国网通用设计智能化模块.ppt

国网公司通用设计智能变电站部分,设计原则介绍 南京 2011.12,目录,1、智能电网相关资料 2、通用设计智能化部分总论 3、通用设计技术原则,1 智能电网相关资料,2009年8月以来，先后进行批试点项目、21类、228个项目涵盖26个网省公司的智能电网实践活动。 第一批智能变电站试点工程（新建站） 陕西延安750kv、东北长春南500kv、江苏西泾220kv、湖南金南110kv智能变电站 第二批智能变电站试点工程 25家电力公司，共42 项新建工程 目前，陕西延安750kv、华东苏州东500kv、江苏常熟南500kv、江苏苏州东500kv、江苏西泾220kv、河南鄢陵220kv、四川永昌110kv、山东黄屯110kv、湖南金南110kv、安徽桓谭110kv、宁夏开元110kv变电站。等11座新建变电站试点工程相继竣工投运。,试点工程情况,智能电网设计相关标准,1、配电自动化技术导则q/gdw382-2009 2、智能变电站技术导则q/gdw383-2009 3、110(66)kv-220kv智能变电站设计规范q/gdw393-2009 4、330-750kv智能变电站设计规范 q/gdw394-2009 5、高压设备智能化技术导则q/gdw z410-2010 6、变电站智能化改造技术规范q/gdw z414-2010 7、智能变电站继电保护技术规范及编制说明 q/gdw 441-2010 8、电子式电流互感器技术规范q/gdw424-2010 9、电子式电压互感器技术规范q/gdw425-2010 10、智能变电站合并单元技术规范q/gdw426-2010 11、智能变电站测控单元技术规范q/gdw427-2010,12、智能变电站智能终端技术规范 q/gdw428-2010 13、智能变电站网络交换机技术规范 q/gdw429-2010 14、智能变电站智能控制柜技术规范 q/gdw430-2010 15、智能变电站自动化系统现场调试导则 q/gdw431-2010 16、站用交直流一体化电源系统技术规范q/gdw576-2010 17、关于印发国家电网公司2010 年新建变电站设计补充要求的通知（国家电网基建2010371 号） 18、关于印发国家电网公司2011 年新建变电站设计补充要求的通知(国家电网基建201158号) 19、关于印发智能变电站优化集成设计建设指导意见的通知 国家电网基建2011539号 20、变电设备在线监测系统技术导则 q/gdw534-2010,智能电网设计相关标准,21、变电设备在线监测装置通用技术规范 q/gdw535-2010 22、变压器油中溶解气体在线监测装置技术规范q/gdw536-2010 23、电容型设备及金属氧化物避雷器绝缘在线监测装置技术规范 q/gdw537-2010 目前正在编制过程中的规范： 国标：智能辅助控制系统设计规范 测控装置技术规范 智能变电站调试规范,智能电网设计相关标准,企标：智能变电站网络设计规范 智能辅助控制系统设计规范 智能变电站调试规范 测控装置技术规范（修编） 智能变电站网络交换机技术规范（修编） 智能变电站一体化信息平台技术报告 智能变电站二次虚拟接线技术研究 智能变电站监控一体化系统总体建设技术规范 智能变电站监控一体化系统技术功能及信息传输规范,智能电网设计相关标准,设计规范,导则,750变电站通用设计（2009年版）,110（66）-750智能变电站部分（2011年版）,371号,110（66）-500变电站通用设计（2011年版）,110（66）-750智能变电站通用设计（2011年版）,变电站设计标准关系,2 总论,2011年3月6月，通用设计智能化补充模块工作由国家电网公司基建部统一组织，国网北京经济技术研究院为技术牵头单位，浙江、江苏、陕西、河南、福建、上海电力设计院共同参加。