220kV變電站電氣一次初步設(shè)計(jì),kv,變電站,電氣,一次,初步設(shè)計(jì) 華 北 電 力 大 學(xué) 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）附 件 外 文 文 獻(xiàn) 翻 譯 學(xué) 號(hào)： 071901010706 姓 名： 侯健 所在系別： 電力工程系 專業(yè)班級(jí)： 電氣07K6 指導(dǎo)教師： 胡永強(qiáng) 原文標(biāo)題： NEW INTELLIGENT FEATURES DURING REFURBISHMENT OF SUBSTATIONS 2011年 6 月 20 日 變電站改進(jìn)期間的新型智能特征 Maarten VAN RIET NUON Technical Projects & Consultancy -The Netherlands Maarten.van.Riet@Nuon.com Frans PROVOOST Eindhoven University of Technology - The Netherlands F.Provoost@Tue.nl Frans VAN ERP NUON Technical Projects & Consultancy -The Netherlands Frans.vau.Erp@Nuon.com 摘要： 變電站改進(jìn)期間是安裝新的功能和實(shí)現(xiàn)新的思路的好時(shí)機(jī)。事實(shí)證明，等到改進(jìn)時(shí)做這些要比不經(jīng)過(guò)深思熟慮就更新要更合理。NUON正處在一個(gè)許多變電站要升級(jí)保護(hù)，控制和安裝新功能的重要時(shí)刻。我們的主要目標(biāo)是僅用幾十萬(wàn)歐元對(duì)老變電站應(yīng)用最新的工藝進(jìn)行升級(jí)更新。 為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，很多設(shè)備都要進(jìn)行整合。保護(hù)和控制系統(tǒng)的合并是一定的。但與此同時(shí)變電站需要一個(gè)單獨(dú)的保護(hù)箱和控制箱來(lái)服務(wù)多臺(tái)機(jī)組。 以一個(gè)簡(jiǎn)單的以太網(wǎng)總線實(shí)現(xiàn)超級(jí)快速跳閘的成功，預(yù)示著多個(gè)保護(hù)軟件設(shè)備整合到一臺(tái)計(jì)算機(jī)變得有可能。因此，我們的未來(lái)變電站正在變得越來(lái)越現(xiàn)實(shí)。 在過(guò)去的25年，大家都把注意力集中在我們從高壓自動(dòng)化中的受益。但我們的看法是，在這個(gè)時(shí)候，我們首先可以用到是低，中壓。在我們翻新150/10千伏變電站的試點(diǎn)項(xiàng)目中，我們不僅實(shí)現(xiàn)了保護(hù)和控制裝置的技術(shù)狀態(tài)，而且實(shí)現(xiàn)了對(duì)所有20個(gè)即將報(bào)廢的饋線的綜合電能質(zhì)量測(cè)量。此外，我們實(shí)現(xiàn)了中等電壓故障定位儀以不到100米和準(zhǔn)確性檢測(cè)兩相和三相短路故障，并以500米的精度檢測(cè)單相故障接地的接地軟網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于中壓變電室的距離，這樣的精度對(duì)于開始交換網(wǎng)絡(luò)的恢復(fù)是綽綽有余的。 在應(yīng)用可編程邏輯控制器（PLC）聯(lián)接中低壓網(wǎng)絡(luò)、對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息和控制處理的開發(fā)中，我們?nèi)〉昧艘欢ǖ某晒?。這不僅涉及我們和客戶的溝通，例如自動(dòng)抄表，也涉及到總網(wǎng)管理，變電站和低電壓之間的信息連接。 我們的目標(biāo)是在10年內(nèi)要建設(shè)全透明和簡(jiǎn)單的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)。最終，變電站自動(dòng)化翻新費(fèi)用要降低90%。 引言： NUON是荷蘭主要的能源供應(yīng)商，供應(yīng)五個(gè)省5萬(wàn)客戶煤氣、水、電等，包括首都阿姆斯特丹。 從150/110/50千伏(高壓)網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)約340中壓網(wǎng)絡(luò)(10千伏)。