǒng)一的信息共享平臺上實現(xiàn)智能告警與分析策略等高級應(yīng)用功能。應(yīng)用智能告警及分析策略高級智能功能；針對二次系統(tǒng)大量的告警信息，該系統(tǒng)能夠根據(jù)預(yù)先設(shè)定的告警信息類別、優(yōu)先級等進行信息的分層、分類告警或上送主站。

5）變電站輔助系統(tǒng)綜合運行與監(jiān)視。

站內(nèi)設(shè)智能輔助設(shè)備管理系統(tǒng)，圖像及安全警衛(wèi)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)視頻畫面切換、預(yù)置點自動定位和自動聯(lián)動錄像功能并能根據(jù)生產(chǎn)運行環(huán)境需要自動投入風(fēng)機、照明、空調(diào)等負載，實現(xiàn)與變電站設(shè)備操作、報警等各類事件及通風(fēng)系統(tǒng)等環(huán)境設(shè)備的聯(lián)動，極大地節(jié)約了電能。

2.經(jīng)濟性

流線型設(shè)計的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，造型新穎獨特，與變電站主廠房連接和諧自然，與城市未來規(guī)劃渾然一體，不僅實現(xiàn)了變電站“零損耗”，而且可以在系統(tǒng)電能有節(jié)余時向低壓電網(wǎng)輸送電力，每年減排二氧化碳89.7噸，二氧化硫2.7噸，粉塵24.5噸，為低碳環(huán)保做貢獻。桓譚變建成后，可實現(xiàn)設(shè)備例行檢修到狀態(tài)檢修的改變，減少巡檢成本約6.24萬元/年，減少維修成本約31萬元/年；通過智能變電站遠方操作、保護軟壓板投切等遠程控制手段減免的常規(guī)站就地操作成本約8.42萬元/年，減少變電站值守人力約10萬元/年，節(jié)約站用電費約2.36萬元/年，每年節(jié)約運維成本合計約58.02萬元/年。

3.社會性

與常規(guī)站相比，站區(qū)圍墻內(nèi)占地1397平方，同規(guī)模通用設(shè)計占地2662平方，較通用設(shè)計節(jié)約占地47.6%，全站采用保、測一體化裝置，取消獨立的高、低備自投；設(shè)集中處理控制裝置，在不改變設(shè)備接線的情況下實現(xiàn)任意的備自投邏輯、內(nèi)橋測控、區(qū)域穩(wěn)定、低周減載等功能，大大提高了系統(tǒng)對變電站運行方式的適應(yīng)能力。通過整合二次設(shè)備功能，優(yōu)化二次設(shè)備組柜及布置方案，大大減少了電纜及光纜數(shù)量，全站使用光纜節(jié)約電纜約5.6公里；二次設(shè)備室屏位共計21面，面積僅為63平方米，與同規(guī)模變電站相比屏位減少了22%，占地減少了25%。

常規(guī)站一個10千伏出線間隔轉(zhuǎn)檢修時間大約需要25分鐘，而本站由于采用順控操作，約20秒左右就能操作完畢。

桓譚變智能化基礎(chǔ)功能建設(shè)完善、技術(shù)先進，達到了預(yù)期目標(biāo)。將部分高級應(yīng)用實現(xiàn)從理論到實際應(yīng)用的突破，對驗證全站信息交互性、信息標(biāo)準(zhǔn)化水平，智能一、二次設(shè)備的融合、電網(wǎng)實時自動控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動等高級功能，以及光纖式電流、電壓互感器的安裝、穩(wěn)定性和精度具有深遠的意義。對全光學(xué)互感器的應(yīng)用提供了寶貴的運行技術(shù)數(shù)據(jù)，對國網(wǎng)公司大力推動智能變電站的發(fā)展具有示范性意義。