统一开展变电站通用设计智能化补充模块工作。各编制设计单位内部成立工作小组，按照统一进度安排开展工作。 陕西院：750kv、 330kv； 浙江院：500kv； 江苏、河南院：220kv； 福建、上海院：110kv、 66kv； 山东院：补充了220kv a2-6方案。,工作过程,国家电网公司输变电工程通用设计110（66）-750kv智能变电站部分（2011版）主要包括两部分： 第一部分（纸质）：总论、对应110（66）-750kv 6个不同电压等级变电站设计技术导则。主要说明典设的使用方法和各电压等级变电站的智能化方案设计原则。 第二部分（光盘）：对应110（66）-750kv 6个电压等级84个方案的技术方案部分。内容包括方案说明（本方案二次系统配置情况及技术经济指标）及与智能化相关的各专业增补/修改图纸。,成果形式,（1）基本情况 国网公司通用设计智能化模块是在现有2011版变电站通用设计的基础上，总结国网公司第一、二批试点智能变电站经验； 按照“节约环保、功能集成、配置优化、工艺一流”的总体思路，突出“两型一化”理念; 优化集成，形成智能变电站通用设计。,概 述,（1）基本情况 国网公司通用设计智能化模块与2011版通用设计是一一对应的，二次部分差别较大，一次部分主要调整互感器方案、增加状态监测系统配置等； 突出工业化，优化功能房间及建筑面积； 加强功能整合，提高设备集成度，如采用保护测控一体化装置等； 通用设计智能化技术导则与方案的关系。,概 述,（2） 调整内容 电气一次部分，采用“电子式互感器+合并单元”或“常规互感器+合并单元”方案，规范在线监测装置配置； 结合智能一次设备应用，压缩间隔纵向尺寸，节约占地。 二次部分，大范围调整； 整合功能房间，优化建筑面积及电缆沟截面等。,概 述,（1）一次设备智能化 采用“一次设备本体+传感器+智能组件”方案； 互感器可采用电子式互感器、也可采用常规互感器；推荐常规互感器。,主要设计原则,（2） 保护跳闸方案 单间隔保护采用直采直跳； 母线保护宜采用直采直跳、也可采用直采网跳； （3） 保护测控一体化方案 500kv断路器宜采用保护测控一体化装置，可采用保护、测控独立配置方案； 220kv线路宜采用保护测控一体化装置； 110kv应采用保护测控一体化装置； 35（10）kv宜采用保护、测控、计量等多合一装置。,主要设计原则,（4） 站控层设备配置方案 除常规配置的主机及远动工作站外，配置1套状态监测及智能辅助控制系统后台主机；330kv及以上变电站故障录波及网络记录分析仪可整合，220kv及以下变电站硬件整合。 保护子站整合于主机工作站中。 （5）过程层组网 （6）组柜方案 间隔层设备按串或按间隔统筹组柜。,主要设计原则,（7） 一次设备状态检测方案 一次设备状态检测内容及参量按q/gdw534-2010进行配置，后台功能进行整合。 （8） 交直流一体化电源 220kv及以下变电站，通信电源与站内直流电源整合； 330kv通信电源可整合于站内直流电源，也可单独配置； 具有中继功能的变电站，通信电源独立配置。,主要设计原则,（9） 二次设备布置方案 330kv及以上变电站，按相对集中、就地分散布置原则设置就地继电器小室； 220kv及以下变电站，采用户外配电装置时，集中设置二次设备室，间隔层及站控层设备集中布置；对户内配电装置，间隔层设备均分散布置于配电装置场地。 （10） 光缆敷设方案 保护双重化配置同一间隔，户内至户外敷设两根多芯光缆； 接头类型统一采用st光纤接头。,主要设计原则,国网公司通用设计共有220kv方案27种。方案分类和编号不变，对相关智能化内容进行了调整、补充。 初步设计深度。