青島午山智能化改造方案解讀(鄭州)

220kV午山變電站智能化改造方案山東電力集團(tuán)公司青島供電公司于立濤午山變電站220kV系統(tǒng)為室內(nèi)GIS組合電器，雙母線接線方式。220kV進(jìn)線3回，220kV主變2臺，220kV/35kV，容量均為150MVA。35kV系統(tǒng)為室內(nèi)開關(guān)柜，單母線分段接線，接地方式為經(jīng)小電阻接地。本期10回線路，2個(gè)電容器組，2個(gè)站用變。現(xiàn)狀-數(shù)字化變電站現(xiàn)狀-數(shù)字化變電站午山數(shù)字化變電站的典型特征：

午山數(shù)字化變電站分層構(gòu)建，分為過程層、間隔層和站控層，過程層采用了電子式互感器及GIS智能控制柜等新技術(shù)，間隔層與站控層間的通信采用IEC61850通信規(guī)范。山東午山220kV數(shù)字化變電站

全站220kV及35kV側(cè)均采用電子式互感器，配置南京南瑞繼保電氣有限公司的PCS-9250系列電子式電流電壓互感器。山東午山220kV數(shù)字化變電站午山站采用了GIS智能控制裝置（PCS-9821），實(shí)現(xiàn)了對室內(nèi)GIS的智能控制.裝置將二次測控功能與GIS就地匯控功能結(jié)合在一起，構(gòu)成智能開關(guān)功能，并可與間隔保護(hù)裝置一起組屏安放于GIS間隔旁，構(gòu)成保護(hù)及智能控制柜，實(shí)現(xiàn)面向間隔的保護(hù)、測控和GIS智能控制一體化。山東午山220kV數(shù)字化變電站GIS室內(nèi)的線路間隔有3面屏:--1面智能控制屏--2面雙重化配置的保護(hù)屏（每面屏含獨(dú)立的1套保護(hù)裝置和1個(gè)合并單元）。山東午山220kV數(shù)字化變電站改造原則本次智能化改造基于數(shù)字化的基礎(chǔ)，智能化改造的總體思路是積極實(shí)踐《智能變電站技術(shù)導(dǎo)則》中規(guī)定的智能化重點(diǎn)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)信息平臺一體化、運(yùn)行維護(hù)智能化、實(shí)現(xiàn)高級應(yīng)用、對輔助系統(tǒng)進(jìn)行智能化改造，充分體現(xiàn)智能變電站信息化、自動化和互動化的特征。午山站智能化改造后的預(yù)期目標(biāo)●在變電運(yùn)行方面：通過實(shí)現(xiàn)智能化高級應(yīng)用，如智能告警及分析決策、順序控制等，提高運(yùn)行管理的自動化程度，延長變電站巡視周期，減少維護(hù)工作量。變電站倒閘操作時(shí)間和停電時(shí)間大大縮減，工作效率得到提升，主要設(shè)備的使用周期得以延長?！裨跈z修方面：系統(tǒng)通過配置在線監(jiān)測技術(shù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)一次設(shè)備運(yùn)行中的缺陷，如絕緣、泄露、油溫、氣體等，為綜合判定設(shè)備的檢修狀況提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。減少突發(fā)性事故，延長設(shè)備運(yùn)行壽命，最終提高供電的可靠性、經(jīng)濟(jì)性和安全性?！裨谥悄茉O(shè)備應(yīng)用方面：配置功能高度集成的智能組件，與一次設(shè)備組成有機(jī)結(jié)合體，實(shí)現(xiàn)高壓設(shè)備智能化?！裨谶\(yùn)行管理方面：通過輔助設(shè)備智能化改造，實(shí)現(xiàn)變電站運(yùn)行環(huán)境與智能巡檢的有效結(jié)合，具備變電站設(shè)備運(yùn)行溫度、濕度等環(huán)境定時(shí)檢測功能，實(shí)現(xiàn)空調(diào)、風(fēng)機(jī)、加熱器的遠(yuǎn)程控制與溫濕度控制器的智能聯(lián)動，優(yōu)化變電站管理。午山站智能化改造后的預(yù)期目標(biāo)在設(shè)計(jì)方面:通過建立一體化信息平臺，實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)包的快速高效接入、存儲與檢索。將在線監(jiān)測、保護(hù)、測控、通信、計(jì)量、直流輔助系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測、視頻、安防、環(huán)境參量等數(shù)據(jù)的模型標(biāo)準(zhǔn)化，保證基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的完整性及一致性，建立統(tǒng)一的全景數(shù)據(jù)處理平臺，同時(shí)供站控層各子系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范化信息訪問以及主站上送。在標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)方面：本試點(diǎn)項(xiàng)目通過統(tǒng)一建模、高級應(yīng)用、智能組件、狀態(tài)監(jiān)測、純光纖式互感器、輔助設(shè)備智能化、站用電源一體化設(shè)計(jì)，為智能變電站的改造打下良好的標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)基礎(chǔ).智能化改造的各個(gè)主要環(huán)節(jié)

