Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｉｓｉｏｎ 科技视界 ｌｌ０ｋＶ数字化变电站的技术设计及应用初探 任卫东 （武汉供电公司华源电力集团输变电工程分公司，湖北武汉４３２０００） 【摘］ｇｌｌｌ０ｋＶ数字化变电站具有运行稳定性高、方便维护管理等优势，已经在国内变电站建设中得到广泛应 用。本文将对１１０ｋＶ数字化变电站的技术设计关键点进行分析，包括系统设备配置、网络结构模式设计和运行维 护设计等。在此ｇ，．ｚａ上，探讨１１０ｋＶ数字化变电站的实际应用效果。 【关键词】１１０ｋＶ变电站；数字化技术；系统设计 ０ 前言 能终端和合并单元等。包含在过程层．保护装置和测控 随着数字化技术的快速发展．同内数字化变电站建 装置包含在间隔层，由监控系统构成站控层。三层网络结 设水平不断提升，１１０ｋＶ变电站技术设计逐渐成熟．在 构之间能够实现高速网络通信，主要采用光纤通信方式 实际应用过程表现ｍ巨大优势。 可以将过程层理解为变电站一次、二次设备的结合层．继 承智能电器设备的智能化部分．用光电互感器代替电磁 １ １１０ｋＶ数字化变电站的技术设计关键点 互感器．用数字量代替模拟量。间隔层能够汇总实时信 息数据．对一次设备进行保护和控制。站控层汇总全站实 １．１ １１０ｋＶ数字化变电站的设备配置方案设计 １１０ｋＶ数字化变电站通过采用智能设备实现设备 时信息数据，更新数据库，具有全站操作闭锁控制功能 互操作功能，遵循ＩＥＣ６１８５０通信标准．能够实现信息交 １．３ ｌ１０ｋＶ数字化变电站的运行维护设计 在１１０ｋＶ数字化变电站中．运行维护主要包括合并 互和信息共享，并通过保护和测控装置的配置．为系统 的运行稳定性提供保障。１１０ｋＶ数字化变电站的设备配 单元运行维护、智能终端设备的运行维护．智能操作箱 置方案设计主要包括以下几方面内容： 散热处理、智能终端防潮处理、保护装置运行维护等。保 １）保护配置，以华安变电站为例．采用三台以太网 护装置投入运行后．人员不能触碰带电部位．不能随意 改变保护装置运行参数。如果在运行过程中运行停用保 交换机和两套远动通信装置进行通信屏配置．并配置 有两套主变测控装置．提供一体化保护 其他保护装 护，指需要退出该保护装置的对应压板。当系统发生故 置包括１１０ｋＶ母联保护装置、桥保护装置、网络记录及 障时．保护装置会自动进行跳闸处理．在液晶屏幕上显 分析装置、供电安防控制器、汇控柜、开关控制柜等； 示故障信息．打印保护动作报告 ２）数字采集装置配置．采用模块化设计方法，将采 ２ １ １ ０ｋＶ数字化变电站的实际应用效果 集装置划分为多个模块．具有较高的灵活性和可靠 性，能够实现大容量信息实时处理和高精度数据采集 ２．１ １１０ｋＶ数字化变电站的主要优势 功能。采用高分辨率Ａ／Ｄ转换器，支持多种对时方案． 目前国内１１０ｋＶ数字化变电站越来越多．从华安变电 硬件具备智能白检功能．抗干扰能力强： 站、直埠变电站等的实际应用效果可以看出，数字化变电 ３）智能终端配置，采用ＪＦＺ一６００Ｒ智能终端。支持 站具有多方面技术优势，通过采取三层网络结构设计，能 ＩＥＣ６１８５０标准协议．具备自动检测盒自我诊断功能．能 够实现智能设备之间的数据共享和信息交互．实现即插 够对事件进行完整记录．断电不会导致数据丢失 内部 即用，设备调试和维护都较为方便。１１０ｋＶ数字化变电站 插件采用前插拔设计方式．可以为设备调试和维修提供 的应用优势主要表现为以下几个方面：１）数字化保护系 方便。硬件平台兼容性高，易于扩展： 统的应用优势．使用数字化技术取代传统的模拟开关量 ４）测绘装置配置．采用ＰＣＳ一９７０５测控装置．对间 输人和传统出口继电器回路．使保护系统的抗干扰能力 隔层数据进行测量控制．基于面向对象思想进行设计． 明显提升，能够彻底消除由于继电器插件导致的误动：２） 能够实现软件与硬件平台的统一 装置抗干扰能力强． 二次系统的网络化通信优势．采用光纤代替电缆回路．连 能够实现交流信号的同步采样．