模块化变电站智能化方案研究
智能变电站模块化二次组合设备机架式预制舱方案研究
智能变电站模块化二次组合设备机架式预制舱方案研究摘要：描述了以屏柜为载体的二次设备预制舱的优点与不足，提出了一体化设计、安装的机架式结构二次设备预制舱，介绍了舱内二次设备以功能不同组成的不同类型子模块以及舱内、外模块设备之间连接方式，实现二次设备预制舱的“即插即用”，提高了现场施工效率。
最后结合某500kV智能变电站给出了机架式预制舱内模块化组合二次设备的配置方案。
关键词：智能变电站；二次设备预制舱；机架式；模块化；即插即用0引言2013年国家电网公司两会提出加快建设特高压和各级电网，提高电网智能化水平，全面提高电网建设能力。
随着智能变电站发展，变电站设备智能化程度不断提高，现有设备运行方案已经无法满足目前智能变电站的建设要求。
本文在基于“标准化设计、工厂化加工、模块化建设”全新理念的基础上，针对智能变电站传统以屏柜为载体的二次设备预制舱安装接线工作量大，施工周期长，质量难控制等问题，提出了一体化设计、安装的机架式结构屏柜概念，并对舱内二次设计进行模块化整合，实现占地面积减小、现场安装方便，现场施工效率提高等目的。
1二次设备预制舱模式简介根据国家电网公司Q/GDW11152-2014《智能变电站模块化建设技术导则》，变电站预制舱式二次组合设备舱体外形尺寸为：2传统二次设备预制舱布置方案目前，预制舱内二次设备屏柜双列靠墙布置方式使用最为广泛，与2013年首批试点工程的预制舱内屏柜单列布置方式相比，舱内容纳屏柜的数量成倍增加。
预制舱内所有二次设备屏柜内设备的生产、安装、接线、调试均在厂家完成，再运送至二次设备预制舱进行屏柜之间的接线与调试。
预制舱抵达变电站现场后只需要与一次设备、户外智能控制柜进行连接、通信。
该方式有利于二次设备功能的整合，提高设备集成度，保证设备之间的连接可靠性，大量节省了现场施工、调试的工作量，简化检修维护工作，大大缩短建设周期。
上述以屏柜为载体的二次设备预制舱虽与传统建筑物二次设备室有明显优势，但仍存在舱体与屏柜重复防护处理，屏柜内空间利用率低，屏间连线多且复杂，屏柜内设备尚未形成模块化安装等问题。
模块化变电站智能化方案研究
模块化变电站智能化方案研究舒彬1，苏宁1，林一凡1（1．北京电力经济技术研究院，北京市西城区100055）Research on Technology Solution of Intelligent Modular SubstationShu Bin1, SuNing2, Lin Yi Fan1(1. Beijing Power Economic Research Institute, Beijing, 100055, China;)ABSTRACT: Relative to traditional substation, the modular substation can be assembled and constructed quickly. However, the intelligent solutions are not considered in the existing modular substations. The paper designs a technology scheme which achieves goals of measurement, protection, state monitoring of primary equipments, and other functions such as viedo and security, in the shape of outdoor integrated intelligent components cabinets, multi-functional devices and auxiliary system. With the proposed intelligent modular substation program in the paper, the substation can give full play to the technology advantages of the prefabricated modular substation and the intelligent high-voltage devices, what makes up the deficiency of the both, riching the design patterns of smart substations.KEY WORD:modular substation, intelligent, integrated intelligent components摘要：相对于传统变电站而言，模块化变电站建设、安装快速方便，但现有的模块化变电站建设中未考虑智能化问题。
