数字化变电站研究设计QC-08327发布.ppt

1 衷心感谢各位领导和专家评审指正 2 发布单位 河北省电力勘测设计研究院小组名称 数字化变电站QC小组发布人 张志鹏发布日期 二零零八年三月 数字化变电站研究设计 成果报告 一 小组概况 小组登记 小组成员 当前的变电站均采用综合自动化系统 系统采用 两层一网 结构 站控层 间隔层 站控层网络 二 选择课题 1课题背景 常规的综合自动化系统特点 实现了信息处理的数字化 实现了从站控层到间隔层信息输出 传输的数字化 一次 二次设备之间仍采用电气回路连接 变电站自动化的发展趋势 数字化变电站 随着电子式互感器 智能化开关 状态在线检测等技术的日趋成熟及高速网络在实时系统中的应用 标准的通信协议IEC61850的颁布 信息采集 传输 处理和输出过程全数字化的变电站将成为自动化技术发展的必然趋势 设备智能化 包括智能一次设备 电子式互感器 数字化二次设备 通信网络化 智能设备之间采用计算机高速网络通信 模型和通信协议统一化运行管理自动化理想目标 同一个世界 同一个标准 智能一次 二次设备可在网络上实现 即插即用 数字化变电站特点 数字化变电站系统结构 三层两网 站控层 间隔层 过程层 站控层网络和过程层网络 数字化变电站工程实践 技术的发展 使数字化变电站的建设已经走向工程实践阶段 河北省电力公司已将河北南网的数字化变电站建设项目列入公司 十一五 科技发展规划中 确定石家庄富村110kV变电站作为河北南网第一个数字化变电站的示范项目 由河北省电力勘测设计研究院承担研究和设计工作 计划2007年12月底投运 富村110kV变电站一期工程建设2台50MVA三卷变压器 2回110kV出线 6回35kV出线及20回10kV出线 上级要求 选择课题 常规综自系统不能满足数字化变电站要求 数字化变电站技术基础基本具备 2选题理由 河北省电力公司确定将富村站作为数字化变电站试点工程 并列为科技项目 没有过程层 数字化程度低 对象建模的差异导致互操作性不够 信息难以共享 难以适应难以技术的发展 二次接线复杂 控制电缆用量大 不利于可持续性发展 智能一次设备已被逐步采用 电子式互感器的已进入实用阶段 光纤通信及以太网技术已被普遍采用无缝通信体系IEC61850基本完成 国内已有数字化变电站的试点工程 数字化变电站研究设计 三 设定目标 国内目前已投运了两座数字化变电站 云南翠峰110kV变电站和内蒙古杜尔伯特220kV变电站 建设模式基本相同 1提出目标 1 1数字化变电站架构研究设计目标 调查分析 调查分析 调查分析 云南翠峰110kV变电站具有较高的数字化水平 基本实现了信号的传输 处理的数字化及电流电压采集的数字化 但明显存在以下不足 1 控制命令的输出 开关量的采集和输出没有数字化 仍采用常规电气回路 2 计算机监控系统没有基于IEC61850通信协议构建 间隔层设备的互操作性较差 IEC61850的重要特色 GOOSE服务没有得到应用 根据以上调查分析 小组制定了第一个目标 完成数字化变电站架构研究 设计出基于IEC61850通信协议构建的 信息采集 传输 处理 输出过程全部数字化的变电站 实现数字化变电站的技术创新 制定目标 河北省电力公司110kV变电站典型设计中控制电缆用量统计如下 1 2降低变电站控制电缆用量目标 调查分析 220kV变电站典型设计中控制电缆约需50千米 2台主变 数字化变电站中大量采用光纤和网线作为信息交换的介质 控制电缆用量将明显降低 小组制定了第二个目标 制定目标 12000 8000 富村站控制电缆用量较典型设计降低33 3 即控制电缆用量降低至8000米以内 根据河北省电力公司的投运计划 小组制定了第三个目标 