间隔层联锁功能较为完 接现场终端设备．基于光纤网络实现间隔层与过程层的 善。对时精度高，后台通讯方式灵活： 互联互通．采用ＧＯＯＳＥ报文传输方式．通信效率和通 ５）监控系统配置．采用分布式设计方式．各节点 信可靠性明显提升：３）实现了智能终端设备的就地安 灵活配置．可根据实际需求进行扩展 采用ｖＱ￣无功 装．设备的环境适应能力和抗干扰能力明显提高 ’ 电压调节软件．能够为供电’质量和供电稳定性提供 ２．２ １１０ｋＶ数字化变电站建设对传统变电站的影响 保障．减少线路损耗： 数字化变电站建设对传统变电站产生的影响是多 ６）电源系统配置，电源系统设计采取交直流一体化 方面的．由于弓ｌ进了新的技术设备．改变了传统变电站 配置方式，对交直流电源、通信电源和逆变电源进行统一 的电压电流接线方式，通信通过网络实现．设备自动化 设计．满足开关分合闸的保护和控制需要．利用数字化监 程度和智能化程度大幅度提升．具备较高的自诊断能 控平台实现网络化通信，共享电源信息，实现统一控制 力．能够为１１０ｋＶ变电站的系统稳定性提供保障。建设 １．２ １１０ｋＶ数字化变电站的网络结构模式设计 １１０ｋＶ数字化变电站的影响主要表现为以下几个方面： １１０ｋＶ数字化变电站一般采取三层网络结构模式． １）系统运行维护更加方便．维护工作量显著降低．许 多设备维护工作可以通过设备自诊断功能完成．降低了 即过程层、间隔层和站控层。变电站采用的智能设备 均包含在三层网络结构中，其中智能化电气设备中的智 对维护人员的依赖：２）安全保护措施的执行更加容 易，可以减少部分传统变电站的安全（下转第１７７页） １ ５８ ｆ科技视界Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｉｓｉｏｎ Ｉ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｉｓｉｏｎ 科技视界 明．反应堆停堆后１００天内．衰变热随时间快速降低， 列ＰＴＲ的可运行性、任何情况下乏燃料水池水温不能 １００天～３００天内衰变热降速放缓．３００天以后衰变热 超过６０℃ 乏燃料水池相关设备预防性维修违反了技 基本稳定在一个较低的范围 同时．乏燃料水池内乏 术规范的要求．需要确保核安全的基础上向国家核 燃料的衰变热在停堆后较短的时间内总衰变热主要南 安全局提Ⅲ特许申请．并对预期试验期间乏燃料水 最后一个循环燃料衰变热决定 池的温度进行评估 ４．２ 乏燃料水池失去冷却后乏燃料水池温度随时间 ６ 结论 的变化关系 通过本文分析可以看 核电厂乏燃料水池的温度 反应堆在停堆３５天后．乏燃料水池失去冷却４６ｈ 由池内装载的乏燃料衰变热和冷却水温度共同决定． 后的温度随不同时间的变化关系可以看出停堆后的前 在卸料约１００天内．乏燃料衰变热较大．对乏燃料水池 三个月乏燃料衰变热比较多．衰变热引起的乏燃料水池 温升贡献也更大：随卸料后时问的增加．衰变热逐渐 温升超过２Ｏ℃．乏燃料水池的整体温度的变化趋势由衰 降低．约５个月以后乏燃料水池的温升主要由冷却水的 变热来决定的．当停堆后５个月后．衰变热引起的乏燃 温度决定 同时．冷却水温度也是影响乏燃料水池温度 料水池温升基本在１０℃以内．乏燃料水池的整体温度受 的重要因素．乏燃料水池温度随冷却水温度同步变化， 冷却水的温度影响更大．冷却水的温度主导着乏燃料水 核电厂可以根据时间情况．综合考虑乏燃料水池温度变 池总的温度变化．二者变化趋势基本一致。 化趋势．为相关维修工作决策提供依据。 由上述计算可见．在乏燃料水池初始水温耋３０℃的 状况下．乏燃料水池失去冷却的时间控制在４８小时内． 【参考文献】 乏燃料水池温度超过５０℃．是可以接受的 如果选择停 ［１］福建福清核电有限公司．１、２号机组运行技术规范【ｓ］．２０１７． 堆时间更长．乏燃料水池初始水温在更低的时候，可以 『２］廖伟，张敏杰，等．典型压水堆停堆后衰变热分布变化规 为乏燃料水池设备预防性维修提供更长的时间窗口 ５ 技术规范对乏燃料水池温度要求 律研究［Ｊ］．