国网常规变电站智能化改造工程应用方案
常规变电站智能化改造实施方案
实施效果评估
通过技术难点分析和解决方案设计，实现了对改造过程中可能出现的问题的有效 应对。
通过对实施效果的智能化改 造提供了有益的参考。
CHAPTER 05
改造方案经济效益分析
投资成本估算
设备购置费用
根据智能化改造需求，计算需要购置的智能设备、系统及软件的 投资成本。
安装调试难度大
由于改造工程涉及到大量设备的安装和调试 ，需要投入大量人力和时间，同时需要充分 考虑现场环境和安装条件。
解决方案设计
制定详细的设备升级和替换方 案，明确新旧设备的兼容性要 求和性能指标。
建立完善的数据安全保障机制 ，包括数据加密、访问控制、 备份恢复等措施。
采用模块化、标准化的设备安 装和调试方法，简化安装和调 试过程，提高工作效率。
成本、提高设备利用率等。
制定改造计划
根据目标，制定详细的改造计划， 包括时间安排、预算、人员分工等 ，确保改造过程的顺利进行。
确定改造范围
明确改造的范围和涉及的设备，包 括一次设备、二次设备、通信系统 等，确保改造效果达到预期目标。
设备选型及配置方案
设备选型原则
根据变电站的实际需求，选择技术成熟、性能稳定、易于维 护的智能设备，确保改造后的变电站能够稳定运行。
项目目标
建立智能化监控系统，实时监测变电 站运行状态。
建立故障诊断和预警机制，快速排查 故障，提高维修效率。
实现自动化控制和远程操作，提高运 行效率。
提高变电站的智能化水平，为电力系 统的升级换代提供示范效应。
CHAPTER 02
变电站智能化改造方案设计
改造方案整体规划
明确改造目标
结合变电站的实际情况和未来 发展需求，制定改造目标，包 括提高供电可靠性、降低运维
110kV 传统变电站智能化改造施工方案研究
2.智能变电站的优点。
证改造方案的合理性，技术人员一定要提 警信息，及时切断相关线路，保证整个变电
首先，智能化变电站能够自动调节整 前对变电站进行考察，了解变电站情况，包 站的安全。因此，利用信息化技术，技术人
个电路，保证整个电路的稳定性；其次，智 括变电站的设备使用情况、线路的空间结 员能够实现对智能监控系统的改造升级，
何实现安全作业且保证周边正常的生产 必要的时候可以运用网络技术进行相应 探索出更加科学的改造方案，进而促进我
生活是一个技术难题。
的计算和模拟，保证新旧设备能够兼容，并 国电力事业的健康快速发展。
第二，为实现变电站的正常运行，各 能够及时更新改造方案。其次，在变电站
个设备必须相互配合，同时运作。众所周 智能化改造的过程中，如果有条件的话，施
设备，具备的功能较多，例如自动控制电压 全的改造原则。其次，由于每一个变电站 很难及时发现问题，且修复的时间较长，经
的输出信号、实现电压参数的采集、监测电 的实际情况不同，设计人员一定要根据实 常会造成供电障碍。而智能化变电站能够
路的稳定性等等。
际状况，制定合适的改造方案。此外，为保 进行实时监控，一旦发现问题，能够发出预
的生活、生产用电量，建设智能化变电站显 成本将会很高；如果只是对部分设备进行 程中，施工单位需要将原有的电磁互感器
得尤为重要。随着各行各业的快速发展， 改造，施工单位要考虑设备之间是否兼容， 替换成电子互感器。首先，如果施工人员的
用电量逐年增多，由于 110kV 传统变电站 能否保证变电站的稳定运行。
技术协作信息
技术探讨与推广
近年来，随着社会的进步，科学技术的不断发展，各行各业发展异常迅速，但是无论哪个行业都离不开电力的发 展。然而，面对日益增多的用电量，110kV 传统变电站已经无法应对，因此，建设智能化变电站是电力行业发展的趋势。 如今，我国仍存在较多的传统变电站，而且在智能化改造的过程中，会遇到各种各样的问题。基于此，本文主要介绍 110kV 传统变电站智能化改造的基本含义，并分析在改造过程中存在的问题，并提出相应的解决措施，进而确保变电 站智能化改造的顺利完成，为相关的工作人员提供一些建议，进而促进电力行业的进一步发展，有力推动其他行业的 快速发展，为人们打造更加舒适的社会环境。