電氣一次部分：

（1）220kV黃埠嶺線純光學(xué)電流互感器

（2）高壓設(shè)備智能化

#1、#2變壓器智能組件柜

220kVGIS斷路器智能組件柜

（3）避雷器遠(yuǎn)傳

（4）變電站運(yùn)行環(huán)境監(jiān)控

（5）智能巡檢系統(tǒng)及其巡視軌道電氣二次部分：

（1）220kV黃埠嶺線純光學(xué)電流互感器配套的二次設(shè)備

（2）新后臺監(jiān)控系統(tǒng)高級應(yīng)用功能

（3）智能變電站一體化平臺系統(tǒng)

（4）#1#2變壓器的高壓斷路器選相分合閘

（5）一體化電源220kV黃埠嶺線純光學(xué)電流互感器經(jīng)向阿海琺、許繼、南瑞航天、南瑞繼保等多家廠家調(diào)研，本著不改動GIS本體的原則，掛網(wǎng)光互感器采用在GIS出線套管底部纏繞的方案。9高壓設(shè)備智能化本期改造范圍為變壓器、斷路器及避雷器。智能設(shè)備有以下三種主要實(shí)現(xiàn)方式：（1）一次設(shè)備機(jī)構(gòu)+智能單元+監(jiān)測單元；（2）一次設(shè)備機(jī)構(gòu)+集成智能組件（智能單元兼監(jiān)測單元）；（3）一次設(shè)備機(jī)構(gòu)本體內(nèi)嵌集成智能組件（智能單元和監(jiān)測單元）。本工程為智能變電站改造試點(diǎn)工程，技術(shù)上既要適當(dāng)超前又要具有可行性，因此采用集成智能組件實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備的智能化。高壓設(shè)備智能化對于本工程變壓器、GIS智能組件測量、控制部分改造的原則為：采用本期改造后的控制功能，取消原有控制；原有測量改接入新的智能組件，沒有的測量參數(shù)新配置傳感器。智能組件采取1+1模式，即保護(hù)獨(dú)立于智能組件。9主變壓器智能化改造方案每臺主變壓器就地安裝智能柜二面，智能柜一安裝主變壓器油中氣體監(jiān)測、鐵心接地電流監(jiān)測、套管電容、介質(zhì)損耗監(jiān)測等智能電子裝置（IED）；智能柜二安裝集合了主變壓器測量、控制、非電量功能的綜合智能組件。兩面柜通過光纖連接，通過站內(nèi)原有雙光纖環(huán)網(wǎng)接入站內(nèi)一體化平臺。主變壓器智能化改造測量項(xiàng)目表

序號測量參量采樣方法應(yīng)用技術(shù)要求接入形式1主油箱油面溫度Pt100過熱、冷卻裝置異常1℃(不確定度)本體端子箱2氣體繼電器節(jié)點(diǎn)信息氣體繼電器輕瓦斯氣體繼電器重瓦斯內(nèi)部嚴(yán)重放電、短路0差錯(cuò)本體端子箱3壓力釋放器狀態(tài)信號繼電器內(nèi)部嚴(yán)重放電、短路0差錯(cuò)本體端子箱4主油箱油位油位計(jì)上限、下限1cm(不確定度)新增遠(yuǎn)傳油位計(jì)5分接開關(guān)油箱油位油位計(jì)上限、下限1cm(不確定度)新增遠(yuǎn)傳油位計(jì)6風(fēng)扇電機(jī)電流、電壓電流、電壓傳感器風(fēng)扇及風(fēng)扇電機(jī)狀態(tài)1.5%(不確定度)主變本體散熱器7油流繼電器信號繼電器油泵異常指示0差錯(cuò)主油路8有載分接開關(guān)電源電壓電壓傳感器操動電源狀態(tài)1.5%(不確定度)有載調(diào)壓操作箱9有載分接開關(guān)切換次數(shù)繼電器機(jī)械壽命0誤差有載調(diào)壓操作箱10有載分接開關(guān)當(dāng)前分接位置繼電器狀態(tài)量0差錯(cuò)有載調(diào)壓操作箱11各側(cè)負(fù)荷電流及中性點(diǎn)電流小電流傳感器保護(hù)、狀態(tài)感知符合設(shè)計(jì)要求本體端子箱