中国电科院新一代智能变电站模块化建设关键技术研究取得突破
一
代智能变电站模块化 建设典型设计 。 采用智能变 电站技术模 式和建设模式 ，可实现工程
隔离， 非 故障 母线 仍能 保持 正常运 行 ， 满足 了 “ 选择 性 ”
设计 、 工厂加工 、 土建施工 、 安装调试等环节有效衔接 ， 工程 建设 周期减 少 ５ ０ ％ ～６ ０ ％。在 围墙 占地 面积 、建 筑面积 、屏柜数量 以及光 电缆长 度等方面效益明显 ： 首
线 保 护 的 缺 陷 ，有 利 于调 度 员快 速 确 定故 障 范 围 ，迅
速 进 行 事 故 处 理 ， 从 而 缩 短 了 对 用 户 的 停 电 时 间 。 虽 然采 用 “ 大 差 ” 在 继 电 保 护 以 及 二 次 回路 方 面 存 在 着 一
（ 责任 编辑 ：张峰 亮 ）
２ ． ２ 运 行方式 ２ （ 同前 ，采取 “ 桥 备投 ”逻辑 ）
当 Ｋｌ 点 发生 故障时 ， 其保 护动 作情 况同 “ 小差 ”Ｋ１
点 故障 。 当 Ｋ２点 发 生 故 障 时 ，Ａ 变 电 站 的 ≠ ｝ ｌ主 变 差 动 保 护 动 作，跳 三 侧 的 ７ ６ ５ 、２ ０ ｌ 、１ ０ １共 三 台 开 关 。 同 时 ，Ｂ 变 电 站 的 ７ ６ ５线 路 保 护 动 作 且 重 合 成 功 。 此 时 ，
备用） ，此 时 ，Ａ 变 电站 的 ｌ ｌ ０ ｋ Ｖ 备 自投 不 启动 ，≠ ｝ ２
另 外 ，如 果在 Ａ 变 电站 的 中压 侧和 低 压 侧也 配 置
主 变所 供 ｌ ０ ｋ Ｖ Ⅱ段母线 失 电 ，但 撑 １主变仍 能保 持运 相 应的 备 自投装 置 ，并采 取 合 适 的 保护 闭 锁 方式 和 备
500kV智能变电站模块化二次设备配置方案研究
500kV智能变电站模块化二次设备配置方案研究发表时间：2016-02-02T10:21:22.440Z 来源：《电力设备》2015年7期供稿作者：齐炜[导读] 中国能源建设集团安徽省电力设计院安徽省合肥市对500kV变电站的二次设备模块化进行划分。
主要划分为预制舱内二次设备模块、一体化监控模块、通信模块和一体化电源模块。
齐炜(中国能源建设集团安徽省电力设计院安徽省合肥市 230601)摘要：500kV智能变电站全站二次设备按模块进行划分为预制舱内二次设备模块、一体化监控模块、通信模块和一体化电源模块。
模块化生产安装，节约人力物力。
形成功能集成、配置优化的“新一代”智能变电站。
关键词：模块化；智能变电站0 引言随着国家电网公司智能变电站的全面建设，新理念、新技术、新产品的应用，改变了传统变电站网络结构、控制、保护、测量、计量方式。
为推动设计理念创新，引领智能变电站工程技术进步方向，形成功能集成、配置优化的智能变电站，符合“新一代”智能变电站的发展方向，本文结合现有设备技术水平及发展趋势，在遵循国家电网公司输变电工程110~750kV智能变电站部分通用设计的基础上，对500kV 变电站的二次设备模块化进行划分。
主要划分为预制舱内二次设备模块、一体化监控模块、通信模块和一体化电源模块。
1 预制舱内二次设备模块化配置箱式结构是当下大为推广的预制舱式变电站，所有的二次设备组屏分散安装在各个舱体，在预制舱厂家内部进行调试，现场仅进行装配式作业。
相较于拼装式结构而言，箱式结构采用的屏柜尺寸由传统的800~1000mm缩减至600mm，双列布置紧贴舱壁，前接线接线方式方便施工，便于操作，既节约了空间面积，又便利了维护调试。
电缆、光缆、以太网口均采用集中式标准化接口，方便现场进线模块化实施。
因此本文的模块化划分是基于户外配电装置区为预制舱型布置方案。
对500kV变电站中按配电装置所在的电压等级、功能区域不同对变电站进行模块化划分，大体分为500kV预制舱模块、220kV预制舱模块和35kV智能控制柜模块。
