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1、220kV午山变电站智能化改造方案山东电力集团公司青岛供电公司 于立涛n午山变电站220kV系统 为室内GIS组合电器， 双母线接线方式。 220kV进线3回， 220kV 主变2台，220kV/35kV ，容量均为150MVA。 35kV系统为室内开关柜 ，单母线分段接线，接 地方式为经小电阻接地 。本期10回线路， 2个 电容器组，2个站用变。现状-数字化变电站现状-数字化变电站n 午山数字化变电站的典型特征：午山数字化变电站分层构建，分为过程层、间隔层和站控层，过程层采用了电子式互感器及GIS智能控制柜等新技术，间隔层与站控层间的通信采用IEC61850通信规范。山东午山220kV数字化
2、变电站 全站220kV及35kV侧均采用电子式互感器，配置南京 南瑞继保电气有限公司的PCS-9250系列电子式电流 电压互感器。山东午山220kV数字化变电站 午山站采用了GIS智能控制装置（PCS-9821），实现了对室内GIS的智 能控制.装置将二次测控功能与GIS 就地汇控功能结合在一起，构成智 能开关功能，并可与间隔保护装置 一起组屏安放于GIS间隔旁，构成保 护及智能控制柜，实现面向间隔的 保护、测控和GIS智能控制一体化。山东午山220kV数字化变电站 GIS室内的线路间隔有3面屏:- 1面智能控制屏- 2面双重化配置的保护屏（每面屏含独立的1套保护装置和1个合并单元）。山东午山
3、220kV数字化变电站 改造原则n本次智能化改造基于数字化 的基础，智能化改造的总体 思路是积极实践智能变电 站技术导则中规定的智能 化重点内容，实现信息平台 一体化、运行维护智能化、 实现高级应用、对辅助系统 进行智能化改造，充分体现 智能变电站信息化、自动化 和互动化的特征。午山站智能化改造后的预期目标 在变电运行方面：通过实现智能化高级应用，如智能告警 及分析决策、顺序控制等，提高运行管理的自动化程度， 延长变电站巡视周期，减少维护工作量。变电站倒闸操作 时间和停电时间大大缩减，工作效率得到提升，主要设备 的使用周期得以延长。 在检修方面：系统通过配置在线监测技术，及时发现一次 设备运行
4、中的缺陷，如绝缘、泄露、油温、气体等，为综 合判定设备的检修状况提供基础数据。减少突发性事故， 延长设备运行寿命，最终提高供电的可靠性、经济性和安 全性。 在智能设备应用方面：配置功能高度集成的智能组件，与 一次设备组成有机结合体，实现高压设备智能化。 在运行管理方面：通过辅助设备智能化改造，实现变电站 运行环境与智能巡检的有效结合，具备变电站设备运行温 度、湿度等环境定时检测功能，实现空调、风机、加热器 的远程控制与温湿度控制器的智能联动，优化变电站管理 。午山站智能化改造后的预期目标n 在设计方面:通过建立一体化信息平台，实现各种 数据包的快速高效接入、存储与检索。将在线监测 、保护、测控
5、、通信、计量、直流辅助系统、环境 监测、视频、安防、环境参量等数据的模型标准化 ，保证基础数据的完整性及一致性，建立统一的全 景数据处理平台，同时供站控层各子系统的标准化 规范化信息访问以及主站上送。 n 在标准化建设方面：本试点项目通过统一建模、高 级应用、智能组件、状态监测、纯光纤式互感器、 辅助设备智能化、站用电源一体化设计，为智能变 电站的改造打下良好的标准建设基础.智能化改造的各个主要环节n 电气一次部分：（1）220kV 黄埠岭线纯光学电流互感器（2）高压设备智能化#1、#2变压器智能组件柜220kVGIS断路器智能组件柜（3）避雷器远传（4）变电站运行环境监控（5）智能巡检系统及