河南科级，２０１６（１）：１３３一ｌ３５． 『３１福建福清核电有限公司．乏燃料水池失去冷却及水装量 丧失事故下温升计算ｆＲ］．２０１６． 根据核电厂技术规范的要求．当乏燃料水池的冷却 『４］汤孙．韦斯曼著．压水反应堆热Ｔ分析．袁乃驹，裘怿椿， 全部不可运行或乏燃料水池温度＞５０℃时．要求在１小 杨彬译．北京：原子能出版社，１９８３． 时内停止乏燃料厂房内的燃料操作、８小时内恢复一 （上接第１５８页）保护措施；３）倒闸操作时间得到缩短，通过 本，按５万元进行计算，ＣＤ是报废成本，约为安装费用 程序化操作．高效利用间隔操作时间．提高操作效 的７０％。采用该公式进行计算，数字化变电站改造费用 率：４）标准化水平大大提高，有利于降低变电站的运 为８５２万元．相比于同等规模非数字化改造的１４２４万元。 行管理成本：５）减少了现场调试．ｒ＝作量，可以缩短变 可节省５７２万元，且变电站运行可靠性得到显著提升。 电站建设周期 ３结束语 ２．３ １１０ｋＶ数字化变电站的应用效益分析 采用全寿命周期成本计算方法对１１０ｋＶ数字化变 综上所述．１１０ｋＶ数字化变电站的设计与应用能够提 电站的建设成本进行定量分析 将１１０ｋＶ数字环变电 高电力系统的运行可靠性．通过采用智能化设备和网络 站的建设成本划分为初始成本和未来成本两个部分 其 化通信方式，可以实现设备的自诊断和交互操作等功能， 中，初始成本使初期建造成本，包括智能化设备的采购、 提升变电站运行管理效率。此外．１１０ｋＶ数字化变电站还 安装成本等 未来成本使在１１０ｋＶ数字化变电站投入应 用后的成本，包括运行成本、维护成本、替换成本和报废 拥有较好的长期效益，能够降低变电站全寿命周期成本。成本等．．以安华数字化变电站为例．按使用寿命２０年进 【参考文献】 行计算．全寿命周期成本计算公式为ＬＣＣ＝ＣＩ＋ＣＯ＋ＣＭ＋ 浅谈变电站综合自动化控制［Ｊ］．科技创新与应用， ｃＦ＋ＣＤ，其中，ＣＩ是初始成本，具体包括设计、设备采 ［１］郭瑞． 购、安装成本费用。ＣＯ是运行成本，具体包括检修操 ２０１２（６）．１０ｋＶ数字化变电站在福建 作、管理成本以及耗电费用。ＣＭ是维护修理成本．按 ［２］王宽，黄巍，张国平，陈佑健．１２（５）． 检修周期为三年进行计算．约为３Ｏ万元 ｃＦ是替换成 电网的应用ｆＪ］．电气应用，２０１（上接第１７８页） 工作．并进行实时监视。对保障人们安全、可靠用 ２）电力生产过程中要对避雷器的在线监测进行重点应 电，促进电力事业的可持续发展具有重要意义。本 用 对电缆进行避雷器安装时电力工程建设时必不可少 文从电缆可能出现的问题出发．首先分析了电缆运 的环节．通过避雷器的实时监控和控制．能够分析出电缆 行过程的相关规定．并阐述了电缆运维检修＿Ｔ作的 的哪些区域电流量过大．有没有出现漏电现象，从而保障 主要内容．就如何提升电缆维护进一步的发展提出相 电缆运行Ｔ作的安全性．提升电缆运维检修工作的效率 关意见，供相关部门参考借鉴 和质量．．考虑避雷器技术在电力生产建设丁程中的应 用．是当前促进电力系统稳定工作的有效保障之一 【参考文献】 ４ 结束语 电力能源成为人们日常生产生活中的重要能源．与 人们“０生活稳定息息相关．确保电力供应的稳定性与安 全性，是电力企业应当重点关注的问题。电缆的铺设Ｔ 作是电力生产过程的主要内容．作为传输电力的主要介 质，电缆的安全性是重中之重，因此，加强电缆运维检修 ［１］张晓．电力生产过程中的电缆运维检修以及管理【Ｊ】．科 技资讯，２０１７，１５（２３）． ［２］付强，赵志．电力电缆运维检修及管理探究【Ｊ］．工程技术： 文摘版 ２０１６ｆ７）：００１２９—００１２９． 『３１徐道磊．“大检修”体系下电力生产中配网线路运维管理 现状及优化措施分析［Ｊ］．水能经济，２０１６（８）：１６一ｌ６． ［４］冯延明．电力电缆运维检修及管理探究『Ｊ１．电子制作， ２０１６ｆ７１：６ １—６２． 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