220kV午山變電站主變壓器智能化改造控制項(xiàng)目表序號智能化項(xiàng)目技術(shù)要求接入形式1冷卻系統(tǒng)對已運(yùn)行變壓器，可由控制器就地自主控制，亦可由智能組件通過控制器控制。主變本體風(fēng)扇2有載分接開關(guān)對已運(yùn)行變壓器，可由控制器就地自主控制，亦可由智能組件通過控制器控制。有載調(diào)壓操作箱220kV午山變電站變壓器智能化改造監(jiān)測項(xiàng)目表序號監(jiān)測項(xiàng)目技術(shù)要求安裝形式1油中溶解氣體酌情選擇電化學(xué)法、色譜法、光譜法等技術(shù)，滿足智能組件狀態(tài)可視化的基本要求。就地安裝離線式油中氣體監(jiān)測裝置，主變本體取油口取樣。2油中含水量3氣體聚集量（輕瓦斯）10ml（不確定度）4鐵心接地電流2.5%（不確定度）穿心CT5電容式套管電容量0.5%（不確定度）套管末屏取信號6套管介質(zhì)損耗因數(shù)0.001（不確定度）套管末屏取信號7局放500pc～10000pc鐵芯接地主變壓器智能化改造方案9220kVGIS改造方案午山變電站220kV配電裝置測量、控制、保護(hù)裝置仍布置于原有保護(hù)柜、智能匯控柜內(nèi)，本期改造的間隔設(shè)置智能組件柜一面，柜內(nèi)安裝斷路器監(jiān)測、SF6監(jiān)測、避雷器監(jiān)測智能組件。

220kV配電裝置智能化改造監(jiān)測項(xiàng)目序號監(jiān)測項(xiàng)目技術(shù)要求采樣方法安裝形式1斷路器分合閘線圈電流波形分合閘線圈電流波形允許測量不確定度為1.5%（幅值）、1ms（時(shí)間）；分合閘時(shí)間允許測量不確定度為1ms。電流互感器智能匯控柜內(nèi)控制回路安裝2斷路器分合閘時(shí)間位移傳感器就地操作機(jī)構(gòu)箱內(nèi)安裝3斷路器儲能電機(jī)工作狀態(tài)斷路器儲能電機(jī)工作參量包括電機(jī)電流、電壓、工作時(shí)間，允許不確定度分別為1.5%、1.5%和5s/24h；對于液壓機(jī)構(gòu)，還應(yīng)統(tǒng)計(jì)儲能電機(jī)的啟動次數(shù)/24h、累計(jì)工作時(shí)間/24h等。行程開關(guān)電源回路安裝4SF6密度-0.1～0.9MPa；精度0.3～0.7MPa時(shí)1.5級，其余2.5級繼電器原有SF6密度繼電器5SF6微水50～1000ppm；測量精度7.3ppm±9.2%（讀數(shù)）ppm繼電器加裝SF6微水繼電器6工頻泄漏電流實(shí)時(shí)監(jiān)測泄漏電流傳感器原有設(shè)備加裝傳感器7動作次數(shù)記錄動作次數(shù)繼電器加裝繼電器9

