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江苏省电力设计院引领智能变电站技术进步
点击次数:3124次 更新时间:2014-1-2 【关闭】
 

 

能变电站的技术革新是一场没有硝烟的“创新之战”。江苏省电力设计院(下称“江苏院”)以先进的设计理念、精湛的设计水平,在智能变电站领域展现了强劲实力:国内首座新建220千伏智能变电站工程——220千伏西泾变电站,受到国家电网公司领导的高度赞赏,“西泾变电站的新技术、新功能和先进设施的应用达到了国内领先水平,真正实现了‘智’的跨越,为国家电网系统打造了智能变电站的样板”;国内第一个“两型一化”试点和无人值班创新工程——500千伏惠泉变电站,荣获2008年度电力行业优秀设计一等奖和中国电力科学技术进步三等奖;国网公司首座全寿命周期示范工程——500千伏安庆变电站,设计突破传统设计理念,荣获2010年度电力行业优秀设计一等奖。

截至目前,在国家电网公司组织的全部5500千伏变电站设计竞赛中,江苏院已取得了三个第一名。

220千伏西泾变电站

电站位于无锡市惠山区前州工业园,规划用地紧张,站址选择交通便利,进站道路短。江苏院结合智能化和紧凑布置的要求,对220kV110kV均采用智能化GIS组合电器,10kV采用开关柜,均为户内布置;主变压器为户外布置。全站布置紧凑,电站共使用了全光纤电子式互感器66台、高压设备状态监测传感器233个、物联网无线射频传感器385个、过程层交换机42台、通信光缆16公里,但围墙内占地面积仅10亩,

本工程为国内首座220kV新建智能变电站试点工程,在智能一次设备、全光纤电子式互感器、状态监测系统、二次系统集成与网络化、物联网智能辅助控制系统、计量系统对比验证系统、高级应用等方面的多项新技术均为国内首次试点应用,其技术先进性、所产生的科技成果居国内领先水平。设计过程中共申报专利15项(10项已授权),其中发明专利9项、实用新型专利6项,在行业内处于领先地位。

1)一次设备智能化

智能一次设备采用“高压设备+传感器+智能组件”方案实现。传感器与高压设备一体化设计安装,运行可靠、外形美观;智能组件就地布置于智能控制柜。

首次在220kV110kV 和主变三侧大规模采用全光纤电子式电流互感器,全面提高电流数据测量品质,节省大量有色金属消耗,OCT创新采用GIS气管外(220kV)和法兰盘安装方式(110kV)。

根据运行需求,配置了主变油中溶解气体/微水/油温、GIS的局部放电/ SF6气体密度/SF6气体水分/断路器工作特性、避雷器的泄漏电流/放电次数的在线监测。实现了全站大规模、多参量在线监测系统后台系统整合和远程应用(主站端),为实现设备状态检修提供了依据。

2)二次设备数字化与集成优化

实现二次设备信息交互数字化、网络化,并根据传输可靠性、共享化的要求设计建立了国内形式最全的过程层网络拓扑结构。220kV、主变三侧过程层采样值采用直采方式,跳闸采用直跳+网跳方式,保证系统工作可靠性;110kV过程层网络采用采样值、GOOSEIEEE 1588三网合一,实现数据传输的数字化、网络化、共享化。10kV不设独立的过程层网络。

对二次设备装置进行整合,组柜方案进行优化。全站各电压等级采用保护测控一体化装置,不设独立保护及故障信息子站(功能利用自动化系统实现),节省装置20台。

全站采用IEC61850标准统一建模,利用光纤实现二次装置互联互通,实现各类装置信息交互数字化、标准化,节省大量控制电缆。

根据运行需求定制自动化系统高级功能,实现顺序控制、智能告警、分布式状态估计、取代功能等高级应用,为生产运行提供辅助决策服务,提高了运行效率。

首次建立了数字式计量系统与常规计量系统对比验证系统,在实际工况中验证两者间长期运行中各种外部条件下的精度偏差,为电子式互感器的进一步推广应用提供指导数据。

3)环保、节能、节材、节地

主变压器采用排油充氮灭火装置,节约水资源同时满足安全运行的要求。按照“两型一化”导则,主变场地铺碎石处理,减少日常维护成本和资源。

本工程应用“绿色照明”理念,针对具体场所配置相应节能灯具,提高照明质量的同时减少电能损耗,打造“低碳、环保”变电站。

主变选用自冷变压器,噪声水平控制在60分贝,同时位于两栋配电装置楼之间,变电站外的噪声水平进一步降低,环境友好。

接地网采用铜质材料,设计时严格按照远景系统最大短路电流进行接地体截面选择计算,经过详细分析,全寿命期内成本最优。

首次在变电站利用“物联网”技术建立传感测控网络,实现图像监视、安全警卫、火灾报警、主变消防、采暖通风、给排水、SF6泄漏监测、运行温度监测等辅助系统的集成应用和联动控制,并设置智能通风系统,提高运行自动化水平,同时减少运行能耗。

采用交流、直流、UPS、通信电源一体化电源系统,统一设计、生产,建立电源系统统一监控平台,同时节省了设备、材料配置。

各间隔二次设备均下放布置于配电装置现场的智能控制柜。优化全站组屏方案和电缆敷设方案,在备用数量与常规方案相当的条件下,屏位相比常规方案总体节省度达44%,全站控制电缆16km,光缆15.6km,总量较标准化方案节省70%。电缆沟支架材料用量也大大节省。

结合新设备、新技术的使用,对布置和土建进行了优化,站区围墙内用地面积较标准化方案节省435m2220kV 110kV GIS楼建筑面积较标准化方案节省666m2,充分贯彻了国网公司提倡的资源节约、环境友好、工业化设计理念。

  2013年的500千伏标准配送式智能变电站设计竞赛以“全寿命周期”、“两型一化”(环境友好型、资源节约型、 工业化)、“智能化”、“标准配送”、“无人值守”等创新设计为主题,为各家设计企业提出了新课题。500千伏龙城(太原南)智能变电站工程是建设智能变电站的标杆项目,参赛的设计单位以它为依托工程,来完成“命题作文”。

从开标到截标,江苏院在短短半个月时间内,严格按照设计原则和专项要求,掐准智能变电站技术发展的脉搏,拿出了一份“安全可靠、节约环保、功能集成、配置优化、工艺一流”的智能变电站设计方案,在26家区域及省级设计单位中,突出重围,凭借综合评分第一中标该项目的工程设计。

与传统变电站相比,该电站设计具有两大飞跃:一是在土建过程中采用全预制装配结构建筑模式,摒弃了传统的现场“湿作业”施工,从而实现绿色节能环保;二是通过工厂生产预制、现场装配安装两个阶段建设,不仅减少了现场调试、安装的工作量,缩短了施工周期,也避免了二次接线的人为错误。围绕标准配送的要求,遵循“安全性、实用性、通用性、经济性”的原则,江苏院进一步优化了电气总平面布置,采用建构筑物构件工厂化加工、预制舱室二次组合设备、二次接线“即插即用”等设计方案,专题论证了二次设备组屏及布置、屏柜结构及尺寸等具体内容,方案清晰、论证合理。

设计的另一大亮点是“无人值守”,较之前的“无人值班”更强调“调控一体、运维一体”。江苏院深入研究了无人值守智能变电站的功能定位与关键技术,在计算机监控系统功能配置、视频监视系统、安全警卫系统、火灾警报系统及网络传输等提出了具体的方案设计,以实现变电站的远程综合监控管理。

江苏省电力设计院  郑攀 刘琳