新一代智能变电站模块化建设应用与研究
智能制造数码世界 P .104陪伴的功能，对于幼儿的早期智力、语言功能的发展具有十分重要的意义，因此具有广阔的商业前景。
参考文献[1]刘火良，杨森．STM32库开发实战指南[M]．北京：机械工业出版社，2018．[2]马洪连, 李大奎主编,嵌入式系统开发与应用实例. 北京:电子工业出版社,2015[3] 赵力.语音信号处理．北京：机械工业出版社，2009支持项目南京邮电大学2017年国家级大学生创新训练计划支持（项目编号：SZDG2017004）作者简介张润泽，男，本科生，通信工程2015级。
通信作者戴海鸿，男，高级工程师,从事信号处理研究。
新一代智能变电站模块化建设应用与研究程国庆 明钱良 郑亮 杨柳 牛琦 国网湖北省电力有限公司孝感供电公司经研所摘要：随着标准化建设实践向纵深拓展，推进变电站“标准配送式”建设，在全面推广应用“三通一标”的基础上，推行“标准化设计、工厂化加工、装配式建设”电网建设新模式，以110千伏孝南星火变电站作为标准配送式变电站试点工程为契机，全面推行资源节约型、环境友好型、工业化(“两型一化”)变电站建设工作，实现建设项目全寿命周期内功能匹配、寿命协调、费用平衡, 全面提高建设项目的效率和效益, 使电网建设逐步走向减少土地占用、降低造价、缩短建设周期、与周围环境协调、提高运行可靠性和较少设备维护的发展模式。
1工作描述国网孝感供电公司开展智能变电站模块化建设模式研究的重要实践，是践行“标准化设计、工厂化加工、装配式建设”建设思路的必然途径，孝感公司以星火变作为国网公司110kV 标准配送式试点工程为契机，以点带面、团结协作、奋力争先，推动电网建设模式向集约、高效、智能、环保发展。
2主要做法2.1深化标准化设计，实现技术创新2.1.1全面应用通用设计、通用设备，实现设计标准化。
施工图全面落实施工要点、工艺标准、观感质量等，形成装配式建筑物专项研究报告。
2.1.2积极应用新技术，开展设计创新。
330kV变电站智能化改造方案研究
330kV变电站智能化改造方案研究随着科技的不断发展和应用，智能化已经成为近年来电力行业的发展趋势。
针对目前我国电网设施普遍老化、技术水平较低等问题，智能化改造已经成为一个解决方案。
本文将以某330kV变电站为例，探讨智能化改造方案的研究及实际应用。
一、现状分析330kV变电站是一座年代较久、技术较为落后的变电站，设备老化，存在很多问题。
首先，设备运行稳定性较差，需要经常维护检修，维修费用也比较高。
其次，对于生产调度，需要人工操作，效率较低，且易出现误差。
同时，设备监控系统也比较薄弱，难以及时、准确地对设备运行状况进行监测。
二、改造方案设计针对目前变电站存在的问题，我们提出以下的智能化改造方案：1、设备升级改造针对变电站设备老化问题，我们将采用设备升级改造的方法。
包括更换主变、三遥信号等设备，使设备的运行稳定性得到提高，减少维护费用；同时，设备的监测功能得到加强，可及时提醒维护人员解决故障。
2、PLC系统为了提高生产调度的效率，我们将采用PLC（可编程逻辑控制器）系统对设备进行控制。
PLC系统具有高可靠性、灵活性、可编程性以及形式化特征等优点，有效提高生产调度的效率和准确性。
3、SCADA系统对于设备运行状况的监测，我们将引入SCADA系统（Supervisory Control And Data Acquisition，监控与数据采集系统）。
SCADA系统能够监测变电站设备的实时运行状况，并能自动诊断故障，并提供解决方案。
此外，SCADA系统还具有良好的数据采集和记录功能，能够为后期运行数据分析提供支持。
4、视频监控系统为了加强设备安全监控，我们将配置视频监控系统。
视频监控系统可以实现设备及周围环境的全方位监控，并记录历史数据，发现故障后及时维护。
三、方案实施在设计好改造方案后，我们需要对实施方案进行具体实施，包括：1、选定合适的技术公司或团队，进行方案的实施。
2、明确实施计划和进度表，按照进度表进行工作。
浅谈智能变电站模块化、标准化光纤配线技术实施方案
工业与信息化
TECHNOLOGY AND INFORMATION
浅谈智能变电站模块化、标准化光纤配线技术实施方案
赵娜 青海省西宁市 青海 西宁 810000