避雷器遠(yuǎn)傳避雷器改造方案為對避雷器工頻泄露電流檢測及動作次數(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳，分別接入各自間隔的智能組件。實(shí)施方案為安裝氧化鋅避雷器在線監(jiān)測報(bào)警遠(yuǎn)傳系統(tǒng)9變電站運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)變電站運(yùn)行環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)環(huán)境監(jiān)控及控制消防圖像監(jiān)控門禁紅外對射溫度濕度浸水空調(diào)控制燈光控制風(fēng)機(jī)控制煙霧明火檢測相關(guān)設(shè)備控制現(xiàn)場圖像遠(yuǎn)程控制、告警聯(lián)動錄像、畫面切換NSS一體化信息平臺電纜溫度檢測電纜夾層電纜溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測變電站運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)1、安全防護(hù)子系統(tǒng)：阻止非法闖入，遇到警情立即告警。門禁：身份確認(rèn)，禁止無卡人員進(jìn)入；2、環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)：主要監(jiān)視變電站的環(huán)境溫度、濕度，以及浸水情況，必要的時(shí)候可以遠(yuǎn)程啟?？照{(diào)及風(fēng)機(jī)等設(shè)備。3、電纜溫度監(jiān)測子系統(tǒng)：主要監(jiān)視電纜夾層中的電纜溫度，當(dāng)發(fā)現(xiàn)溫度超過警戒值時(shí)立即告警，預(yù)防事故的發(fā)生。4、消防子系統(tǒng)：在重要的場合設(shè)置煙霧傳感器，將傳感器的信號接入到監(jiān)控系統(tǒng)中，一旦出現(xiàn)警情，系統(tǒng)自動告警。5、圖像監(jiān)控子系統(tǒng)：主要將變電站現(xiàn)場的各種設(shè)備運(yùn)行情況、現(xiàn)場環(huán)境情況通過遠(yuǎn)程圖像直觀的顯示出來，確保變電站的安全運(yùn)行,并與燈光進(jìn)行聯(lián)動。9智能巡檢機(jī)器人智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)，包含移動站系統(tǒng)和基站系統(tǒng)。移動站系統(tǒng)以四輪小車為載體，在巡視路線上鋪設(shè)磁條進(jìn)行導(dǎo)航，基站系統(tǒng)組屏安裝，放在220kV生產(chǎn)綜合樓繼電器室內(nèi)，數(shù)據(jù)經(jīng)過基站系統(tǒng)的分析處理后，通過智能接口機(jī)，接入NSS一體化信息平臺。在戶外220kV出線側(cè)新建2.4m*1.2m機(jī)器人充電室一間，提供220V電源，作為機(jī)器人移動站系統(tǒng)的充電點(diǎn)和待機(jī)?？奎c(diǎn)。巡視內(nèi)容智能機(jī)器人攜帶紅外監(jiān)測和可見光監(jiān)測設(shè)備，負(fù)責(zé)監(jiān)測主變區(qū)、220kV進(jìn)出線等區(qū)域所有設(shè)備本體及接頭的發(fā)熱、外觀異常（破損、異物、油污等）、刀閘分合狀態(tài)、儀表讀數(shù)等。智能巡檢機(jī)器人導(dǎo)航方式雖然磁導(dǎo)航的施工工作量較大，路線擴(kuò)展不方便，但它具有極高的可靠性、抗電磁干擾能力和室外環(huán)境適應(yīng)性，因此，從實(shí)用性角度，本站智能機(jī)器人采用磁導(dǎo)航＋RFID的導(dǎo)航定位方式。9220kV黃埠嶺線純光學(xué)電流互感器配套的二次設(shè)備9監(jiān)控系統(tǒng)后臺高級應(yīng)用方案