常规变电站智能化技术改造方案分析
常规变电站智能化技术改造方案分析摘要:在国家电力系统发展的现阶段，常规变电站的智能化改造是一个关键环节，也是提高电力系统整体运行效率和安全质量的需要。
在这方面，研究智能技术在常规变电站改造方案中的应用已成为一种趋势和现实需要，对促进常规变电站的设计优化、提高供电服务质量具有积极影响。
基于此，本文介绍了常规变电站和智能变电站的概念和结构，分析了常规变电站的运行问题，探讨了常规变电站智能化技术改造方案。
关键词:常规变电站；智能化技术；电力资源；电力系统在智能电网的建设过程中，国电对智能变电站给予了很大期望。
通常情况下，智能变电站由包低碳设备、环保设备、集成设备等多种智能设备构成，其信息化、数字化、物联网技术非常先进，能够自动采集信息，自动测量和控制，能够实现自动控制和智能调节，具有多种高级功能。
与传统变电站相比，智能变电站可以充分解放劳动力，实现变电站相关管理和运营的智能化、自动化目标。
1常规变电站与智能变电站概述1.1常规变电站与智能变电站相比，常规变电站的应用历史更长，相关技术体系和设备应用体系相对健全，各类设备间的磨合程度更高。
但随着社会需求的变革，传统变电站已无法满足当前电网的实际需求，经常出现这样那样的问题，无形中影响了企业电力生产及居民生活。
此外，常规变电站的系统相对固定，在处理电力问题方面存在许多不足。
因此，对常规变电站的系统结构进行改造可以改善一些常见问题。
1.2智能变电站传统变电站的智能化改造实际上是变电站传统设备和管理模式的智能化转型过程。
在智能变电站架构方面，其主要采用相对标准、科学的信息交互模式，通过各类智能设备，实现智能变电站的控制。
假如，智能变电站所处区域发生停电情况似，智能变电站能够在相关设备支持下完成故障位置及类型的分析，为维护提供必要的信息参考，方便识别故障、处理故障，并尽快解决问题。
2常规变电站运行中存在的问题变电站的设备和基础设施建设相当陈旧，在具体运行中容易出现问题，导致变电站的工作效率难以达到预期。
220 kV常规变电站智能化改造总体方案
220 kV常规变电站智能化改造总体方案作者：袁博王莹郑永成来源：《科技资讯》 2014年第18期袁博1 王莹2 郑永成3(1.天津大学电气与自动化工程学院天津 300072;2.天津大学教育学院天津 300072;3.河北化工医药职业技术学院河北石家庄 050026)摘要:参考华北地区某220 kV变电站的智能化改造项目,结合相关理论和经验,设计了一种220kV常规变电站智能化改造的总体方案,并分析了智能化改造的关键技术。
关键词:智能变电站改造方案主设备智能化智能高级应用中图分类号:TM731 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)06(c)-0118-01随着国家电网公司提出建设坚强智能电网的战略构想,作为智能电网六大环节之一的智能变电站建设,越来越成为实现智能电网坚强可靠的技术支撑。
目前国内有常规变电站、数字化变电站、智能化变电站3种模式,其中常规变电站采集资源重复、标准化规范化不足,其智能化改造将成为建设智能变电站建设的趋势。
本文设计了一种某220 kV变电站智能化改造的总体方案,包括:主设备智能化、二次设备网络化、信息平台标准化和高级智能应用。
1 智能变电站及其设计原则智能变电站是采用先进、可靠、集成、环保的设备组合而成,以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求,自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能,并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级应用功能的变电站。
目前,智能变电站结构可概括为“三层两网”:过程层、间隔层、站控层以及过程层网络、站控层网络。
过程层包含一次设备和智能组件,完成电能分配、保护控制、状态监测等功能。