摘 要 当前我国电力工程建设水平不断提高，在电力能源需求不断增长下，做好工程建设各个环节的质量控制具 有重要意义。电力系统智能变电站为电力能源传输创造了良好的便利条件，变电站建设下光纤配线对整个工程建设 都有着一定影响。下面文章主要从智能变电站模块化、标准化光纤配线技术实施方案进行分析和探讨。 关键词 变电站；模块化；标准化；配线技术
模块化在智能变电站的应用
模块化在智能变电站的应用智能变电站是利用信息技术、自动化技术、控制技术等多种先进技术进行改造和升级的新型变电站。
模块化是这种先进技术之一，对于智能变电站的应用具有重要意义。
本文将围绕着模块化在智能变电站的应用进行探讨。
一、什么是模块化？模块化是一种设计理念，它指的是将整个系统分成若干个模块，每个模块都有着自己的功能和特点，并且能够相互衔接，形成一个整体。
模块化的核心就是模块间的标准化接口，这样能够减少各个模块间的耦合性，每个模块的独立性也更加强。
二、为什么要使用模块化？在传统的生产方式中，产品的生产是以生产过程为中心进行的，也就是说将产品分成若干个工序，每个工序由不同的人或机器进行生产，最终通过不同的工序组装成一件完整的产品。
这种生产方式的缺点是生产过程复杂，很难适应快速有效的自动化生产，还会导致产品设计不稳定，不利于改进和升级。
而使用模块化的生产方式是把产品分成若干个模块，每个模块都有着自己的功能和特点，并且能够相互衔接，形成一个整体。
这种生产方式的优点是简单易变，有利于产品的改进和升级，并且能够适应快速有效的自动化生产。
三、模块化在智能变电站中的应用1. 标准化接口智能变电站中的各个设备都需要相互配合，才能够实现智能控制。
而设备之间的标准化接口可以使得设备之间的耦合性更低，各自模块能够独立工作，相互取代。
这样的好处在于，如果需要改进或替换某个模块时，只需要替换这个模块就可以了，而不需要改变整个系统。
2. 模块化设计模块化设计可以让智能变电站的设计更加灵活，通过调节和改变模块的数量和属性，可以适应多种不同的生产需求。
同时，模块化设计还可以减少智能变电站的规模，提高智能变电站的效率和可靠性。
3. 模块化测试模块化测试可以让智能变电站更加容易进行测试和维护。
当模块出现故障时，只需要更换这个模块即可，不需要对整个系统进行维护和测试。
四、智能变电站中的模块化应用案例1. 一种基于模块化的智能变电站的控制系统设计案例通过对智能变电站的各个组成部分进行模块化设计，建立了一种基于模块化的智能变电站的控制系统。
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模块化变电站智能化方案研究舒彬1，苏宁1，林一凡1（1．北京电力经济技术研究院，北京市西城区100055）Research on Technology Solution of Intelligent Modular SubstationShu Bin1, SuNing2, Lin Yi Fan1(1. Beijing Power Economic Research Institute, Beijing, 100055, China;)ABSTRACT: Relative to traditional substation, the modular substation can be assembled and constructed quickly. However, the intelligent solutions are not considered in the existing modular substations. The paper designs a technology scheme which achieves goals of measurement, protection, state monitoring of primary equipments, and other functions such as viedo and security, in the shape of outdoor integrated intelligent components cabinets, multi-functional devices and auxiliary system. With the proposed intelligent modular