1、220kV220kV午山變電站智能化改造方案午山變電站智能化改造方案山東電力集團公司青島供電公司山東電力集團公司青島供電公司于立濤于立濤n午山變電站午山變電站220kV系統系統為室內為室內GIS組合電器，組合電器，雙母線接線方式。雙母線接線方式。220kV進線進線3回，回， 220kV主變主變2臺，臺，220kV/35kV，容量均為，容量均為150MVA。35kV系統為室內開關柜系統為室內開關柜，單母線分段接線，接，單母線分段接線，接地方式為經小電阻接地地方式為經小電阻接地。本期。本期10回線路，回線路， 2個個電容器組，電容器組，2個站用變。個站用變。現狀現狀- -數字化變電站數字化變電站現

2、狀現狀- -數字化變電站數字化變電站n 午山數字化變電站的典型特征：午山數字化變電站的典型特征： 午山數字化變電站分層構建，分為過程層、間午山數字化變電站分層構建，分為過程層、間隔層和站控層，過程層采用了電子式互感器及隔層和站控層，過程層采用了電子式互感器及GISGIS智能控制柜等新技術，間隔層與站控層間的智能控制柜等新技術，間隔層與站控層間的通信采用通信采用IEC61850IEC61850通信規范。通信規范。山東午山山東午山220kV數字化變電站數字化變電站 全站全站220kV220kV及及35kV35kV側均采用電子式互感器，配置南京側均采用電子式互感器，配置南京南瑞繼保電氣有限公司的南瑞

3、繼保電氣有限公司的PCS-9250PCS-9250系列電子式電流系列電子式電流電壓互感器。電壓互感器。ECVTECVTECVTECVTBCAMU1MU2母差保護1線路保護1MU3MU4YYMU5MU6MU8MU7ECVTMU7MU1計量設備測控裝置MU3MU5中壓側CT、PT或合并單元低壓側CT、PT變壓器保護1測控裝置母差保護2線路保護2MU8MU2MU4MU6變壓器保護2PMU/故錄PMU/故錄測控裝置PMU/故錄中壓側CT、PT或合并單元低壓側CT、PT山東午山山東午山220kV數字化變電站數字化變電站 午山站采用了午山站采用了GISGIS智能控制裝置智能控制裝置（PCS-9821PCS

4、-9821），實現了對室內），實現了對室內GISGIS的的智能控制智能控制. .裝置將二次測控功能與裝置將二次測控功能與GISGIS就地匯控功能結合在一起，構成就地匯控功能結合在一起，構成智能開關功能，并可與間隔保護裝智能開關功能，并可與間隔保護裝置一起組屏安放于置一起組屏安放于GISGIS間隔旁，構成間隔旁，構成保護及智能控制柜，實現面向間隔保護及智能控制柜，實現面向間隔的保護、測控和的保護、測控和GISGIS智能控制一體化。智能控制一體化。山東午山山東午山220kV數字化變電站數字化變電站 GISGIS室內的線路間隔有室內的線路間隔有3 3面屏面屏: :- 1- 1面智能控制屏面智能控制屏

5、- 2- 2面雙重化配置的保護屏面雙重化配置的保護屏（每面屏含獨立的（每面屏含獨立的1 1套保護裝套保護裝置和置和1 1個合并單元）。個合并單元）。山東午山山東午山220kV數字化變電站數字化變電站 改造原則改造原則n本次智能化改造基于數字本次智能化改造基于數字化的基礎，智能化改造的化的基礎，智能化改造的總體思路是積極實踐總體思路是積極實踐智智能變電站技術導則能變電站技術導則中規中規定的智能化重點內容，實定的智能化重點內容，實現信息平臺一體化、運行現信息平臺一體化、運行維護智能化、實現高級應維護智能化、實現高級應用、對輔助系統進行智能用、對輔助系統進行智能化改造，充分體現智能變化改造，充分體現

6、智能變電站信息化、自動化和互電站信息化、自動化和互動化的特征。動化的特征。午山站智能化改造后的預期目標午山站智能化改造后的預期目標 在變電運行方面：通過實現智能化高級應用，如智能告警在變電運行方面：通過實現智能化高級應用，如智能告警及分析決策、順序控制等，提高運行管理的自動化程度及分析決策、順序控制等，提高運行管理的自動化程度，延長變電站巡視周期，減少維護工作量。變電站倒閘，延長變電站巡視周期，減少維護工作量。變電站倒閘操作時間和停電時間大大縮減，工作效率得到提升，主操作時間和停電時間大大縮減，工作效率得到提升，主要設備的使用周期得以延長。要設備的使用周期得以延長。在檢修方面：系統通過配置在線