间隔层设备一般指保护、测控等二次设备。
站控层实现全站的测量和控制功能。
智能变电站改造应依据《智能变电站技术导则》和《变电站智能化改造技术规范》,满足安全可靠、经济适用、标准先行和因地制宜的原则。
常规变电站智能化改造实施方案研究
常规变电站智能化改造实施方案研究摘要：常规变电站的智能化改造已开始成为一种常态工作。
智能化改造作为一种新兴的技术，在实际工程中面临智能化调试复杂、变电站负荷重不能长时间停电、站内空间狭小设备安装冲突等问题，影响整个智能化改造的进程。
本文重点对常规变电站智能化改造进行研究。
关键词：常规变电站；智能变电站；改造2011－2015年，是智能电网的全面建设阶段。
开展变电站智能化改造是智能电网变电环节的重点工作之一。
目前，变电站的智能化改造已开始成为一种常态工作。
2011年8月，国网公司发布新的企业标准Q/GDW 414 —2011《变电站智能化改造技术规范》（以下简称技术规范），用来指导常规变电站的智能化改造。
技术规范体现了智能化改造二次系统优先的原则，同时对改造后的基本特征提出要求。
可以看出智能化改造不只是技术与设备更新的问题，更多的是现场确定的智能化改造方案能否在工程中顺利实施，能不能在规定的停电时间内安全可靠地完成智能化改造任务。
1常规变电站体系结构目前，随着计算机技术及微电子的发展，常规变电站的设备具备了微机化、低功耗等特点。
这些设备被安装在两个不同的功能层，即站控层和间隔层。
站控层设备由远方通信接口、操作员工作站和带数据库的计算机等组成；间隔层主要由变电站的继电保护、测控、计量等二次设备组成。
目前传统变电站信息采集来源于常规的电磁型电压互感器（TV）和电流互感器（TA）。
TV的额定输出电压为100 V或100/31/2V，TA的额定输出电流为1 A或5 A。
因此，变电站设备必须通过电缆将这些采样值传送至继电保护、测控、计量等系统，同时经过各自系统的A/D转换将TV和TA的二次值变换为适用于电子电路的信号。
常规变电站网络结构图如图1所示。
图1 常规变电站网络结构图2智能变电站的体系结构一次设备智能化、信息交互标准化、运行控制智能化以及功能应用互动化，是智能变电站最主要的技术特征。
其体系结构在物理上可分为两类，即智能化的一次设备和网络化的二次设备；在逻辑结构上可分为三个层次，即过程层、间隔层、站控层。
500kV常规变电站二次设备智能化改造
500kV常规变电站二次设备智能化改造摘要：随着我国人们生活水平的逐渐提高，我国耗电量越来越高，为了保障人们用电的安全性和稳定性，电力企业需要加强对电力系统及相关设施的改进。
而常规变电站智能化改造作为智能电网建设的重要部分，其改造技术成功与否将直接影响变电站的安全稳定运行水平。
本文从工程实施的角度对常规变电站二次设备智能化改造提出建议，并针对工程实施中可能遇到的问题提出解决方法，保证常规变电站二次设备智能化改造能够安全可靠完成。
关键词：常规变电站；二次设备；智能化一、变电站智能化改造智能变电站是指采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化等基本要求为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、测量和监控计量和监测等基本功能，可根据需要支持电网的实时自动控制、智能调节和在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。
（一）改造原则（1）标准先行原则应按照公司智能电网建设的统一部署和智能变电站技术功能要求，在统一标准后推进，并在试点工作中及时对相关标准进行更新和完善。
（2）经济实用原则应结合变电站重要程度、设备型式、运行环境、场地布置等实际情况，从充分发挥资产使用效率和效益角度出发，以提高生产管理效率和电网运营效益为目标，务求经济、实用。
（3）安全可靠原则应严格遵循公司安全生产运行相关规程规定的要求，不得因智能化改造使变电站的安全可靠水平下降。