初设说明：导则的“电气部分”和“土建部分”补充进现有说明；导则的“二次系统部分”与“配置方案说有”结合，形成二次系统说明。初设图纸：带a的图纸替换现行通用设计方案图纸；带b、c的图纸为新增。,使用说明,3 通用设计技术原则,（1） 智能一次设备 智能一次设备为“一次设备+智能组件+传感器”,3.1 电气部分,（1） 智能一次设备 tips: 1）传感器的安装方式需要与厂家沟通，保证不影响一次设备可靠运行，具体安装方式可参考601号文。 2）设备开列、物资上报的专业分工。 3）gis设备开列及平面布置时考虑智能控制柜位置、尺寸。,3.1 电气部分,专业配合,试点站gis智能汇控柜实拍图,（1） 智能一次设备,3.1 电气部分,户外柜外形实拍图,3.1 电气部分,（1） 智能一次设备,（2） 一次设备状态监测 1）传感器配置原则：a)500kv变电站；b)220kv变电站 2） 状态监测ied配置原则：采用多间隔、多参量共用状态监测ied，状态监测ied就地布置于各间隔智能控制柜；,3.1 电气部分,专业配合,（3） 互感器选型及配置 互感器选型及配置方案一 110kv及以上电压等级、主变低压侧采用电子式互感器，35kv、10kv采用常规互感器。 对于gis、hgis设备，电子式互感器与一次设备一体化设计，一体化安装。 对于ais设备，电子式互感器可与隔离开关组合，也可与断路器组合。 选型要作技术经济比较。对户外ais要考虑组合安装，减少纵向尺寸。 互感器选型及配置方案二 常规互感器+合并单元。常规互感器在智能站中应用时，与常规站的主要区别在于二次参数的配置，一是次级数量减少，二是二次容量减少。注意电厂线存在关口计费时，目前独立配置计量次级。 通用设计推荐采用常规互感器。,3.1 电气部分,专业配合,（3） 互感器选型及配置,3.1 电气部分,220kv全光纤ct,110kv全光纤ct,10kv全光纤ct,220kv电子式pt,全光纤电子式电流互感器工作原理图,电容分压型电子式电压互感器工作原理图,3.1 电气部分,（3） 互感器选型及配置,（4） 电缆设施 优化电缆敷设路径，有条件时可两个间隔共用一条电缆通道； 根据光电缆数量，尽可能减少电缆通道截面积，以减少工程量； tips:1、 动力电缆/控制电缆/光缆分层或分区；2、电缆沟尺寸根据工程实际情况选择。,3.1 电气部分,（1） 主要设计原则 继电保护装置除检修压板外其余均采用软压板。 保护装置、智能终端等智能电子设备间的相互启动、相互闭锁、位置状态等交换信息可通过goose网络传输。 一个半断路器接线型式，两个断路器的电流合并单元分别接入保护装置，电压合并单元单独接入保护装置。 tv并列、双母线电压切换功能由合并单元实现。 采用纵联保护原理的保护装置的硬件配置及软件算法应支持一端为数字采样、另一端为模拟采样或两端均为数字采样的配置形式。 取消母线保护柜上模拟面板，通过装置液晶面板进行查看与操作。,3.2 系统继电保护,（2） 线路、母联、断路器保护、母线保护 线路、母联保护直采直跳。跨间隔信息（启动母线失灵功能和母差保护动作远跳功能）采用goose网络传输。 500kv线路主保护与后备保护、过电压保护及就地判别采用一体化保护装置实现。 一个半断路器接线的断路器保护按断路器双重化配置，每套保护包含灵保护及重合闸等功能。 220、110kv线路（母联）保护宜采用保护测控一体化装置。 母线保护宜直接采样、直接跳闸，在保证可靠性和速动性的前提下，也可采用网络跳闸。 组柜：双重化的两套线路、母联、母线保护共组1面柜。,3.2 系统继电保护,继电保护实现方式： 1） “直采”与“直跳”端口整合 2） 针对继电保护跳闸实现方式，目前主要有“直采直跳”、“直采网跳”、“网采网跳”三种方案。 “直采”与“网采”比较 “直跳”与“网跳”比较,3.2 系统继电保护,参考资料,（3）故障录波及网络记录分析一体化装置 故障录波及网络记录一体化装置应记录所有过程层goose、sv报文； 网络记录单元宜记录原始报文数据，暂态录波单元可只记录双a/d中用于保护判据的一组数据。 故障录波及网络记录分析一体化装置通过网络方式接收sv报文和goose报文。每套网报文记录单元接入合并单元数量不宜超过24台。管理单元分析结果通过mms接口接入站控层一体化信息平台。 装置配置,3.2 系统继电保护,（4）故障测距 行波测距装置采样值采有点对点方式传输方式，数据采样频率应大于500khz。 采样方案 （5）保护及故障信息管理子站系统 保护及故障信息管理子站系统不配置独立装置，其功能宜由站控层后台实现。,3.2 系统继电保护,（1）电能计量系统 非关口计量点宜选用支持dl/t 860接口的数字式电能表，电能表sv通过点对点或网络方式采样，如通过网络方式采样，则过程层交换机应留有测试接口。关口计量点电能表选择及互感器的配置应满足电能计量规程规范要求。对于双母线接线，电能表电压切换功能由合并单元实现。 （2）相量测量装置 相量测量装置单套配置，采用点对点或网络方式采集过程层sv数据。 （3）通信 通信电源宜由站内一体电源系统实现，通过配置2套独立的dc/dc转换装置，实现对通信设备直流电源供电。,3.3 系统调度自动化及通信,（1）系统构成 变电站自动化系统应符合dl/t860标准，在功能逻辑上由站控层、间隔层、过程层组成。 控层由主机兼操作员站、远动通信装置、状态监测及智能辅助控制系统后台主机、网络打印机等设备构成。 间隔层由保护、测控、计量、录波、网络记录分析等若干个二次子系统组成。 过程层由合并单元、智能终端等构成。 过程层网络与站控层、间隔层网络完全独立。,3.4 变电站自动化系统,示意图,（2）站控层网络 站控层网络宜采用双重化星形以太网络。 站控层交换机采用100m电（光）口，站控层交换机与间隔层交换机之间的级联端口宜采用光口（站控层交换机与间隔层交换机同一室内布置时，可采用电口）。站控层交换机宜采用24口交换机。 站控层设备通过两个独立的以太网控制器接入双重化站控层网络。 （3）间隔层网络 间隔层网络通过相关网络与本间隔其他设备通信、与其他间隔层设备通信。 间隔层交换机宜采用100m电（光）口，间隔层交换机之间的级联端口采用100m电口。 间隔层交换机应按设备室或按电压等级配置，选用24口交换机。,3.4 变电站自动化系统,（3）间隔层网络,3.4 变电站自动化系统,（4）过程层网络 当保护、测控装置下放布置时，sv 报文宜统一采用点对点方式，除保护跳闸外goose 报文宜采用网络方式，220、110（66）kv 应按电压等级配置过程层网络。220kv 过程层网络宜采用星形双网结构；110（66）kv 过程层网络宜采用星形双网结构，也可采用星型单网结构。220、110（66）kv 宜按单间隔配置过程层交换机。当间隔数量较多时，经技术经济比较后，110（66）kv可不设置间隔内过程层交换机，间隔内同一智能控制柜中的过程层、间隔层设备间sv、goose 报文采用点对点方式连接，跨间隔间goose 通信通过过程层中心交换机完成。,3.4 变电站自动化系统,示意图,（4）过程层网络 b)当间隔层保护、测控装置集中布置时，除保护装置外sv 报文、除保护跳闸外goose报文宜统一采用网络方式、共网传输（sv 报文也可统一采用点对点方式，220、110（66）kv 应按电压等级配置过程层网络。220kv 过程层网络宜采用星形双网结构。110（66）kv 过程层网络宜采用星形双网结构，也可采用星型单网结构。220kv 宜按单间隔配置过程层交换机，110（66）kv宜每两个间隔共用过程层交换机。