6、其巡视轨道 n 电气二次部分：（1） 220kV 黄埠岭线纯光学电流互感器配套的二次设备（2）新后台监控系统高级应用功能（3）智能变电站一体化平台系统（4）#1#2变压器的高压断路器选相分合闸（5）一体化电源 220kV 黄埠岭线纯光学电流互感器n经向阿海珐、许继 、南瑞航天、南瑞 继保等多家厂家调 研，本着不改动GIS 本体的原则，挂网 光互感器采用在GIS 出线套管底部缠绕 的方案。高压设备智能化n 本期改造范围为变压器、断路器及避雷器。 n 智能设备有以下三种主要实现方式： （1）一次设备机构+智能单元+监测单元； （2）一次设备机构+集成智能组件（智能单元兼监测 单元）； （3）一次设
7、备机构本体内嵌集成智能组件（智能单元 和监测单元）。 n 本工程为智能变电站改造试点工程，技术上既要适 当超前又要具有可行性，因此采用集成智能组件实 现一次设备的智能化。高压设备智能化n对于本工程变压器、GIS智能组 件测量、控制部分改造的原则为 ：采用本期改造后的控制功能， 取消原有控制；原有测量改接入 新的智能组件，没有的测量参数 新配置传感器。智能组件采取 1+1模式，即保护独立于智能组 件。主变压器智能化改造方案 n 每台主变压器就地安装智能柜二 面，智能柜一安装主变压器油中 气体监测、铁心接地电流监测、 套管电容、介质损耗监测等智能 电子装置（IED）；智能柜二安 装集合了主变压器测
8、量、控制、 非电量功能的综合智能组件。两 面柜通过光纤连接，通过站内原 有双光纤环网接入站内一体化平 台。主变压器智能化改造测量项目表序号测量参量采样方法应用技术要求接入形式1主油箱油面温度Pt100过热、冷却装置异 常1(不确定度)本体端子箱2气体继电器节点信息气体继电器轻瓦斯 气体继电器重瓦斯内部严重放电、短 路0差错本体端子箱3压力释放器状态信号继电器内部严重放电、短 路0差错本体端子箱4主油箱油位油位计上限、下限1cm(不确定度)新增远传油位计5分接开关油箱油位油位计上限、下限1cm(不确定度)新增远传油位计6风扇电机电流、电压电流、电压传感器风扇及风扇电机状 态1.5%(不确定度)主
9、变本体散热器7油流继电器信号继电器油泵异常指示0差错主油路8有载分接开关电源电压电压传感器操动电源状态1.5%(不确定度)有载调压操作箱9有载分接开关切换次数继电器机械寿命0误差有载调压操作箱10有载分接开关当前分接位 置继电器状态量0差错有载调压操作箱11各侧负荷电流及中性点电 流小电流传感器保护、状态感知符合设计要求本体端子箱220kV午山变电站主变压器智能化改造控制项目表序号智能化项目技术要求接入形式1冷却系统对已运行变压器，可由控制器就地自主控制，亦可由智能 组件通过控制器控制。主变本体风扇2有载分接开关对已运行变压器，可由控制器就地自主控制，亦可由智能 组件通过控制器控制。有载调压操
10、作箱220kV午山变电站变压器智能化改造监测项目表序号监测项目技术要求安装形式1油中溶解气体酌情选择电化学法、色谱法、光谱法等技术， 满足智能组件状态可视化的基本要求。就地安装离线 式油中气体监 测装置，主变 本体取油口取 样。2油中含水量 3 气体聚集量（轻瓦斯）10ml（不确定度）4铁心接地电流2.5%（不确定度）穿心CT 5电容式套管电容量0.5%（不确定度）套管末屏取信 号 6套管介质损耗因数0.001（不确定度）套管末屏取信 号 7局放500pc10000pc铁芯接地主变压器智能化改造方案220kVGIS改造方案n 午山变电站220kV配电装置 测量、控制、保护装置仍 布置于原有保护
11、柜、智能 汇控柜内，本期改造的间 隔设置智能组件柜一面， 柜内安装断路器监测、SF6 监测、避雷器监测智能组 件。 n 220kV配电装置智能化改造监测项目序号监测项目技术要求采样方法安装形式1断路器分合闸线圈电 流波形分合闸线圈电流波形允许测 量不确定度为1.5%（幅值） 、1ms（时间）；分合闸时间 允许测量不确定度为1ms。电流互感器智能汇控柜内控制回路安 装2断路器分合闸时间位移传感器就地操作机构箱内安装3断路器储能电机工作 状态断路器储能电机工作参量包 括电机电流、电压、工作时 间，允许不确定度分别为 1.5%、1.5%和5s/24h；对于 液压机构，还应统计储能电 机的启动次数/2