（4）因地制宜原则应在总体技术框架下，因网因地制宜，制定有针对性、切实可行的的实施方案。
（二）改造内容通过改造，实现一次主设备状态监测，信息建模标准化，高级功能和辅助系统智能化。
一次系统改造方面，对变电站关键一次设备增设状态监测功能单元，完成一次设备状态的综合分析评价，分析结果宜通过符合DL/T860《变电站通信网络和系统》标准的服务上传，与相关系统实现信息互动。
二次系统改造方面，现阶段保护采用直采直跳方式，全站实现通信协议标准化，站控层功能应进一步完善，根据需求增加智能高级应用。
智能化技术在电网改造中的应用
这必须有一定的技术作为支撑。模糊逻辑和神 经网络的强项就是能够从不同方向来为智能系
统提供服务，然而两种技术又有其不同之处，
态大体系 。然而 正是由于这个原因 ，对 电力 系 于一些 复杂的 问题因为没有 良好 的分析组 织能 统控制就会增加难度 。 随着 电力系统不 断扩张 ， 力 工具得不到解决 。所 以在专家系统控制 的分 随之而来 的是电力系统控制需要更加 先进 的智 析方法等 相关问题得到提升后 ，电力系统 自动 能技术 ，智能技术通过先进的设备、控制方法 、 决策 支持 系统，在电力系统运用 中发挥着重大
施。
在 复杂而且庞大 的电力系统 中， 综 合 智能控 制系 统能 够发挥 出 更 为 突出 的作用 。神经 网络 系
统 中 的Leabharlann 不 足 之 处 就 是 只 适 合 于
非 机 构化信 息 的处 理工 作，而
【 关 键 词 】智 能 ｆ 匕 技 术 电网 改造
模 糊控 制 系统对 于机 构化 知识
电力 系统 自动 化不 断 的完善 和 改进恰 是 由于智能技术的运用 ，它的应用不但 使电力更
用 ，比如在 自动控制领域、传感型号处理领域
和 医 学 领 域 中得 到充 分 的运 用 。 ２ ． ４ 线 性 最 优 控 制 技 术
电力 系统 自动化 中的智能技术发展还不成熟 ，
只有不 断的在 实践 中去发现 问题 ，找到 问题 的 线 性最 优控 制技 术是 电力 系统 控制 技术 不足 ，然 后 对 于 问题 加 以研 究 ，积 极 学 习 国 外 性和 该系统 自身的不稳定性 。智能技 术主要包 中最重要 的一部分 ， 其重点就是控制发 电系统 。 的先进技术加 上我 国的现 实情况在 学习的基础 括 一下几大类： 线性最优控制 技术研究的主要问题是如何提高 上不 断创新 ，发展 出一套 属于我 国的电力系统 发 电系 统的工作效率，如何改善发 电系统 的运 ２ ． １模 糊 控 制 自动化 与智 能技术结 合的理 论，推动我 国的智 行 品质 。现如今 ，发电机制 电阻中应用最 多的 能化技术 的发展 ，相信在不 久的以后这 一切都 它 是一种 十分简 单且很 容易掌握 的方法 ， 项是线 性最优 控制技术，它不仅仅适用于发 会实 现 。 能够对系统宏观 的控制 ，最主 要的特点是能够 电机 电阻中，还应用于大型机组方面 ，通过最 加廉价 与便利，还协调 电力 系统发展 的不成熟
2021年变电站智能化改造施工方案
2021年变电站智能化改造施工方案职能变电站具有调整电压、连接网络与传递电能等功能，在现代电网智能发展中具有较大开发应用价值。
在110kV传统变电站智能化改造施工过程中，可能会因为技术不成熟、施工方案问题或者布局不合理等因素影响而出现质量问题，导致改造工程运行安全与稳定性受到影响。
110kV传统变电站分布范围比较广泛，不同区域之间改造要求、标准与技术水平等存在一定差异性。
在110kV传统变电站智能化改造施工方案设计方面，必须对一切可能因素进行考虑，确保施工方案具备可行性。
1110kV传统变电站智能化改造要求在110kV传统变电站智能化改造过程中，必须遵循重点反事故措施与全寿命周期理念等，避免智能化改造施工过程中出现安全事故，智能变电站使用寿命受到影响。
传统变电站电缆控制、信息传递比较复杂，在实际应用过程中可能会受到外界环境干扰，导致传输数据失真或者不全等，这对供电企业管理人员电力信息采集可能会造成影响。
