论文部分内容阅读
【摘要】：随着社会经济的发展，能源短缺问题日益严峻、能源结构性矛盾日益突出，供电可靠性要求不断提高，用户服务需求更加多样性，电网运营管理面临巨大的挑战，在这样的背景下智能电网应运而生，其核心价值是使电网更可靠、更坚强、更经济、更高效、更安全。智能电网的发展也是为了保障能源安全、应对气候变化、促进节能减排、发展低碳经济、提高服务水平。在智能变电站建设过程中我们不断提高技术水平和施工的工艺水准。本文是对智能电网的一些浅显的研究与分析。
【关键字】：智能电网、经济、安全
Abstract:With the development of society and economy, the energy shortage problem is increasingly severe, energy, structural sex contradiction is increasingly outstanding, the power supply reliability requirements continue to increase, the user needs more diversity, power grid operation management faced with the huge challenge, in the context of this intelligent network came into being, its core value is to make the system more reliable, more strong, more economical, more efficient, more safety. The development of smart grid is to guarantee the energy security, climate change, promote energy-saving emission reduction, development of low carbon economy, improve the service level. In the intelligent substation construction process we constantly raise the level of technology and construction technology standards. This article is about the intelligent network some simple research and analysis.
Keywords: smart grid、economics、safety
中圖分类号：U665.12文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
1、引言：
在能源危机和气候全球变暖问题的背景下，智能电网的建设是国家发展的必然趋势，是国家与社会的安定的必要因素。智能电网的新特性主要体现在“新能源、新客户、新电网”。我国计划到2020年可再生能源发电比例达到15%，将给电网接入、输电、配电、调度和运行带来全新的变化。智能电网是全新的技术体现，其电气设备的安装也区别于传统变电站，下面就智能电网本身的特性要求再基于现场施工对智能电网电器安装进行研究分析。
2、智能变电站设备的介绍
智能电网一次设备是指利用传感器、微型处理器、数字通信系统等技术，对发电、输电、配电、供电等关键设备的运行状况进行实时监测、控制，并通过高级应用软件把获取的数据进行分析、挖掘，实现高压设备的测量数字化、控制网络化、状态可视化、功能一体化和信息互动化，从而优化电网的运行和管理。一次设备主要包括智能组件、智能高压开关、智能电子式互感器等。
智能电网的二次设备用于实现对一次设备的控制、保护、监测、计量等功能，其特征是通过装置自身的处理器，能够完成数据的采集、接受或处理，控制指令的接受或发送控制指令，实现装置自诊断、在线分析决策、协同互动等高级应用功能，同时对变电站进行风险评估、故障定位、故障自愈，最终实现设备运行和供电可靠性的提高。
3、建造智能变电站的意义
随着国家十二五战略计划的发展，国家工业，农业以及居民用电飞速上升，2011年，夏季未到，电荒的报道已经频频出线在新闻媒体中。由于我国自身能源分布的不均衡，电能的长距离超高电压输送成为必然选择，而这将对我国复杂的电网系统提出了更高的要求，为了保证只能电网安全以及电能质量，智能变电站将是我国未来电网中的重要一环。因为智能变电站与常规变电站相比，有着如下优势：
1）智能变电站的设计中，强调资源节约、环境友好、低碳节能，更加符合我国国情以及国网发展计划。
2）智能变电站由于采用了智能技术、互动技术等，使得站内信息可以达到高度共享。采用新型保护与控制技术，对于信息采集与处理，更加高效与灵活，保证电网的安全运行。
3）扩建性强，方便变电站升级以及维护。
4、现场施工过程研究分析
4.1、 工程建设意义
中新天津生态城是中国、新加坡两国政府间重要的战略性合作项目，生态城智能电网试点项目是国内首个进入实质性建设的智能电网综合示范工程，是天津电网智能化发展规划中的标志性工程。中新生态城智能电网综合示范工程的建设，将有力促进生态城资源优化配置，提高可再生能源的利用效率和管理水平，满足生态城经济社会全面、协调、可持续发展要求，并为今后的智能电网及智能变电站建设积累经验。
4.2、 选用智能化设备
现阶段国内数字化变电站大多在现有的敞开式设备或GIS设备上附加智能终端予以解决开关设备的智能化问题，生态城变电站选用的是河南平高东芝高压开关有限公司生产的全封闭组合电器（GIS），将断路器、隔离开关、电子式电流互感器进行集成，通过智能控制柜引出数字接口与远方系统连接，实现了智能控制操作、在线监测报警，并按照IEC61850标准进行数据通信。