substation program in the paper, the substation can give full play to the technology advantages of the prefabricated modular substation and the intelligent high-voltage devices, what makes up the deficiency of the both, riching the design patterns of smart substations.KEY WORD:modular substation, intelligent, integrated intelligent components摘要：相对于传统变电站而言，模块化变电站建设、安装快速方便，但现有的模块化变电站建设中未考虑智能化问题。
本文设计了一种模块化变电站智能化的技术方案，以户外智能组件柜及多功能装置、辅助系统形式，实现一次设备的测控、保护、状态监测等功能及变电站的视频、安防等辅助功能。
通过采用本文提出的模块化变电站智能化方案，能够充分发挥预制模块型变电站和高压设备智能化的技术优势，弥补两者的不足，丰富智能变电站的建设设计模式。
关键词：模块化变电站智能化智能组件1 引言上世纪90年代变电站开始采用模块化技术，集成设计变电站设备，模块化变电站在电力系统中得到了广泛应用。
模块化设计主要应用于110kV及以下电压等级的变电站，它根据功能集成设计在工厂内进行模块化生产，将各个功能模块集成至密封的箱体内，安装时仅将各功能模块进行简便地电气安装和联调，即可投入使用。
因此，模块化站安装方便、建设快速，且占地少，全绝缘，整洁美观[1-2]。
同时，整个变电站均密封于箱体之中，防尘好，减少盐碱等工业污染影响，安全稳定，维护量少，可靠性高[3]。
现有的模块化变电站设计制造过程中，将变电站分割成进线模块、变压器模块、出线模块、综合自动化模块和中压配套模块等各个部分，根据功能进行集成，但未考虑变电站的智能化问题，对变电站的运行维护及技术升级带来不便[4-5]。
本文基于DL/T 860标准研究了各模块对应的智能化模块功能及其设计方式，以智能组件及多功能装置、辅助系统形式，实现一次设备的测控、保护、状态监测等功能及变电站的视频、安防等辅助功能，实现模块化变电站的智能化。
2.智能预制模块2.1智能化线路进站模块设计进线模块的进出线一般由插拔式电缆插接头连接气体绝缘封闭式组合电器（GIS ）。
GIS 内集成了互感器、断路器、隔离开关、避雷器等众多一次设备，进出线模块智能化可以认为是GIS 的智能化，所以进线模块智能化采用“智能组件+合并单元+智能终端+进线模块”的形式来实现[6-8]。
智能组件包括局部放电IED 及监测主IED ，完成GIS 开关状态监测的功能，合并单元及智能终端完成互感器采样数据的数字化及断路器的控制、开关量采集、模拟量采集（变送器形式）、GOOSE 报文接收及发送功能。
以上各智能化装置采用户外柜形式就地安装于进线模块旁，形成进线智能化模块，图1是线路进站模块智能化示意图。
图1 线路进站模块智能化示意图Fig 1 Schematic version of the intelligent incoming modular相较于普通的进线模块，进线智能化模块除实现常规的进线模块功能外，还实现了以下功能：1）合并单元接收互感器的电流量，将处理完的电流量送至本间隔的保护测控装置，同时预留数据输出接口供跨间隔的保护、自动化设备及计量装置使用。
2）智能终端接收断路器、隔离开关等机构发出的断路器、隔离开关位置信号、设备的状态信号，并能够向其发出跳闸指令，支持联锁功能等；支持保护的分相跳闸、三相跳闸、重合闸等GOOSE 命令；支持遥控分、合等GOOSE 命令。
3）断路器控制回路一体化设计，简化智能终端回路。
智能终端与过程层网络的GOOSE 信息的多播机制减少断路器、刀闸辅助接点、辅助继电器、本体端子排数量，利用站控层GOOSE 横向联闭锁功能取消就地横向电气联闭锁接线。
断路器控制二次回路和断路器操作箱两者一体化设计，取消防跳、三相不一致、压力低闭锁等冗余二次接线，简化断路器控制回路。