,3.4 变电站自动化系统,（4）过程层网络 c) 35kv 及以下电压等级不配置独立过程层网络，sv 报文可采用点对点方式传输，goose 报文可利用站控层网络传输。 d) 主变压器高、中压侧宜按照电压等级分别配置过程层网络，主变压器保护、测控等装置宜采用不同数据接口接入高、中压侧网络。主变低压侧不配置独立过程层网络，相关信息可接入主变中压侧过程层网络或采用点对点方式连接。 e)双重化配置的保护装置应分别接入各自过程层网络，单套配置的测控装置等宜通过独立的数据接口控制器接入双重化网络，对于电度表等仅需接入sv 采样值单网。 f） 500kv一个半断路器接线时，宜设置独立 sv 采样值网络，网络宜采用星形双网结构。按串组网。 g)对于相量测量装置、电能表等仅需接入sv采样值单套网络,3.4 变电站自动化系统,示意图,（4）过程层网络 f) 过程层交换机与智能设备之间的连接及交换机的级联端口均宜采用100mbps 光口，级联端口可根据情况采用1000mbps 光口。 g) 对于采样值网络，每个交换机端口与装置之间的流量不宜大于40mbps。,3.4 变电站自动化系统,（5）系统功能 与2011版通用设计相比增加以下高级应用功能： a) 继电保护故障信息管理功能； b) 顺序控制； c) 智能告警及故障信息综合分析决策； d) 设备状态可视化； e) 支撑经济运行与优化控制； f) 源端维护。,3.4 变电站自动化系统,（6）设备配置原则 站控层设备 全站配置2 台主机兼操作员站（具备主机、操作员站、继电保护故障信息系统子站等功能）；远动通信装置双套；状态监测及智能辅助控制系统后台主机；网络打印机1台。 二次安防设备。,3.4 变电站自动化系统,（6）设备配置原则 b) 间隔层设备 1）220、110（66）kv 电压等级宜采用保护测控一体化装置，主变压器宜采用保护测控独立装置，也可采用保护测控一体化装置。 2）35kv 及以下电压等级宜采用保护、测控、计量多合一装置。 3）主变压器高中低压侧及本体测控装置宜单套独立配置。,3.4 变电站自动化系统,（6）设备配置原则 b) 间隔层设备 4）双重化配置的保护测控一体化装置应能满足如下要求：一次设备应能同时提供两套公用的运行状态信息，确保在一套保护测控装置退出运行时，另一套测控装置仍能正常工作；断路器宜采用单套合闸线圈，双重化的智能终端通过并接合闸线圈的方式实现。两套保护测控一体化装置应均能对隔离开关进行控制。 5）保护装置除失电告警信号以硬接线方式接入测控装置，其余告警信号均以网络方式传输。,3.4 变电站自动化系统,（6）设备配置原则 c) 过程层设备-合并单元 1）220kv 间隔互感器合并单元按双重化配置； 2）110（66）kv间隔电流互感器合并单元按单套配置。 3）35kv 及以下电压等级除主变压器间隔外不配置合并单元。 4）主变压器各侧、中性点（或公共绕组）合并单元按双重化配置；线变组、扩大内桥接线主变压器高压侧合并单元按双重化配置。中性点（含间隙）合并单元宜独立配置，也可并入相应侧合并单元。公共绕组合并单元宜独立配置。,3.4 变电站自动化系统,（6）设备配置原则 c) 过程层设备-合并单元 5）220kv 双母线、双母单分段接线，按双重化配置2 台母线电压合并单元；220kv 双母双分段接线，母线、母线按双重化各配置2台母线电压合并单元。 6）110（66）kv 合并单元可与智能终端采用一体化装置。 7）合并单元应分散布置于配电装置场地智能控制柜内。 8）500kv 线路电压互感器、主变压器500kv侧电压互感器合并单元按双重化配置。 9）高压并联电抗器首末端电流合并单元、中性点电流合并单元按双重化配置。 10）500kv每段母线配置双套合并单元。