7、監測技術，及時發現一次在檢修方面：系統通過配置在線監測技術，及時發現一次設備運行中的缺陷，如絕緣、泄露、油溫、氣體等，為設備運行中的缺陷，如絕緣、泄露、油溫、氣體等，為綜合判定設備的檢修狀況提供基礎數據。減少突發性事綜合判定設備的檢修狀況提供基礎數據。減少突發性事故，延長設備運行壽命，最終提高供電的可靠性、經濟故，延長設備運行壽命，最終提高供電的可靠性、經濟性和安全性。性和安全性。在智能設備應用方面：配置功能高度集成的智能組件，與在智能設備應用方面：配置功能高度集成的智能組件，與一次設備組成有機結合體，實現高壓設備智能化。一次設備組成有機結合體，實現高壓設備智能化。在運行管理方面：通過輔助設備

8、智能化改造，實現變電站在運行管理方面：通過輔助設備智能化改造，實現變電站運行環境與智能巡檢的有效結合，具備變電站設備運行運行環境與智能巡檢的有效結合，具備變電站設備運行溫度、濕度等環境定時檢測功能，實現空調、風機、加溫度、濕度等環境定時檢測功能，實現空調、風機、加熱器的遠程控制與溫濕度控制器的智能聯動，優化變電熱器的遠程控制與溫濕度控制器的智能聯動，優化變電站管理。站管理。午山站智能化改造后的預期目標午山站智能化改造后的預期目標n 在設計方面在設計方面: :通過建立一體化信息平臺，實現各種通過建立一體化信息平臺，實現各種數據包的快速高效接入、存儲與檢索。將在線監測數據包的快速高效接入、存儲與檢

9、索。將在線監測、保護、測控、通信、計量、直流輔助系統、環境、保護、測控、通信、計量、直流輔助系統、環境監測、視頻、安防、環境參量等數據的模型標準化監測、視頻、安防、環境參量等數據的模型標準化，保證基礎數據的完整性及一致性，建立統一的全，保證基礎數據的完整性及一致性，建立統一的全景數據處理平臺，同時供站控層各子系統的標準化景數據處理平臺，同時供站控層各子系統的標準化規范化信息訪問以及主站上送。規范化信息訪問以及主站上送。n 在標準化建設方面：本試點項目通過統一建模、高在標準化建設方面：本試點項目通過統一建模、高級應用、智能組件、狀態監測、純光纖式互感器、級應用、智能組件、狀態監測、純光纖式互感器

10、、輔助設備智能化、站用電源一體化設計，為智能變輔助設備智能化、站用電源一體化設計，為智能變電站的改造打下良好的標準建設基礎電站的改造打下良好的標準建設基礎. .智能化改造的各個主要環節智能化改造的各個主要環節n 電氣一次部分：電氣一次部分： （1）220kV 黃埠嶺線純光學電流互感器黃埠嶺線純光學電流互感器 （2）高壓設備智能化）高壓設備智能化 #1、#2變壓器智能組件柜變壓器智能組件柜 220kVGIS斷路器智能組件柜斷路器智能組件柜 （3）避雷器遠傳）避雷器遠傳 （4）變電站運行環境監控）變電站運行環境監控 （5）智能巡檢系統及其巡視軌道）智能巡檢系統及其巡視軌道n 電氣二次部分：電氣二次

11、部分： （1） 220kV 黃埠嶺線純光學電流互感器配套的二次設備黃埠嶺線純光學電流互感器配套的二次設備 （2）新后臺監控系統高級應用功能）新后臺監控系統高級應用功能 （3）智能變電站一體化平臺系統）智能變電站一體化平臺系統 （4）#1#2變壓器的高壓斷路器選相分合閘變壓器的高壓斷路器選相分合閘 （5）一體化電源）一體化電源 220kV 黃埠嶺線純光學電流互感器黃埠嶺線純光學電流互感器n經向阿海琺、許繼經向阿海琺、許繼、南瑞航天、南瑞、南瑞航天、南瑞繼保等多家廠家調繼保等多家廠家調研，本著不改動研，本著不改動GIS本體的原則，掛網本體的原則，掛網光互感器采用在光互感器采用在GIS出線套管底部纏

12、繞出線套管底部纏繞的方案。的方案。高壓設備智能化高壓設備智能化n 本期改造范圍為變壓器、斷路器及避雷器。本期改造范圍為變壓器、斷路器及避雷器。n 智能設備有以下三種主要實現方式：智能設備有以下三種主要實現方式：（1）一次設備機構）一次設備機構+智能單元智能單元+監測單元；監測單元；（2）一次設備機構）一次設備機構+集成智能組件（智能單元兼監測集成智能組件（智能單元兼監測單元）；單元）；（3）一次設備機構本體內嵌集成智能組件（智能單元）一次設備機構本體內嵌集成智能組件（智能單元和監測單元）。和監測單元）。n 本工程為智能變電站改造試點工程，技術上既要適本工程為智能變電站改造試點工程，技術上既要適