2007年10月中旬前完成富村站的施工图设计工作 做好工代服务 保障工程顺利投运 1 3设计进度目标 2目标可行性分析 四 提出方案并确定最佳方案 1数字化变电站术语解释 IEC61850国际电工委员会TC57制定的 变电站通信网络和系统 系列标准 是基于通用网络通信平台的变电站自动化系统唯一国际标准 IEC61850 9 1IEC61850通信协议的一部分 适用于单向多路点对点通信传输电流电压采样值 IEC61850 9 2IEC61850通信协议的一部分 适用于通过以太网络以多播的方式传输电流电压采样值 GOOSE 通用面向对象的变电站事件 是IEC61850的服务之一 也是IEC61850的精华所在 提供了网络通讯条件下快速信息传输和交换的手段 GOOSE服务允许高速传送跳合闸等开关量信号 2提出方案 数字化变电站架构设计 网络结构设计 智能设备选择 通信规约选择 2 1智能设备选择 智能设备 网络化的二次设备 智能开关 电子式互感器 选择1 理想的智能开关 选择2 传统开关 智能终端 选择1 无源电子式互感器 选择2 有源电子式互感器 无需选择 2 1 1智能开关选择分析 2 1 2电子式互感器选择分析 2 2通信规约选择 网络通信规约 站控层网络规约 过程层网络规约 选择1 IEC61850 选择1 IEC61850 选择2 网络化的103 选择2 IEC60044 8 2 2 1站控层网络规约的选择分析 2 2 2过程层网络规约的选择分析 2 3网络结构设计 网络结构设计 站控层网络方案 过程层网络方案 单星以太网 选择1 完全基于点对点技术 选择2 点对点技术 GOOSE服务 选择3 过程总线方式 选择1 完全基于点对点技术 多路点对点光纤跳闸输出 选择2 点对点技术 GOOSE服务 多路点对点光纤跳闸输出取消 选择3 过程总线方式 三种网络方案的对比分析 3确定最佳方案 数字化变电站架构设计 站控层网络方案 智能设备选择 站控层网络规约 传统开关 智能终端 有源式电子互感器 网络化的二次设备 IEC61850规约 过程层网络规约 IEC61850 IEC60044 星型以太网 过程层网络方案 点对点技术 GOOSE 通信规约选择 网络结构设计 电子式互感器 智能开关 五 制定对策 对策表 六 对策实施 1调研2006年10月初 QC小组成员林榕 张志鹏到国内生产数字化变电站设备的主要厂家 国电南京自动化股份有限公司及南京南瑞继保电气有限公司进行了调研 然后到国内的第一个数字化变电站 云南曲靖翠峰110kV变电站进行了实地考察 通过调研和考察 获得了宝贵的信息和直观认识 实施一 确定架构设计总体方案 翠峰变电站外观 2编写技术方案专题报告2006年11月初 由张志鹏起草 林榕审核的富村110kV变电站数字化技术方案专题报告完成 2006年11月中旬 河北省电力公司组织基建处 保护处 自动化处 生计处 营销处及石家庄供电公司相关部门的领导和专家在河北省电力招待处进行了富村站数字化技术方案评审 实施一 确定架构设计总体方案 经过认证讨论 领导和专家一致通过了设计院推荐的最佳设计方案 评审结果写在河北省电力公司基建 2006 41号文件 富村110kV数字化变电站设计技术方案研讨会议纪要 中 实施二 进行设备招标 1编写技术规范书2007年2月3日 由张志鹏负责编写了富村110kV数字化变电站自动化系统技术规范书 2招标订货2007年3月初 河北华瑞电力物资公司组织完成了招标工作 确定了供货厂家 国电南京自动化股份有限公司 3签订技术协议2007年3月31日 省电力公司 省设计院 石家庄供电公司及厂家有关专业人员签订了技术协议 设计院代表为张志鹏 技术协议书 实施三 进行具体实施方案研究 