目前午山變電站告警信息的分層分類、順序控制有了一定的應(yīng)用和嘗試，但變電站高級應(yīng)用的智能化程度還不夠，仍需對變電站內(nèi)數(shù)據(jù)進(jìn)一步的挖掘、分析，以實(shí)現(xiàn)智能告警、事故綜合分析決策等高級應(yīng)用功能。根據(jù)青島午山變電站的系統(tǒng)情況，增加一臺NSS201子站控制器設(shè)備和一臺NSS100當(dāng)?shù)乇O(jiān)控設(shè)備，兩臺設(shè)備均統(tǒng)一采用一體化信息平臺，互為冗余備用實(shí)施以下的主要高級應(yīng)用如下：順控控制;智能告警及分析決策;設(shè)備位置狀態(tài)可視化;網(wǎng)絡(luò)記錄分析系統(tǒng)。智能變電站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)9智能變電站一體化平臺設(shè)計(jì)方案本期改造工程實(shí)現(xiàn)集SCADA、通信、保護(hù)信息管理、在線監(jiān)測等信息于一體的信息平臺，并在一體化信息平臺的基礎(chǔ)上，構(gòu)建當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)順序控制、設(shè)備狀態(tài)可視化、智能告警及分析決策等高級應(yīng)用。改造規(guī)模為保持現(xiàn)有午山站當(dāng)?shù)乇O(jiān)控后臺設(shè)備不變，另外增加兩臺一體化信息平臺設(shè)備，接入站內(nèi)間隔層智能設(shè)備，實(shí)現(xiàn)智能化應(yīng)用。接入的智能設(shè)備包括在線監(jiān)測系統(tǒng)、變電站運(yùn)行環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、一體化站用電源系統(tǒng)、變電站智能巡檢系統(tǒng)等。根據(jù)電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)的相關(guān)要求，本站二次系統(tǒng)進(jìn)行如下安全分區(qū)：將監(jiān)控系統(tǒng)、五防系統(tǒng)、繼電保護(hù)、一體化站用電源系統(tǒng)置于控制區(qū)；將故障錄波裝置、電能量遠(yuǎn)方終端置于非控制區(qū)；將在線監(jiān)測系統(tǒng)、變電站運(yùn)行環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、變電站智能巡檢系統(tǒng)置于管理信息大區(qū)。9斷路器選相分合閘技術(shù)應(yīng)用通過一定的手段使斷路器動、靜觸頭在系統(tǒng)電壓波形的指定相角處分合，使得空載變壓器、電容器組等電力設(shè)備在對自身和系統(tǒng)沖擊最小的情況下投切入電力系統(tǒng)。斷路器選相分合閘技術(shù)應(yīng)用本期智能改造在#1、#2主變220kV側(cè)分別安裝斷路器選相分合閘裝置一臺，安裝在GIS主變間隔斷路器智能匯控柜內(nèi)。斷路器選相分合閘裝置的電流信號取自主變220kV側(cè)GIS的常規(guī)互感器；電壓信號取自母線電壓互感器的計(jì)量繞組，為模擬量回路。9一體化電源及在線監(jiān)測系統(tǒng)

一體化電源集成系統(tǒng)在電氣方面主要由直流系統(tǒng)，交流系統(tǒng),逆變電源系統(tǒng),通信電源系統(tǒng)四個(gè)分系統(tǒng)組成。一體化電源系統(tǒng)在功能上由各種模塊組成，包括：（1）一體化監(jiān)控模塊。（2）交流分系統(tǒng)。（3）直流分系統(tǒng)。（4）逆變電源分系統(tǒng)。（5）通信電源分系統(tǒng)。設(shè)備改造停電計(jì)劃1）間隔層停電時(shí)間兩個(gè)主變本體及220kV試點(diǎn)間隔的智能組件設(shè)備信號對點(diǎn)及試驗(yàn)需要按每間隔停電2天進(jìn)行。2）在線監(jiān)測系統(tǒng)停電時(shí)間每個(gè)各間隔安裝斷路器狀態(tài)監(jiān)測傳感器（包含SF6氣密及微水監(jiān)測）、避雷器監(jiān)測傳感器裝置時(shí)需停電1天，各間隔分步停電進(jìn)行，6個(gè)間隔小計(jì)停電6天。每臺主變套管監(jiān)測安裝套管監(jiān)測傳感器時(shí)需停電1天，主變區(qū)小計(jì)停電2天。局部放電、紅外熱像、油氣含量監(jiān)測傳感器安裝時(shí)無需停電即可安裝。各類監(jiān)測IED、智能組件安裝無需停電。3）站控層停電要求站控層系統(tǒng)主要是基于一體化信息平臺的當(dāng)?shù)睾笈_和子站控制器，兩者互為備用。系統(tǒng)數(shù)據(jù)建模應(yīng)在工廠調(diào)試時(shí)完成，與其它系統(tǒng)如環(huán)境檢測、智能巡檢等接口數(shù)據(jù)及接口功能調(diào)試也應(yīng)在工廠調(diào)試時(shí)完成，現(xiàn)場調(diào)試主要是現(xiàn)場實(shí)際信號對點(diǎn)，該項(xiàng)工作應(yīng)結(jié)合間隔層智能組件與在線監(jiān)測系統(tǒng)的停電計(jì)劃進(jìn)行，不需要單獨(dú)停電。智能化改造需要注意的問題1、220kV午山變改造工程主要涉及一次設(shè)備與輔助