110kV铜川柳湾智能变电站技术探析

张晓梅，张艳龙，寇少强，刘 伟

1.铜川供电局，陕西铜川 727031

2.延安供电局，陕西延安 716000

3.华能铜川电厂，陕西铜川 727031

0 引言

智能电网已进入全面发展阶段，智能电网的理解在世界各国、研究机构、电力公司等地方都是不相同的。国外电力企业智能电网的应用实践工作中输电侧开展的相关研究的推广应用较少，大多侧重于配电和用户侧了。我国智能电网的发展战略是以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，利用先进的通信、信息和控制等技术，构建以信息化、自动化、数字化、互动化为特征的国际领先、自主创新、中国特色的坚强智能电网。而智能变电站作为输电、配电的集结点，是智能电网的重要组成部分，也是实现风能、太阳能等新能源接入电网的重要支撑。在智能电网中发挥着举足轻重的作用。110kV柳湾智能输变电工程是国家电网公司智能化变电站第二批试点项目，是目前国内设备技术最为先进、供电可靠性强、智能化水平最高的110kV柳湾变电站，也是陕西省第一座110kV智能化变电站。“十二五”期间，国家电网将在全国建立5 000座左右的智能变电站。

1 智能变电站的定义及特点

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的变电站。智能变电站作为组成智能电网的核心构成部分，相对于传统综自站来说，有着标准统一化和高度集成化、数字化、信息化的显著特点。数字化变电站由网络化的二次设备和智能化的一次设备构成，站内采用IEC61850通讯协议来实现设备间的互操作和信息共享。

2 柳湾变概述

2.1 全站规划

柳湾变为110/35/10kV变电站,主变压器本期装设2×20mVA三相三绕组全密封自冷有载调压变压器SSZ10-M-20000/110，远期2×50mVA三相三绕组全密封自冷有载调压电力变压器；110kV本期出线4回，远期出线6回，均采用单母分段接线；35kV本期出线4回，远期出线8回，均采用单母分段接线；10kV本期出线8回，远期出线16回，均采用单母分段接线；本期每台主变压器低压侧各装设1×3 000kvar电容器成套装置，远期每台主变压器低压侧各装设2×3 000kvar电容器成套装置。

2.2 站内一次设备

智能化GIS通过以先进的计算机技术实现对GIS设备的位置信号采集和监视、模拟量信号采集与显示、远方/就地控制、信号与操作事件记录与上传、谐波分析、储能电机的驱动和控制、在线监测、基于网络通讯的软件联锁等一系列功能。将传统的二次测控功能与GIS监控有机结合在一起，优化控制回路，构成智能的控制功能。

应用GIS智能化的主要优势有：

1）节约了电缆等设备投资以及保护小室、主控室等的占地面积；

2）GIS智能控制柜优化了二次回路和结构；

3）智能控制装置提供了强大的系统交互性；

4）基于通讯和组态软件的联锁功能比传统硬接点联锁方便。

110kV配电装置采用户内GIS设备，35kV、10kV配电装置采用开关柜就地安装模式。

2.3 电子式电流电压互感器

110kV GIS电子式电流电压互感器为三相共箱结构，主要由3部分组成：

1）一次结构主体，包括互感器罐体、变径法兰、绝缘盆子、一次导体等；

2）一次传感器，110kV GIS电子式电流电压互感器为三相共箱结构，每相配置一个低功率CT（LPCT）、一个空芯线圈、一个同轴电容分压器；

3）远端模块，GIS电子式互感器有两个完全相同远端模块，两个远端模块互为备用，保证电子式互感器具有较高的可靠性。

其结构示意图见图1所示：

图1 110kV GIS电子式电流电压互感器结构

110kV GIS电子式互感器的主要特点：

1）绝缘结构简单可靠，体积小，重量轻，精度高、稳定性好；

2）电流互感器与电压互感器可组合为一体，实现对一次电流和电压的同时检测；这样提高了保护的可靠性，减少了传统配置方案中，母线合并单元到线路间隔合并单元的链路延时，提高了系统可靠性；

3）空心线圈、LPCT、电容分压器及远端模块均双套冗余配置，可靠性高。

35kV、10kV低压电子式互感器输出小模拟信号，就地安装在开关柜内，通过合并单元（功能已含在保护测控装置中）把电子式互感器输出的模拟信号转化为数字信号，传送至保护、测控、智能终端一体化装置。合并单元和保护、测控、智能终端装置均安装在开关柜内。

2.4 站内通讯方式

全站建立在IEC61850通信规范基础上， 使其成为能够实现站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。

全站分为三层两网，站控层和间隔层之间采用MMS网（以太网电接口），采用IEC61850-8-1通信协议；间隔层与过程层设备单元采用GOOSE通信协议，电子式互感器的合并单元与保护测控设备的采样值信息采用IEC61850-9-2格式的点对点方式传输。本站间隔层、站控层之间采用以太网单网结构，以IEC61850通信协议构建，具备站内智能电气设备间信息共享和互操作的条件。全站 GOOSE组网，110kV桥、主变保护、主变高、低压智能控制装置、低压母联智能控制装置等组成GOOSE网，单独组网，通信介质采用光纤。智能控制装置PCS-9821接入GOOSE网，PCS-9821安放在智能汇控柜内担负间隔测控、GIS智能控制以及智能终端的功能，PCS-9821能够接收来自于主变保护的GOOSE信号。

2.5 站内对时方式

本系统通过GPS接收卫星标准时间信号。绝对时间通过网络进行广播，秒脉冲或者分脉冲经过扩展，以差分信号（RS485）和空接点的形式与需要校时的设备相连，以此校准站控层工作站以及各测控装置、保护单元、故障录波器等的时钟。对时精度可以满足事件顺序记录分辨率不高于2ms的要求。

系统也可以通过远动主机，接收调度端的对时命令。

本站站控层网络采用SNTP码对时；间隔层与过程层的对时采用光纤IRIG-B码对时，精度可达到微妙级，由于保护直采直跳，无需采用IEC61588网络对时方式。

3 结论

柳湾变的建成投产，对于完善铜川电网架构、提高电网自动化水平，满足铜川老市区快速增长的用电需求，引领陕西智能电网建设具有十分重要的意义。

[1]张文亮，刘壮志，王明俊，杨旭升.智能电网的研究进展及发展趋势[J].电网技术，2009，33(13)：1-11.

[2]黄国强.智能电网关键技术的分析与探讨[J].陕西电力，2009，37(11)：44-47.

[3]蔡吉文，赵娟，钱家政，乔华.数字化变电站技术浅析[J].陕西电力，2009，37(11)：48-51.