,3.4 变电站自动化系统,(6）设备配置原则 c) 过程层设备-智能终端 1）220kv 线路、母联（分段）智能终端按双重化配置； 2）110（66）kv 线路、母联（分段）智能终端按单套配置。 3）35kv 及以下配电装置采用户内开关柜布置时不宜配置智能终端（主变压器间隔除外）。 4）主变压器各侧智能终端宜冗余配置；主变压器本体智能终端宜单套配置，集成非电量保护功能。 5）220、110（66）kv 每段母线配置1 套智能终端。 6）110（66）kv 智能终端可与合并单元采用一体化装置。,3.4 变电站自动化系统,(6）设备配置原则 c) 过程层设备-智能终端 7）每台断路器配置 1 面智能控制柜，双重化配置的智能终端、合并单元 共组1面智能控制柜时，宜有明显的分隔标记。 8）500kv 线路、主变压器高压侧电压互感器合并单元宜布置于边断路器 智能控制柜内。,3.4 变电站自动化系统,(6）设备配置原则 c) 过程层设备-智能控制柜 1）就地布置的智能控制柜宜按间隔进行配置。 2）对于户外gis 和户外ais，保护测控装置集中布置，每间隔宜配置1面智能控制柜，每面智能控制柜内包含双套合并单元、智能终端等设备，宜保留模拟控制面板。 3）对于gis 设备，智能控制柜与gis 汇控柜应一体化设计，智能控制柜与gis 本体间可采用航空插头连接。,3.4 变电站自动化系统,(6）设备配置原则 c) 过程层设备-智能控制柜,3.4 变电站自动化系统,(6）设备配置原则 d) 网络通信设备 1） 站控层网络交换机。站控层宜冗余配置2 台中心交换机，每台交换机端口数量应满足应用需求。 2） 间隔层网络交换机。间隔层侧二次设备室网络交换机宜按照设备室或按电压等级配置，交换机端口数量宜满足应用需求。,3.4 变电站自动化系统,(6）设备配置原则 c) 网络通信设备 3） 过程层网络交换机。当保护、测控装置集中布置时，220kv 宜每间隔配置2 台过程层交换机，110（66）kv 宜每两个间隔配置2 台过程层交换机，交换机与保护测控共同组柜。,3.4 变电站自动化系统,(6）设备配置原则 c) 网络通信设备 4) 当间隔层保护、测控装置下放布置时，220、110（66）kv 宜每间隔配置2 台过程层交换机，交换机布置于各间隔智能控制柜。特别地，当间隔层保护、测控装置下放布置，110（66）kv 间隔数量较多时，经技术经济比较后110（66）kv 可不设置间隔内过程层交换机，间隔内同一智能控制柜中的过程层、间隔层设备间sv、goose报文采用点对点方式连接，跨间隔间goose通信通过过程层中心交换机完成。,3.4 变电站自动化系统,(6）设备配置原则 c) 网络通信设备 5)220、110（66）kv 电压等级应根据规模配置过程层中心交换机，过程层中心交换机可与母线保护共同组柜，也可单独组柜。 6)每台交换机的光纤接入数量不宜超过16 对，每个虚拟网均应预留12备用端口。 7)任意两台智能电子设备之间的数据传输路由不应超过4 个交换机。 8)任意两台主变压器智能电子设备不宜接入同一台交换机。,3.4 变电站自动化系统,(1）220kv主变保护 1） 220kv 主变压器电量保护按双重化配置。 2） 主变压器保护直接采样，直接跳各侧断路器；主变压器保护跳母联、分段断路器及闭锁备自投、启动失灵等可采用goose 网络传输。 3） 非电量保护采用就地直接电缆跳闸。 4） 配置非电量保护装置1 台，就地布置于主变压器场地智能控制柜。,3.5 元件保护,(2）35kv及以下电压等级间隔保护 1） 采用保护、测控、计量多合一装置，按间隔单套配置。 2） 当采用开关柜方式时，保护装置安装于开关柜内，采用常规互感器。,3.5 元件保护,系统应具有监视交流电源进线断路器、交流电源母联断路器、直流电源交流进线断路器、充电装置输出断路器、蓄