改進(jìn)這樣的變電站是增加新技術(shù)的好時(shí)機(jī)。從70年代初期開始，我們大力發(fā)展變電站高壓一側(cè)的自動(dòng)化。開放的電力市場(chǎng)、工業(yè)中不斷增多的脆弱的電力電子設(shè)備和用戶要求高質(zhì)量的電能供應(yīng)，特別是在斷路、電壓跌落，諧波和接地這些情況下。要滿足這些要求，中壓自動(dòng)化是必要的。由于有大量的饋線，中壓自動(dòng)化需要簡(jiǎn)單、廉價(jià)和智能標(biāo)準(zhǔn)的解決方案。在制造商沒有妥善解決的情況下，快速的信息技術(shù)發(fā)展要求有遠(yuǎn)見卓識(shí)的思想、觀念。新思想的最終狀態(tài)可以在試行中證明，可以在今后研究方向中以標(biāo)準(zhǔn)的解決方案實(shí)現(xiàn)翻新，NUON已在重大會(huì)議公布了幾個(gè)預(yù)想。所有的觀點(diǎn)表明，一切的一切，只有處理全面的解決方案將獲得成功。這時(shí)候的最終的目標(biāo)就是建立一個(gè)由智能測(cè)量?jī)x表組成的簡(jiǎn)單的智能自動(dòng)化系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)和智能集中系統(tǒng)相連通，原則上只包含2套計(jì)算系統(tǒng)。 一、中壓自動(dòng)化要求 對(duì)一個(gè)良好的工作體系的要求是要服從于運(yùn)營(yíng)商，客戶和管理的。客戶要求高可靠性，高標(biāo)準(zhǔn)和高質(zhì)量。這意味著，斷電故障的時(shí)間要盡可能的短。電能質(zhì)量方面要符合規(guī)定的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)。運(yùn)營(yíng)商需要盡快采取措施并獲得更多的數(shù)據(jù)從而監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的性能以及電網(wǎng)和對(duì)客戶的態(tài)度。管理始終要做到用最少的錢做最多的事。因此，綜合自動(dòng)化系統(tǒng)必須要滿足一下條件： 1. 在擾動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)中迅速反應(yīng)來(lái)保護(hù)和恢復(fù)； 2. 不斷監(jiān)測(cè)電能質(zhì)量，參數(shù)超標(biāo)時(shí)迅速警報(bào); 3. 變電站之間良好的溝通聯(lián)系，調(diào)度中心和其他部分的聯(lián)系； 4. EMC認(rèn)證解決方案； 5. 減少人為失誤的影響； 6. 簡(jiǎn)單的MML系統(tǒng)； 7. 從網(wǎng)絡(luò)上獲取在電網(wǎng)負(fù)荷以及中壓狀態(tài)更多的信息； 8. 模塊化和中央支持的軟件； 9. 減少今后網(wǎng)絡(luò)操作的投資和代價(jià)。 所有這些要求的形式為變電站自動(dòng)化調(diào)制解調(diào)器。 解決這一難題的困境與合作有部分“智能網(wǎng)絡(luò)”的荷蘭創(chuàng)新研究發(fā)展計(jì)劃（眼壓EMVT）[1]的亮點(diǎn)。這個(gè)方案（由荷蘭政府贊助）大幅的影響分散在大規(guī)模發(fā)電的穩(wěn)定性高低壓電網(wǎng)，配電設(shè)計(jì)的管理電網(wǎng)和控制方案的自主控制中壓電網(wǎng)。該項(xiàng)目是在巴塞羅那Cired2003期間聲明[2]。 二、最終的技術(shù)狀態(tài) 5年后的技術(shù)水平最終狀態(tài)圖一所示： 由智能元器件智能檢測(cè)設(shè)備組成的變電站通過(guò)玻璃纖維聯(lián)通集中保護(hù)和控制系統(tǒng)。智能零部件是斷路器和開關(guān)這樣的常規(guī)設(shè)備，并配有大量電子設(shè)備，對(duì)信息存儲(chǔ)對(duì)設(shè)備本身進(jìn)行自檢。如電流，電壓互感器智能檢測(cè)裝置產(chǎn)生，而不是像模擬信號(hào)的數(shù)字信號(hào)電壓和電流。保護(hù)和控制系統(tǒng)完全??集成在兩臺(tái)計(jì)算機(jī)中。輸入的信息包括智能系統(tǒng)中的設(shè)備。輸出的控制信號(hào)包括智能組件、調(diào)度中心和網(wǎng)絡(luò)其他各部分的信息。