csc1700变压器智能化技术方案

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1、 变压器智能化技术方案 四方特变电工智能电气有限公司 2012-3-9 i 目录 1、 工程概述 . 1 2、 标准和规范 . 4 3、 智能变压器组件 . 5 3.1. 智能组件整体配置 . 5 3.2. 变压器测量 IED . 7 3.3. 有载调压 IED . 8 3.4. 冷却器控制 IED . 9 3.5. 监测功能组主 IED . 12 3.6. 局部放电监测 IED . 13 3.7. 光纤绕组测温 IED . 14 3.8. 油中溶解气体 IED . 14 3.9. 综合诊断系统 . 15 4、 智能组件柜 . 16 4.1 柜体 . 16 4.2 电源 . 17 5、 智能组

2、件试验 . 18 5.1 出厂试验 18 5.2 现场试验 18 智能变压器技术方案 第 1 页 1、 工程概述 本文是变压器智能化工程技术方案。 智能变压器是由变压器本体、 内置或外置于变压器本体的传感器和控制器等组成， 实现 对变压器的测量、控制和监测功能。变压器器智能组件是由测量、控制、监测等 IED 集合 而成， 承担变压器本体智能化的核心功能的一种变压器组件， 通过电缆或光纤与变压器本体 连接成一个有机整体，通常安装于变压器本体近旁。 CSC1700 变压器智能组件安装于主变就地智能柜内，集成测控、非电量保护和监测功 能， 实现了主变一次设备的智能化。 产品满足智能变电站建设要求，

3、依据 QGDW 383-2009 智能变电站技术导则 、QGDW Z410-2010高压设备智能化技术导则设计，即： 一次设备采用“一次设备本体+传感器+智能组件形式” ； 在硬件处理能力允许的情况下， 同一电压等级的同一类设备宜多间隔、 多参量共用 状态监测 IED，减少硬件装置硬件数量； 状态监测 IED 之间或状态监测 IED 与后台系统间宜采用 DL/T 860 标准通信， 通信 网络宜采用 100M 及以上高速以太网。 本方案的变压器智能化的测控与监测项包括： 变压器测量 油位接点 油位连续监测 顶层油温 底层油温 绕组模拟温度计 环境温度 铁心接地电流 冷却器智能控制 有载调压智能

4、控制 局部放电监测 光纤绕组温度监测 油中溶解气体监测（色谱法） 本方案的变压器智能化的保护功能包括*： 非电量保护 主变中性点合并单元 *注：根据工程经验，此设备可能由二次专业招标，如果本工程需要，我方也可提 供，其产品由北京四方继保自动化股份有限公司授权我司使用。 变压器智能组件依托生产管理系统（PMS）建立输变电设备状态监测和评估系统，结合 变电站站控层设备和远方管理中心的监测服务器共同构建一套完整的体系， 最大程度上让变 压器智能组件融入现有电力系统。变压器智能组件分属于不同的安全分区内，满足电力二 次系统安全防护总体方案和变电站二次系统安全防护方案的要求。 变压器智能组件的基本技术特

5、征如图 1 所示为测量数字化、控制网络化、状态可视化、 功能一体化、信息互动化。 智能变压器技术方案 第 2 页 CSC1700系列变压器智能组件测量数字化控制网络化状态可视化功能一体化信息互动化图 1 CSC1700 系列变压器智能组件基本技术特征示意图 测量数字化测量数字化：传统测量全部就地数字化测量； 重要参量由接点信息转化为连续测量信息 （如油压、 气体聚集量等） ， 增加测点（如底层油温等） ； 控制网络化控制网络化：受控部件支持基于 IEC61850 的网络化控制； 基于信息交互，支持多参量聚合的智能控制； 状态可视化状态可视化：支持运行可靠性状态、控制可靠性状态、负载能力状态的就