13、當超前又要具有可行性，因此采用集成智能組件實當超前又要具有可行性，因此采用集成智能組件實現一次設備的智能化。現一次設備的智能化。高壓設備智能化高壓設備智能化n對于本工程變壓器、對于本工程變壓器、GIS智能組智能組件測量、控制部分改造的原則為件測量、控制部分改造的原則為：采用本期改造后的控制功能，：采用本期改造后的控制功能，取消原有控制；原有測量改接入取消原有控制；原有測量改接入新的智能組件，沒有的測量參數新的智能組件，沒有的測量參數新配置傳感器。智能組件采取新配置傳感器。智能組件采取1+1模式，即保護獨立于智能組模式，即保護獨立于智能組件。件。主變壓器智能化改造方案主變壓器智能化改造方案 n

14、每臺主變壓器就地安裝智能柜二每臺主變壓器就地安裝智能柜二面，智能柜一安裝主變壓器油中面，智能柜一安裝主變壓器油中氣體監測、鐵心接地電流監測、氣體監測、鐵心接地電流監測、套管電容、介質損耗監測等智能套管電容、介質損耗監測等智能電子裝置（電子裝置（IED）；智能柜二安）；智能柜二安裝集合了主變壓器測量、控制、裝集合了主變壓器測量、控制、非電量功能的綜合智能組件。兩非電量功能的綜合智能組件。兩面柜通過光纖連接，通過站內原面柜通過光纖連接，通過站內原有雙光纖環網接入站內一體化平有雙光纖環網接入站內一體化平臺。臺。主變壓器智能化改造測量項目表序號測量參量采樣方法應用技術要求接入形式1主油箱油面溫度Pt1

15、00過熱、冷卻裝置異常1(不確定度)本體端子箱2氣體繼電器節點信息氣體繼電器輕瓦斯氣體繼電器重瓦斯內部嚴重放電、短路0差錯本體端子箱3壓力釋放器狀態信號繼電器內部嚴重放電、短路0差錯本體端子箱4主油箱油位油位計上限、下限1cm(不確定度)新增遠傳油位計5分接開關油箱油位油位計上限、下限1cm(不確定度)新增遠傳油位計6風扇電機電流、電壓電流、電壓傳感器風扇及風扇電機狀態1.5%(不確定度)主變本體散熱器7油流繼電器信號繼電器油泵異常指示0差錯主油路8有載分接開關電源電壓電壓傳感器操動電源狀態1.5%(不確定度)有載調壓操作箱9有載分接開關切換次數繼電器機械壽命0誤差有載調壓操作箱10有載分接開

16、關當前分接位置繼電器狀態量0差錯有載調壓操作箱11各側負荷電流及中性點電流小電流傳感器保護、狀態感知符合設計要求本體端子箱 220kV午山變電站主變壓器智能化改造控制項目表午山變電站主變壓器智能化改造控制項目表序號智能化項目技術要求接入形式1冷卻系統對已運行變壓器，可由控制器就地自主控制，亦可由智能組件通過控制器控制。主變本體風扇2有載分接開關對已運行變壓器，可由控制器就地自主控制，亦可由智能組件通過控制器控制。有載調壓操作箱220kV午山變電站變壓器智能化改造監測項目表午山變電站變壓器智能化改造監測項目表序號監測項目技術要求安裝形式1油中溶解氣體酌情選擇電化學法、色譜法、光譜法等技術，滿足智

17、能組件狀態可視化的基本要求。就地安裝離線式油中氣體監測裝置，主變本體取油口取樣。2油中含水量3氣體聚集量（輕瓦斯）10ml（不確定度）4鐵心接地電流2.5%（不確定度）穿心CT5電容式套管電容量0.5%（不確定度）套管末屏取信號6套管介質損耗因數0.001（不確定度）套管末屏取信號7局放500pc10000pc鐵芯接地主變壓器智能化改造方案主變壓器智能化改造方案 220kVGIS改造方案n 午山變電站220kV配電裝置測量、控制、保護裝置仍布置于原有保護柜、智能匯控柜內，本期改造的間隔設置智能組件柜一面，柜內安裝斷路器監測、SF6監測、避雷器監測智能組件。n 220kV配電裝置智能化改造監測項

18、目配電裝置智能化改造監測項目序號監測項目技術要求采樣方法安裝形式1斷路器分合閘線圈電流波形分合閘線圈電流波形允許測量不確定度為1.5%（幅值）、1ms（時間）；分合閘時間允許測量不確定度為1ms。電流互感器智能匯控柜內控制回路安裝2斷路器分合閘時間位移傳感器就地操作機構箱內安裝3斷路器儲能電機工作狀態斷路器儲能電機工作參量包括電機電流、電壓、工作時間，允許不確定度分別為1.5%、1.5%和5s/24h；對于液壓機構，還應統計儲能電機的啟動次數/24h、累計工作時間/24h等。行程開關電源回路安裝4SF6密度-0.10.9MPa；精度0.30.7MPa時1.5級，其余2.5級繼電器原有SF6密度