1召开设计联络会2007年7月22日 在南京召开了富村110kV数字化变电站设计联络会 河北省电力公司自动化处 省设计院 石家庄供电公司相关领导和专业人员参加了会议 设计院代表为张志鹏 2确定实施细则根据设计联络会的讨论结果 确定了实施细则 主要如下 1 主变保护 测控双重化配置 保护与测控采用一体化设计 测控数据双重化 在变电站端进行处理 用一组数据上传调度端 2 主变非电量保护采用就地跳闸方式 并通过主变本体智能终端直接上送给站控层 3 主变过负荷联切跳闸按照轮次发GOOSE报文 GOOSE报文中含有轮次的信息 各间隔智能终端收到GOOSE报文后根据预设的轮次确定是否跳闸 实施四 进行施工图设计 1编制卷册设计计划 实施四 进行施工图设计 2工代服务本站为河北省第一个数字化变电站 新技术大量应用给施工方也带来了不少难题 QC小组派成员密切跟踪施工进程 到现场做好工代服务 保障了工程的顺利实施 2007年10月8日 富村站施工图设计工作全部完成 出版后施工图设计目录如下图 七 效果检查 目标一 完成数字化变电站架构研究 设计出基于IEC61850通信协议构建的 信息采集 传输 处理 输出过程全部数字化的变电站 实现数字化变电站的技术创新 目标一实现 配置微机型二次设备 信息处理实现数字化 采用电子式互感器 采样信息的采集 传输实现数字化 配置智能终端 开关量的采集 传输实现数字化 保护输出数字编码信息 控制命令 开关量的输出实现数字化 采用IEC61850监控系统 规约和模型标准化 1目标检查 目标二 富村站控制电缆用量较典型设计降低33 3 至8000米以内 目标二实现 7872 12000 目标二实现 富村站的施工图设计工作于2007年10月8日全面完成 变电站于2007年12月28日顺利投运 满足了省公司的要求 目标三 2007年10月中旬前完成富村站的施工图设计工作 做好工代服务 保障工程顺利投运 目标三实现 现场照片 富村站投运现场 富村站大门 保护测控及合并器柜 电子式互感器 保护柜后的光缆接线 保护装置的光纤接线 富村站与常规综自站保护柜后接线对比 富村站柜后接线 综自站柜后接线 2效益确认 富村站实现了数字化变电站的技术创新 河北省第一座数字化变电站 全国第一座全数字化变电站 富村站具有以下技术优点 提高了变电站信息共享和自动化水平提高变电站运行的可靠性简化了二次设备装置的结构摆脱了电磁兼容的难题完全不受负载影响 消除了测量数据传输过程中的系统误差简化了二次系统的试验 2 1技术效益 降低了控制电缆用量 体现了一定的经济效益在目标二检查中可看出 富村站较典型设计控制电缆用量降低了4128米 控制电缆投资为2 5万元 千米 本站控制电缆投资较典设降低了10 32万元 IEC61850自动化系统具有良好的互操作性和长期稳定性 降低了改建 扩建的系统升级 调试成本 保护了用户的投资 2 2经济效益 通过富村站的研究设计 QC小组成员跟踪 掌握了数字化变电站的最新技术 培养了骨干设计人才 2 3人才效益 2 4社会效益 电子式互感器的应用体现了环保 节能 以人为本的理念 降低了有色金属消耗 有利于社会的可持续性发展 八 巩固措施及标准化 1讨论编制了运行规程 2007年11月20日 QC小组成员代表张志鹏与石家庄供电公司 高邑供电公司一起讨论编制了 110kV富村变电站现场运行规程 版本号 1 0 由高邑供电公司发布 2007年12月26日实施 保证了富村站投运后的顺利运行 运行规程 2编制了数字化变电站研究设计总结 2007年12月28日变电站投运后 小组成员立即进行了讨论总结 并编制了 数字化变电站研究设计总结 作为以后数字化变电站设计的参考 设计总结 设计总结内容 九