6、地分析； 满足监控、调度、生产之信息需求； 功能一体化功能一体化：传感器与高压设备的一体化； 互感器与变压器、GIS、断路器等的一体化； 传统一次与二次的一体化； 信息互动化信息互动化：智能组件内部各 IED、MU、监测 IED、保护 IED 之间的信息互动； 智能组件与站监控系统的信息互动； 智能组件与调度(远动)的信息互动； 智能组件与 PMIS 的信息互动； 智能变压器综合诊断系统根据各 IED 信息对变压器故障进行诊断，或对变压器整体运 行状况进行评估，及时确定变压器的健康状态并将评估结果上送，供决策者做出正确判断。 智能变压器综合诊断系统整合了传统变压器的在线监测、 控制等功能， 并

7、在变压器智能组件 上实现。变压器智能组件通过 DL/T860 方式接入数字化/智能化变电站系统，实现站内数据 共享和互操作功能，其系统结构如图 2 所示。 智能变压器技术方案 第 3 页 网络EMS变电站A 监控系统站控层网络四方特变保护/测控装置变电站C变电站B网络PMS非电量保护 IED冷却器控制 IED有载调压IED监测功能组主 IED油色谱IED局放IED光纤测温IED铁芯接地IED变压器测量 IED合并单元过程层网络变压器智能组件四方特变智能终端安全一区安全三区变电站C变电站B图 2 变压器智能组件系统结构智能变压器技术方案 第 4 页 2、 标准和规范 CSC1700 系列变压器智

8、能组件满足表 1 给出标准的要求。 表 1 智能组件及其 IED 需要满足的主要标准 标准号 标准名称 GB 2423.1 电工电子产品环境试验 第 2 部分：试验方法 试验 A：低温 GB 2423.2 电工电子产品环境试验 第 2 部分：试验方法 试验 B：高温 GB 2423.4 电工电子产品环境试验 第 2 部分：试验方法 试验 Db 交变湿热（12h12h 循环） GB 14285 继电保护和安全自动装置技术规程 GB/T 17626.2 电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验 GB/T 17626.3 电磁兼容 试验和测量技术 射频电磁场辐射抗扰度试验 GB/T 17626.

9、4 电磁兼容 试验和测量技术 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验 GB/T 17626.5 电磁兼容 试验和测量技术 浪涌(冲击)抗扰度试验 GB/T 17626.6 电磁兼容 试验和测量技术 射频场感应的传导骚扰抗扰度 GB/T 17626.8 电磁兼容 试验和测量技术 工频磁场抗扰度试验 DL 663 220kV-500kV 电力系统故障动态记录装置检测要求 DL/T 478 静态继电保护及安全自动装置通用技术条件 DL/T 769 电力系统微机继电保护技术导则 DL/T 860 变电站通信网络和系统 DL/T 1075 数字式保护测控装置通用技术条件 Q/GDW Z 383-2009 智能变电站

10、技术导则 Q/GDW Z 393-2009 110(66)kV220kV 智能 变电站设计规范 Q/GDW Z 394-2009 330kV-750kV 智能变电站设计规范 Q/GDW Z 410-2010 高压设备智能化技术导则 Q/GDW Z 430-2010 智能变电站智能控制柜技术规范 Q/GDW 616-2011 基于 DLT860 标准的变电设备在线监测装置应用规范 智能变压器技术方案 第 5 页 3、 变压器智能组件 3.1. 智能组件整体配置 如图 3 所示， 在常规变电站中， 变压器本体的信号通过电缆方式连接至安装在继电器室 内的主变测控以及非电量保护装置等，而变压器监测类产

11、品，如油色谱装置、局放监测装置 等均独立设置，冷却器控制系统往往由独立于变电站合自动化系统的 PLC 来完成；这样的 方式带来的问题是，主变本体至各设备之间需要敷设大量的电缆，且终点是不同的，并且各 功能设备之间缺乏横向的联系， 控制量的发出与完成是基于各设备自身的算法与逻辑的； 而 完整的智能变压器的智能组件系统则涵盖了保护、测量、控制、监测、计量等一系列功能， 且该系统可以一体化设计，如果条件允许的话，各功能 IED 可以统一布置在智能组件内， 就近安装于主变附近， 取消了主变至控制室的电缆敷设而代之以光缆和短电缆， 见图 4 所示； 另外一个方面，智能组件系统内的 IED 可以基于 DL