在110kV传统变电站智能化改造方面，需要尽可能的对外部装置、电缆控制等进行简化处理，尽量减少电磁等外界因素干扰，确保电缆传输稳定，不会影响到智能变电站信息传递质量。
在110kV 传统变电站智能化改造施工方案设置方面，设计人员必须遵循相关国家标准，严格按照规定要求对电源、供电回路与电力负荷等相关参数设备进行设计。
110kV传统变电站智能化改造目的便是为了促进智能电网发展，为广大居民用电提供更加优质的便利服务[1]。
因此在110kV传统变电站智能化改造施工过程中，必须重视先进理念、设备与技术开发应用，通过智能化改造手段提高变电站运维管理效率。
例如在站控层运维管理控制方面，供电企业可以采用一体化信息平台进行控制，利用先进设备与分析仪器提高数据管理水平。
2改造施工方案研究2.1开关柜改造方案。
开关柜是110kV传统变电站智能化改造施工中的一部分，主要有辅助开关、真空断路器、微机保护装置与操作回路附件等。
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常规变电站智能化改造工程应用方案
——国网版
文件状态：√草稿
☐正式发布☐正在修改
作者工程设计部标准化组当前版本V1-GW
完成日期2010-09 审定2010-09
版本历史
版本/状态作者参与者起/止日期备注
目次
1 范围 (3)
2 规范性引用文件 (3)
3 改造原则 (3)
4 改造目标 (3)
5 改造方案1： (3)
6 改造方案2： (5)
7 常规互感器就地数字化 (5)
8 互感器分步改造方案 (6)
9 智能终端分步改造方案 (6)
10 其他 (7)
常规变电站智能化改造工程应用方案——国网版
1范围
本方案适用于110（66）kV及以上电压等级变电站阶段性智能化改造。
对于变电站所有设备全部更换的整体智能化改造等同于新建变电站，按相关智能变电站设计规范执行。
2规范性引用文件
Q/GDW Z414-2010变电站智能化改造技术规范
Q/GDW 383-2009 智能变电站导则
Q/GDW 441-2010智能变电站继电保护技术规范
Q/GDW 393-2009 110(66)kV~220kV智能变电站设计规范
Q/GDW 394-2009 330kV~750kV智能变电站设计规范
Q/GDW Z 410-2010 高压设备智能化技术导则
Q/GDW Z414-2010 变电站智能化改造技术规范
3改造原则
安全可靠、经济实用、标准先行、因地制宜
4改造目标
通过改造，实现一次主设备状态监测，信息建模标准化，信息传输网络化，高级功能和辅助系统智能化。
4.1一次设备智能化改造
1）对变电站关键的一次设备（断路器、变压器）增设状态检测功能单元，完成一次设备状态的综合分析评价，其结果通过DL/T860服务上传，与相关系统实现信息互动。
2）在运的常规互感器不宜进行数字化采样改造。
4.2二次系统智能化改造
1）现阶段保护应采用直采直跳的方式，不进行网络化改造。
但是，至少在1个线路间隔或变压器及其相关的开关间隔应用智能组件。
智能组件：由若干智能电子装置集合组成，承担宿主设备的测量、控制和监测等基本功能；还可承担相关计量、保护等功能。
可包括测量、控制、状态监测、计量、保护等全部或部分装置。
2）全站实现通信协议标准化，取消协议转换设备。
如果站内直流、所用电等辅助系统现阶段标准建模有困难，可暂时采用协议转换器，将来完全可以标准化建模时，取消协议转换。
3）站控层功能，根据需求增加高级应用，可对外提供统一的网络服务接口，支持信息一体化平台应用要求，满足《电力二次系统安全防护总体方案》和《变电站二次系统安全防护方案》的要求。
4）高级应用和辅助设备智能化技术要求相间附录。
5改造方案1：
5.1内容
1）间隔改造时一次设备仅增设状态监测功能单元，不做其他改造。
要求状态监测单元完成对一次设
备的综合分析评价，并可通过61850上传结果。
2）过程层不做改动，依然采用电缆只采直跳方式。
通过更换装置或更换插件实现，要求新间隔层设