选用合肥ABB开关有限公司的变压器，安装变压器气体在线监测系统，油色谱在线监测系统，经光纤接入GOOSE网。
4.3、 设备安装情况分析
生态城110kV变电站是天津地区首个智能变电站的实体建设工程，最终规模为主变3×50000kVA，电压等级为110/10kV；本期规模2×50000kVA，电压等级110/10kV。110kV、10kV出线全部采用电缆方式。变电站基于IEC61850通信规约的智能化无人值班站建设。全站采用集继电保护、测量、信号、控制措施、远东功能的综合自动化系统，站内实现遥测、遥信、遥控、遥调、遥视“五遥”功能。
由于为智能变电站，选用的设备大多不是传统变电站所用的电气设备，而是新型的智能电气设备，所以一些电气设备的安装必须采用新的工艺方法。10千伏开关柜选为DKSC型固定式开关柜，柜内保护保护装置以往是要求设备厂家在本厂将装置进行组装，最后运抵现场进行安装、调试。本工程10千伏开关柜智能终端的安装采用先调试、后安装的方法。
智能变电站与常规变电站的另一个区别还在于二次控制电缆上，常规变电站有相当多控制电缆，施工过程中不仅花费大量的人力，而且工程造价方面也比较高。而在此站的建设中，光纤的大量使用是此次智能变电站建设中的特点之一，光纤传输数据容量大，传输距离长，损耗小，且不受电磁干扰。生态城智能变电站大量采用光纤、光缆代替控制电缆，但是由于光纤与光缆在施工方面要求比较严格，光纤质地脆机械强度差，弯曲半径不能过小。并且国内没有相应的规程规范，此次施工全国尚属首次，所以施工难度大。经过不断研究，最终采用保护性敷设法，对光缆路径上进行安装保护槽盒进行加固，在光缆进入保护盘与设备对接时采用线轴进行保护，保证光纤的传输稳定。
照片（1）是保护室可视地板 照片（2）是保护盘光纤保护线轴使用情况
4.4、网络配置
对于网络配置方面，生态城采用双网配置，即采用GOOSE网和SV网，110kV线路、母差和变压器装置使用直采直跳形式，低压保护与低周之间通过站控层GOOSE传输信号，测控装置采用SV和GOOSE共网，从而保证信息的可靠采集与传递，最终保证智能变电站的可靠运行。
4、总结
智能变电站将发电、输电、变电、配电、用电和调度六大环节紧密的衔接起来，是我国实现能源转换和控制的核心平台之一，并且随着科技的不断进步，智能变电站符合易扩展、易升级、易改造、易维护的工业化应用要求，能降低其全寿命周期内工程总体投资。生态城110kV变电站的建成投运，可以大幅地提升设备智能化水平和电网运行的可靠性，实现无人值班和设备操作的自动化，最终提高资源使用和生产管理效率，使电网运行更加经济、节能和环保，为我国国民经济发展做出贡献。
参考文献：
[1] 许晓慧. 智能电网导论. 中国电力出版社.2010
[2] 钟连宪. 智能变电站技术与应用.中国电力出版社.2010
[3] 秦立军、马其燕.智能配电网及其关键技术.中国电力出版社.2010
作者简介：
[1] 王似松（1983-）男天津人，本科生 毕业于华北电力大学机电专业
[2] 郑庆柏（1984-）男天津人，本科生 毕业于东北电力大学电气工程及其自动化专业
【关键字】：智能电网、经济、安全
Abstract:With the development of society and economy, the energy shortage problem is increasingly severe, energy, structural sex contradiction is increasingly outstanding, the power supply reliability requirements continue to increase, the user needs more diversity, power grid operation management faced with the huge challenge, in the context of this intelligent network came into being, its core value is to make the system more reliable, more strong, more economical, more efficient, more safety. The development of smart grid is to guarantee the energy security, climate change, promote energy-saving emission reduction, development of low carbon economy, improve the service level. In the intelligent substation construction process we constantly raise the level of technology and construction technology standards. This article is about the intelligent network some simple research and analysis.
Keywords: smart grid、economics、safety
中圖分类号：U665.12文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
1、引言：