12、4h、累计工 作时间/24h等。行程开关电源回路安装4SF6密度-0.10.9MPa；精度0.3 0.7MPa时1.5级，其余2.5级继电器原有SF6密度继电器5SF6微水501000ppm；测量精度 7.3ppm9.2%（读数）ppm继电器加装SF6微水继电器6工频泄漏电流实时监测泄漏电流传感器原有设备加装传感器7动作次数记录动作次数继电器加装继电器避雷器远传n避雷器改造方案为对避雷器工 频泄露电流检测及动作次数实 现远传，分别接入各自间隔的 智能组件。 n实施方案为安装氧化锌避雷器 在线监测报警远传系统 变电站运行环境监测系统变电站运行环境智能监控系统安全防护环境监控及控制消防图像监控门禁
13、 红外对射温度 湿度 浸水 空调控制 灯光控制 风机控制烟雾 明火检测 相关设备控制现场图像远 程控制、告 警联动录像 、画面切换NSS一体化信息平台电缆温度检测电缆夹层电 缆温度实时 监测变电站运行环境监测系统n 1、安全防护子系统：阻止非法闯入，遇到警情立即告警。n 门禁：身份确认，禁止无卡人员进入； n 2、环境监控子系统：主要监视变电站的环境温度、湿度，以 及浸水情况，必要的时候可以远程启停空调及风机等设备。 n 3、电缆温度监测子系统：主要监视电缆夹层中的电缆温度， 当发现温度超过警戒值时立即告警，预防事故的发生。 n 4、消防子系统：在重要的场合设置烟雾传感器，将传感器的 信号接入
14、到监控系统中，一旦出现警情，系统自动告警。 n 5、图像监控子系统：主要将变电站现场的各种设备运行情况 、现场环境情况通过远程图像直观的显示出来，确保变电站的 安全运行,并与灯光进行联动。智能巡检机器人n 智能巡检机器人系统，包含移动站 系统和基站系统。移动站系统以四 轮小车为载体，在巡视路线上铺设 磁条进行导航，基站系统组屏安装 ，放在220kV生产综合楼继电器室内 ，数据经过基站系统的分析处理后 ，通过智能接口机，接入NSS一体化 信息平台。 n 在户外220kV出线侧新建2.4m*1.2m 机器人充电室一间，提供220V电源 ，作为机器人移动站系统的充电点 和待机停靠点。 n 巡视内容智
15、能机器人携带红外监测和可见光监 测设备，负责监测主变区、220kV进 出线等区域所有设备本体及接头的 发热、外观异常（破损、异物、油 污等）、刀闸分合状态、仪表读数 等。智能巡检机器人n 导航方式虽然磁导航的施工 工作量较大，路线 扩展不方便，但它 具有极高的可靠性 、抗电磁干扰能力 和室外环境适应性 ，因此，从实用性 角度，本站智能机 器人采用磁导航 RFID的导航定位 方式。220kV 黄埠岭线纯光学电流互感器配套 的二次设备监控系统后台高级应用方案目前午山变电站告警信息的分层分类、顺序控 制有了一定的应用和尝试，但变电站高级应用的智 能化程度还不够，仍需对变电站内数据进一步的挖 掘、分析
16、，以实现智能告警、事故综合分析决策等 高级应用功能。根据青岛午山变电站的系统情况， 增加一台NSS201子站控制器设备和一台NSS100当地 监控设备，两台设备均统一采用一体化信息平台， 互为冗余备用实施以下的主要高级应用如下：顺控控制;智能告警及分析决策; 设备位置状态可视化; 网络记录分析系统。智能变电站网络结构智能变电站一体化平台设计方案n 本期改造工程实现集SCADA、通信、保护信息管理、在线 监测等信息于一体的信息平台，并在一体化信息平台的基 础上，构建当地监控系统，实现顺序控制、设备状态可视 化、智能告警及分析决策等高级应用。 n 改造规模为保持现有午山站当地监控后台设备不变，另外 增加两台一体化信息平台设备，接入站内间隔层智能设备 ，实现智能化应用。接入的智能设备包括在线监测系统、 变电站运行环境监控系统、一体化站用电源系统、变电站 智能巡检系统等。 n 根据电力二次系统安全防护的相关要求，本站二次系统进 行如下安全分区：将监控系统、五防系统、继电保护、一 体化站用电源系统置于控制区；将故障录波装置、电能量 远方终端置