4）各式传感器内置或外置于GIS 本体，一次厂家按设计单位提出的要求，在一次设备设计制造时统一考虑在线监测传感器选型、安装，使开关本体和传感器寿命匹配，布线合理，与高压设备内部绝缘介质相通的外置传感器密封性能、机械性能、杂质含量等符合或高于一次设备的相应要求。
对于110kV模块化变电站，可监测高压组合电器的SF6气体密度和局部放电。
预埋在设备内部的传感器，其设计寿命不少于被监测设备的使用寿命。
SF6气体密度传感器以气室为单位进行配置，GIS/HGIS局部放电以断路器单位进行配置，在保证传感器监测灵敏度与覆盖面的前提下尽量减少传感器配置数量。
2.2智能化线路出站模块低压侧10kV出线模块包括10kV开关、10kV线路保护装置、站用变压器、母线PT装置、计量装置、中压配套模块等组成，满足10kV各种接线要求，并提供10kV 出线及电容器保护、测控、计量功能。
采用测控、保护、计量多合一装置，按间隔单元单套配置，采用就地下放方式直接安装在开关柜上。
电压、电流通过对常规互感器直接采样的方式完成，断路器、刀闸位置等开关量通过硬接点直接采集，并通过DL/T860 MMS服务上送至站控层。
同时，装置接收站控层的控制指令，断路器的跳合闸直接通过电缆硬节点控制完成。
跨间隔开关量信息交换采用站控层GOOSE网络传输方式。
中压配套模块主要由10kV并联成套补偿装置和消弧线圈组成，通过一次电缆与10kV出线模块相连接，其中的10kV并联成套补偿装置投切由监控主机通过10kV电容器保护测控计量一体化装置进行控制，采用一定的优化算法完善电网无功补偿功能。
2.3变压器模块智能化设计对变压器模块的智能化主要采用户外柜的方式将主变各侧合并单元和智能终端就地安装置在变压器旁，实现对变压器信息的数字化采样及智能控制。
主变本体智能终端同时具备非电量保护信息和变压器本体信息的采集和传输，便于冷却系统智能控制、变压器状态分析等高级应用的实现。
由于单独存在综合自动化模块，为优化资源配置，变压器合并单元与智能终端就地下放，保护及测控装置置于综合自动化模块中。
变压器户外智能柜具体实现以下功能：（1）数据采集功能：主变各侧分别配置合并单元，实时采集主变各侧的电压、电流以及功率等交流量信息并上送至保护、测控装置，中性点电流互感器接入高压侧合并单元；主变各侧配置智能终端，完成对各侧开关的开关量采集及控制功能，并支持GOOSE命令的接收与传送；（2）主变本体信息的采集及非电量保护：本体智能终端采集主油箱及分接开关的油温遥测信息，分接开关位置、气体继电器节点信息、压力释放器状态等开关量信息，并根据本体重瓦斯、有载重瓦斯、压力释放、超温等非电量开入信号启动判断逻辑通过电缆直接跳闸出口；能根据顶层油温、环境温度以及出线侧负荷等参数形成控制策略自动控制冷却器的投退，并将冷却器的运行状态返回给后台系统；本体智能终端可接受后台调压命令或者在当地通过手动调压命令实现有载调压操作。
主变各类信息的测量、控制等内容均按照DL/T860体系要求建模并完成与间隔层、站控层设备之间的信息交互。
3.辅助系统模块模块化变电站是无人值班（少人值守）变电站的重要组成部分，辅助系统将是变电站自动化系统中不可或缺的重要组成部分。
辅助系统模块集成了视频监控系统、安防消防系统和交直流一体化电源，承担维护变电站日常安全、可靠运维的责任。
视频监控系统与监控主机相连，将视频信息传送至监控主机，并接受监控主机的控制。
监控主机根据遥信变位，遥测越限、安防消防报警信息，联动切换视频或调整摄像头，利用图像识别技术，判断刀闸的位置状态，向站控层反馈结果，辅助主站的倒闸操作和设备检修。
安防系统将各传感器检测到的温湿度信息、入侵信息、水浸信息、烟雾信息、损坏信息等报警信息通过智能接口机送入监控主机，并联动报警装置，必要时联动启动照明和辅助调节设备。
消防系统也通过智能接口机将火警信号送到监控主机，联动报警，启动自动灭火装置或火灾隔离措施，监控主机可根据报警信息切换视频画面。
交直流一体化电源含交流系统、直流系统、逆变电源系统、通信电源系统、UPS 五项分系统组成，各子系统相互联系，互不干扰。
其运行工况和信息数据能够上传至监控主机及远方控制中心，能够实现就地、远方控制功能及站用电源设备的系统联动。
4.自动化模块自动化模块包括对时模块、110kV 进线及主变保护装置、测控装置、计量装置、网络交换设备、远动网关机、监控主机、微机五防设备等，将上述各模块组柜安装在母模块箱体内，并通过光纤以太网与过程层设备及出线模块连接。