12、/T860 标准实现设备互操作，并且与变 电站综合自动化系统的站控层及过程层实现连接，各 IED 可以依托网络从变电站的海量数 据中读取与变压器相关的各类熟数据，从而真正实现变压器的状态监测与智能化控制。 光纤绕组 测温局部放 电监测冷却器控 制PLC铁芯接地 电流监测长电缆主变测控主变保护油色谱在线分析图 3 常规变压器测控与监测设备布置方式 变压器智能组件包括智能组件柜和站控层综合诊断软件，智能组件各 IED 通过站控层 交换机和过程层交换机连接，柜内所有 IED 均接入柜内过程层交换机，实现组件柜内的信 息共享。综合诊断系统位于站控层，通过站控层交换机和组件柜连接。 智能变压器技术方案

13、第 6 页 站控层网络控制参量测量IED冷却装置控制IED过程层网络OLTC IED监测主IED局部放电监测IED铁芯接地电流IED光纤绕组测温IEDDGA IED非电量保护装置合并单元 监测 功能组主变智能组件柜站控层网络过程层网络监控后台系统短电缆、通讯 电缆、油管等监测后台系统注：此图仅为示意，智能组件柜的尺寸应根据所安装设备的数量进行调整图 4 智能变压器智能组件系统示意 对于该工程，建议按照表 2 配置智能组件系统，示意图见图 5 所示。 表 2 智能组件系统供货范围 序号 设备名称 型号规格 品牌 1 智能组件柜柜体 定制,双层不锈钢户外柜，可以选择配置空调或者热交换器 四方特变电

14、工 2 测量 IED CSC-173A 3 有载开关控制 IED CSC-172C（可将该功能集成在测量 IED 中） 4 冷却器系统控制 IED CSC-172D 5 监测功能组主 IED CSC-1710 6 局部放电监测 IED CSC-171M 7 油中溶解气体监测 IED（色谱法，7组分气体+微水） CSC-171Q 8 光纤绕组测温 IED(4 通道或 6 通道) CSC-171C 9 非电量保护 IED CSC336_E 10 合并单元 MU CSN-15B(接入主变中性点零序互感器) 11 铁芯接地电流传感器 FJL-3 12 交换机 国网 A 类 智能变压器技术方案 第 7

15、页 变压器测量IED CSC-173A冷却器控制IED CSC-172D有载调压IED CSC-172C主IED CSC-1710光纤绕组测温IED局部放电检测IED过程层交换机站控层交换机户外柜户外柜GOOSEMMS油中溶解气体IED综合诊断系统检测功 能组合并单元A/B非电量保护点对点组网图 5 智能组件设备配置图 监测功能组内各 IED 不直接接入站控层网络，通过监测功能组主 IED 汇总后接入站控 层网络。 3.2. 变压器测量 IED 变压器测量 IED 性能参数如表 3 所示： 表 3 变压器测量 IED 性能参数表 工作温度范围 2070 贮存温度范围 4085 防护等级 IP4

16、0 电气参数 110V-220V(宽范围输入)，-30%Ue+40%Ue 安装方式 嵌入式安装、后插拔 机箱尺寸 4U、19 英寸 电磁兼容 10 项 EMC 指标全部最高级 智能变压器技术方案 第 8 页 通信方式 支持 MMS、GOOSE 服务、支持虚端子配置 传感器接口 通用开入、4-20mA、Pt100、RS-485 变压器测量 IED 测量参量如表 4 所示： 表 4 变压器测量 IED 性能参数表 被测参量 单位 传感器接口 数量 精度要求 主油箱顶层油温 Pt100 2 1 主油箱底层油温 Pt100 2 1 气体聚集量开入 开关量 通用开入 1 0 差错 气体聚集量 mL 4-20mA 1 15% 主油箱油位开入 开关量 通用开入 1 0 差错 主油箱油位 cm 4-20m