备支持原有规约和IEC61850规约，通过软件可选择其一。
3）逐步改造间隔层设备，站控层设备暂不更改，按原系统运行。
待间隔层设备改造完毕，更换站控
层系统（远动、监控、交换机）。
实现全站61850通信及高级应用。
站控层系统改造之前，不能实现任何高级应用。
改造中
监控系统
原二次设备
新改二次设备内部规约/61850
内部规约内部规约内部规约
内部规约
改造后
61850618506185061850
61850
监控系统
监控系统
6 改造方案2：
6.1 内容
1）间隔改造时一次设备增设状态监测功能单元。
要求状态监测单元完成对一次设备的综合分析评
价，并可通过61850上传结果。
2）站控层系统（监控系统、远动系统、交换机）智能化升级，采用一体化平台，增加智能检测、状
态监测、顺控等高级应用；要求站控层系统需要兼容原有规约及IEC61850。
3）过程层不做改动，依然采用电缆只采直跳方式。
通过更换装置或更换插件实现，要求新间隔层设
备支持原有规约和IEC61850规约，通过软件可选择其一。
4）逐步改造间隔层设备，随着改造的进行，高级应用也配套实现。
通过更换装置或更换插件实现。
改造中
原二次设备
新改二次设备61850内部规约内部规约内部规约
内部规约/61850
监控系统
监控系统
改造后
61850618506185061850
61850
监控系统
监控系统
常规变电站智能化改造后，全站结构示意图
一体化平台
北京四方
站控层交换机
间隔层设备
一次设备
电缆
智能组件
高级应用
站控层设备
北京四方北京四方
7 常规互感器就地数字化
1）间隔层设备采用智能化设备需要采集SV 数据时，可配置接入电缆模拟量的合并单元。
合并单元
配置按Q ／GDW_441-2010《智能变电站继电保护技术规范 》执行。
2）合并单元可就地安装或组屏安装。
（1）当就地安装时，需要配置户外柜。
当互感器智能化改造后，按Q/GDW441规定，新合并单
元需要与保护设备组屏。
（2）当组屏安装时，与保护装置共同组屏，当互感器改造时，仅需对合并单元进行替换。
8
互感器分步改造方案
互感器分步改造需要考虑跨间隔装置的问题，例如：主变保护、母线保护（含失灵）。
1）难点：装置同时支持电缆采样和以太网采样比较困难，主要是硬件困难（模拟量输入和点对点光
口共存）。
所以不考虑装置同时支持这两种采样方式的情况。
建议分步改造时遵循如下原则，以母线保护为例：
（1）第一步：间隔保护实现智能化，母线保护不改采用常规模拟量输入。
采用常规互感器就地
数字化方案。
常规CT
电缆
母线保护
常规CT
电缆
电缆
常规CT
间隔合并单元
9-2其它保护
（2）第二步：母线保护更改成智能化保护。
间隔合并单元
常规CT
9-2
母线保护
间隔合并单元
常规CT
9-2
间隔合并单元
9-2
常规CT
（3）第三部：进行电子式互感器改造和合并单元改造。
间隔合并单元
常规CT
9-2
母线保护
间隔合并单元
常规CT
9-2
间隔合并单元
电子式CT
9-2
9 智能终端分步改造方案
当部分间隔内配置智能终端，部分间隔配置传统智能终端时，采用智能终端分步改造方案。
智能终端分步改造需要考虑跨间隔装置的问题，例如：母线保护（含失灵）。
按Q/GDW441规定，智能终端需要独立组屏，置于户外柜。
分步改造时，智能终端需要同时具备GOOSE 接口和电缆开关量输出。
以母线保护为例：
1）智能终端通过GOOSE 与间隔保护通信，通过接点输出信号至常规母线保护。
智能终端A
智能终端B
线路保护母线保护线路保护
母线保护
GOOSE
GOOSE
电缆
电缆
跳合
跳
电缆
2）各间隔完成智能终端改造后，改造母线保护，此时智能终端与所有保护之间采用GOOSE 通信。
智能终端A
智能终端B 线路保护母线保护
GOOSE
电缆
电缆
跳合
跳
电缆
线路保护母线保护
GOOSE
10 其他
数字化变电站增加了过程层设备，合并单元、智能终端、过程层交换机等设备。
站内的直流系统容量足够的裕度。