在這種理念下，保護(hù)裝置和智能組件的物理距離已經(jīng)不再被關(guān)注。這個(gè)理念是必然會(huì)被接受的，即使是“命令”電路斷路器在變電站運(yùn)行中通過(guò)的通信總線不再需要通過(guò)銅線。 保護(hù)和控制之間不再有一個(gè)明確的區(qū)別。智能測(cè)量設(shè)備會(huì)傳輸連續(xù)的在線信息對(duì)電壓、電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)。當(dāng)中壓電網(wǎng)發(fā)生短路，控制系統(tǒng)能夠就能夠檢測(cè)到某些變化，并在第一階段警報(bào)。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，系統(tǒng)有足夠的信息來(lái)計(jì)算故障的類型和變電站之間的距離。如果變電站必須要進(jìn)行開關(guān)操作，信號(hào)將被發(fā)送到相應(yīng)的電路斷路器。供電故障的故障類型，故障距離等信息將被送到調(diào)度中心。玻璃纖維，不僅對(duì)實(shí)現(xiàn)電磁兼容的目的是必要，而且還可以防止總系統(tǒng)的故障并進(jìn)行其他故障系統(tǒng)主要安裝。有這樣的一個(gè)例子，故障發(fā)生在我們的“老土自動(dòng)化”變電站。由一個(gè)電流互感器的弧高電壓系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到輔助系統(tǒng)，并從那里通過(guò)銅線通信的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)傳入保護(hù)裝置。集中自動(dòng)化系統(tǒng)的一半幾乎全部失靈。 三、試點(diǎn) 為了達(dá)到最終目標(biāo)，試點(diǎn)是必要的。在試點(diǎn)工程中我們將與制造商有良好的合作。對(duì)于NUON本身來(lái)說(shuō)將工程分支項(xiàng)目分別處理是很有價(jià)值的。對(duì)于制造商來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)檢驗(yàn)他們?cè)谛掳l(fā)展中實(shí)際做法的很好的機(jī)會(huì)來(lái)。設(shè)計(jì)會(huì)議上必須確定這個(gè)試點(diǎn)的目標(biāo)。試點(diǎn)工程在1997年已經(jīng)開始，一個(gè)新的試點(diǎn)也在正在啟動(dòng)。下面將解釋一些案例。 四、智能故障定位 這個(gè)試驗(yàn)的目的是對(duì)中壓電網(wǎng)故障進(jìn)行快速定位。這種定位減少客戶幾分鐘的時(shí)間。事實(shí)證明，這一原則由ABB在試點(diǎn)變電站被證實(shí)并在與1999年發(fā)表[3]。這個(gè)成果由于合適硬件和軟件過(guò)高的成本而還無(wú)法投入使用。 五、故障定位，保護(hù)，以及控制的整合 這個(gè)設(shè)計(jì)的目的是證實(shí)一個(gè)適當(dāng)?shù)淖詣?dòng)運(yùn)行故障定位儀在綜合智能變電站保護(hù)和控制中的經(jīng)濟(jì)可行性。這個(gè)設(shè)計(jì)還將表明，減少變電站必要部分的數(shù)量的可能性，如圖2。 與GE的卡爾加里和階段試驗(yàn)性合作在試驗(yàn)變電站階段實(shí)施。第一個(gè)研究結(jié)果于2003年在巴塞羅那發(fā)表[4，5]。 六、PLC通信 這個(gè)試驗(yàn)的目的是展示低電壓的客戶和廣域網(wǎng)和變電站連接的適用性和可靠性，如圖3。 試點(diǎn)被分為兩個(gè)階段。第一階段是變電室內(nèi)低電壓側(cè)的中壓/低壓變壓器與客戶之間的連接。意大利國(guó)家電力公司證明了這個(gè)概念。第二階段將包括溝通中壓變電室和變電站。為此，我們申請(qǐng)了便宜解決方案（僅25歐元）的直接電容耦合的中壓電纜芯專利。由于專利還需要時(shí)間批復(fù)，所以方案尚未公布。 七、銅通訊（重新設(shè)計(jì)統(tǒng)一媒介的銅項(xiàng)目） 這個(gè)項(xiàng)目的目的是展示調(diào)制解調(diào)器通信系統(tǒng)連接所有高壓變電站的可能性。該系統(tǒng)由玻璃纖維和銅線工作。每個(gè)連接的溝通速度至少2 兆位/秒。這種復(fù)合廣域網(wǎng)包括直接路由的連接，如距離和差動(dòng)保護(hù)裝置保護(hù)包括預(yù)定義的路由。