在能源危机和气候全球变暖问题的背景下，智能电网的建设是国家发展的必然趋势，是国家与社会的安定的必要因素。智能电网的新特性主要体现在“新能源、新客户、新电网”。我国计划到2020年可再生能源发电比例达到15%，将给电网接入、输电、配电、调度和运行带来全新的变化。智能电网是全新的技术体现，其电气设备的安装也区别于传统变电站，下面就智能电网本身的特性要求再基于现场施工对智能电网电器安装进行研究分析。
2、智能变电站设备的介绍
智能电网一次设备是指利用传感器、微型处理器、数字通信系统等技术，对发电、输电、配电、供电等关键设备的运行状况进行实时监测、控制，并通过高级应用软件把获取的数据进行分析、挖掘，实现高压设备的测量数字化、控制网络化、状态可视化、功能一体化和信息互动化，从而优化电网的运行和管理。一次设备主要包括智能组件、智能高压开关、智能电子式互感器等。
智能电网的二次设备用于实现对一次设备的控制、保护、监测、计量等功能，其特征是通过装置自身的处理器，能够完成数据的采集、接受或处理，控制指令的接受或发送控制指令，实现装置自诊断、在线分析决策、协同互动等高级应用功能，同时对变电站进行风险评估、故障定位、故障自愈，最终实现设备运行和供电可靠性的提高。
3、建造智能变电站的意义
随着国家十二五战略计划的发展，国家工业，农业以及居民用电飞速上升，2011年，夏季未到，电荒的报道已经频频出线在新闻媒体中。由于我国自身能源分布的不均衡，电能的长距离超高电压输送成为必然选择，而这将对我国复杂的电网系统提出了更高的要求，为了保证只能电网安全以及电能质量，智能变电站将是我国未来电网中的重要一环。因为智能变电站与常规变电站相比，有着如下优势：
1）智能变电站的设计中，强调资源节约、环境友好、低碳节能，更加符合我国国情以及国网发展计划。
2）智能变电站由于采用了智能技术、互动技术等，使得站内信息可以达到高度共享。采用新型保护与控制技术，对于信息采集与处理，更加高效与灵活，保证电网的安全运行。
3）扩建性强，方便变电站升级以及维护。
4、现场施工过程研究分析
4.1、 工程建设意义
中新天津生态城是中国、新加坡两国政府间重要的战略性合作项目，生态城智能电网试点项目是国内首个进入实质性建设的智能电网综合示范工程，是天津电网智能化发展规划中的标志性工程。中新生态城智能电网综合示范工程的建设，将有力促进生态城资源优化配置，提高可再生能源的利用效率和管理水平，满足生态城经济社会全面、协调、可持续发展要求，并为今后的智能电网及智能变电站建设积累经验。
4.2、 选用智能化设备
现阶段国内数字化变电站大多在现有的敞开式设备或GIS设备上附加智能终端予以解决开关设备的智能化问题，生态城变电站选用的是河南平高东芝高压开关有限公司生产的全封闭组合电器（GIS），将断路器、隔离开关、电子式电流互感器进行集成，通过智能控制柜引出数字接口与远方系统连接，实现了智能控制操作、在线监测报警，并按照IEC61850标准进行数据通信。
选用合肥ABB开关有限公司的变压器，安装变压器气体在线监测系统，油色谱在线监测系统，经光纤接入GOOSE网。
4.3、 设备安装情况分析
生态城110kV变电站是天津地区首个智能变电站的实体建设工程，最终规模为主变3×50000kVA，电压等级为110/10kV；本期规模2×50000kVA，电压等级110/10kV。110kV、10kV出线全部采用电缆方式。变电站基于IEC61850通信规约的智能化无人值班站建设。全站采用集继电保护、测量、信号、控制措施、远东功能的综合自动化系统，站内实现遥测、遥信、遥控、遥调、遥视“五遥”功能。
由于为智能变电站，选用的设备大多不是传统变电站所用的电气设备，而是新型的智能电气设备，所以一些电气设备的安装必须采用新的工艺方法。10千伏开关柜选为DKSC型固定式开关柜，柜内保护保护装置以往是要求设备厂家在本厂将装置进行组装，最后运抵现场进行安装、调试。本工程10千伏开关柜智能终端的安装采用先调试、后安装的方法。
智能变电站与常规变电站的另一个区别还在于二次控制电缆上，常规变电站有相当多控制电缆，施工过程中不仅花费大量的人力，而且工程造价方面也比较高。而在此站的建设中，光纤的大量使用是此次智能变电站建设中的特点之一，光纤传输数据容量大，传输距离长，损耗小，且不受电磁干扰。生态城智能变电站大量采用光纤、光缆代替控制电缆，但是由于光纤与光缆在施工方面要求比较严格，光纤质地脆机械强度差，弯曲半径不能过小。并且国内没有相应的规程规范，此次施工全国尚属首次，所以施工难度大。经过不断研究，最终采用保护性敷设法，对光缆路径上进行安装保护槽盒进行加固，在光缆进入保护盘与设备对接时采用线轴进行保护，保证光纤的传输稳定。
照片（1）是保护室可视地板 照片（2）是保护盘光纤保护线轴使用情况
4.4、网络配置
对于网络配置方面，生态城采用双网配置，即采用GOOSE网和SV网，110kV线路、母差和变压器装置使用直采直跳形式，低压保护与低周之间通过站控层GOOSE传输信号，测控装置采用SV和GOOSE共网，从而保证信息的可靠采集与传递，最终保证智能变电站的可靠运行。
4、总结
智能变电站将发电、输电、变电、配电、用电和调度六大环节紧密的衔接起来，是我国实现能源转换和控制的核心平台之一，并且随着科技的不断进步，智能变电站符合易扩展、易升级、易改造、易维护的工业化应用要求，能降低其全寿命周期内工程总体投资。生态城110kV变电站的建成投运，可以大幅地提升设备智能化水平和电网运行的可靠性，实现无人值班和设备操作的自动化，最终提高资源使用和生产管理效率，使电网运行更加经济、节能和环保，为我国国民经济发展做出贡献。
参考文献：
[1] 许晓慧. 智能电网导论. 中国电力出版社.2010
[2] 钟连宪. 智能变电站技术与应用.中国电力出版社.2010
[3] 秦立军、马其燕.智能配电网及其关键技术.中国电力出版社.2010
作者简介：
[1] 王似松（1983-）男天津人，本科生 毕业于华北电力大学机电专业
[2] 郑庆柏（1984-）男天津人，本科生 毕业于东北电力大学电气工程及其自动化专业