該系統(tǒng)是基于ABB公司515的概念。 八、電網(wǎng)變電站的中壓檢測(cè) MV的一部分網(wǎng)格的變電站被放置在處置的研究項(xiàng)目上以證明智能網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展結(jié)果。這時(shí)可編程序控制器(PLC)通訊中壓變電室之間的安裝 。這給了同時(shí)測(cè)量在負(fù)載和電源質(zhì)量方面問(wèn)題的可能性。未來(lái)，我們希望能看到這一測(cè)試網(wǎng)格能夠成為一個(gè)獨(dú)立的控制網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)電力電子連接到外部網(wǎng)絡(luò)。這個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以測(cè)試全新的自適應(yīng)保護(hù)與控制系統(tǒng)。而且狀態(tài)估計(jì)MV網(wǎng)格將完成。其所涉結(jié)果將由獲得博士學(xué)位的學(xué)生不斷出版。 九、利用全球接地 一個(gè)變電站的可靠性不再像過(guò)去依賴于部件本身可靠性的，而是依賴使用抗干擾的變電站的部件對(duì)EMC的擾動(dòng)。全球性接地系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)被發(fā)表在Jeroen研究所碩士論文中[6]。 十、對(duì)MV網(wǎng)格的一種新的保護(hù)思路 新的保護(hù)系統(tǒng)，將由現(xiàn)有的傳統(tǒng)的電網(wǎng)保護(hù)裝置和變電站智能自適應(yīng)保護(hù)裝置組成。該系統(tǒng)的目的不僅是要切斷故障，同時(shí)也要限制兩、三相短路和降低由于接地故障引發(fā)的安全風(fēng)險(xiǎn),。該解決方案需要智能裝置的選擇性和使用故障定位設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)。 十一、廉價(jià)的智能電流互感器介紹 在未來(lái)的一年里,我們將會(huì)推出一個(gè)廉價(jià)的智能數(shù)字輸出電流測(cè)量裝置。這種裝置將用于未來(lái)的保護(hù)和故障定位。這種廉價(jià)的故障定位器將會(huì)應(yīng)用于正在改進(jìn)的阿姆斯特丹市中心50/10千伏變電站。 十二、試點(diǎn)結(jié)論總結(jié) 最后的試點(diǎn)變電站工程將在2006年實(shí)現(xiàn)我們的一切的夢(mèng)想。 參考文獻(xiàn) 1. Homepage for Dutch innovative research Drogram on intelligent networks http//eps.et.tudel~.nl/iop 2. Reza M. Schavemaker P.H.,. Klin-e W.L .,Sluis L.van der, 2003 "A research program on intelligent power systems : self controlling and self adapting power systems equipped to deal with the structural changes in the generation and the way of consumption" CIRED, Barcelona, Spain 3. Saha M.M, Provoost F, 1999 "Fault location in Medium voltage networks" CIRED, Nice, France 4. Oirsouw P.M. van, Provoost F, 2003 "Fault location in an MV distribution network" CIRED, Barcelona, Spain 5. Riet M.J.M. van, Provoost F, Erp F van,2003 "New features during refurbishment of substation" CIRED, Barcelona, Spain 6. Waes, J.B.M. van, 2003 "Safety and EMC aspects of Grounding", dissertation Eindhoven University of Technology, ISBN 90-386-1755-0