19、繼電器5SF6微水501000ppm；測量精度7.3ppm9.2%（讀數）ppm繼電器加裝SF6微水繼電器6工頻泄漏電流實時監測泄漏電流傳感器原有設備加裝傳感器7動作次數記錄動作次數繼電器加裝繼電器 避雷器遠傳避雷器遠傳n避雷器改造方案為對避雷器工避雷器改造方案為對避雷器工頻泄露電流檢測及動作次數實頻泄露電流檢測及動作次數實現遠傳，分別接入各自間隔的現遠傳，分別接入各自間隔的智能組件。智能組件。n實施方案為安裝氧化鋅避雷器實施方案為安裝氧化鋅避雷器在線監測報警遠傳系統在線監測報警遠傳系統 變電站運行環境監測系統變電站運行環境智能監控系統變電站運行環境智能監控系統安全防護安全防護環境監控及控制環

20、境監控及控制消防消防圖像監控圖像監控門禁紅外對射溫度濕度浸水空調控制燈光控制風機控制煙霧明火檢測相關設備控制現場圖像遠程控制、告警聯動錄像、畫面切換NSS一體化信息平臺一體化信息平臺電纜溫度檢測電纜溫度檢測電纜夾層電纜溫度實時監測變電站運行環境監測系統n 1、安全防護子系統：阻止非法闖入，遇到警情立即告警。n 門禁：身份確認，禁止無卡人員進入；n 2、環境監控子系統：主要監視變電站的環境溫度、濕度，以及浸水情況，必要的時候可以遠程啟停空調及風機等設備。n 3、電纜溫度監測子系統：主要監視電纜夾層中的電纜溫度，當發現溫度超過警戒值時立即告警，預防事故的發生。n 4、消防子系統：在重要的場合設置煙

21、霧傳感器，將傳感器的信號接入到監控系統中，一旦出現警情，系統自動告警。n 5、圖像監控子系統：主要將變電站現場的各種設備運行情況、現場環境情況通過遠程圖像直觀的顯示出來，確保變電站的安全運行,并與燈光進行聯動。智能巡檢機器人n 智能巡檢機器人系統，包含移動站系統和基站系統。移動站系統以四輪小車為載體，在巡視路線上鋪設磁條進行導航，基站系統組屏安裝，放在220kV生產綜合樓繼電器室內，數據經過基站系統的分析處理后，通過智能接口機，接入NSS一體化信息平臺。n 在戶外220kV出線側新建2.4m*1.2m機器人充電室一間，提供220V電源，作為機器人移動站系統的充電點和待機停靠點。n 巡視內容 智

22、能機器人攜帶紅外監測和可見光監測設備，負責監測主變區、220kV進出線等區域所有設備本體及接頭的發熱、外觀異常（破損、異物、油污等）、刀閘分合狀態、儀表讀數等。智能巡檢機器人n 導航方式 雖然磁導航的施工工作量較大，路線擴展不方便，但它具有極高的可靠性、抗電磁干擾能力和室外環境適應性，因此，從實用性角度，本站智能機器人采用磁導航RFID的導航定位方式。220kV 黃埠嶺線純光學電流互感器配套黃埠嶺線純光學電流互感器配套的二次設備的二次設備監控系統后臺高級應用方案 目前午山變電站告警信息的分層分類、順序控制有了一定的應用和嘗試，但變電站高級應用的智能化程度還不夠，仍需對變電站內數據進一步的挖掘、

23、分析，以實現智能告警、事故綜合分析決策等高級應用功能。根據青島午山變電站的系統情況，增加一臺NSS201子站控制器設備和一臺NSS100當地監控設備，兩臺設備均統一采用一體化信息平臺，互為冗余備用實施以下的主要高級應用如下： 順控控制; 智能告警及分析決策; 設備位置狀態可視化; 網絡記錄分析系統。智能變電站網絡結構智能變電站網絡結構智能變電站一體化平臺設計方案n 本期改造工程實現集SCADA、通信、保護信息管理、在線監測等信息于一體的信息平臺，并在一體化信息平臺的基礎上，構建當地監控系統，實現順序控制、設備狀態可視化、智能告警及分析決策等高級應用。n 改造規模為保持現有午山站當地監控后臺設備

24、不變，另外增加兩臺一體化信息平臺設備，接入站內間隔層智能設備，實現智能化應用。接入的智能設備包括在線監測系統、變電站運行環境監控系統、一體化站用電源系統、變電站智能巡檢系統等。n 根據電力二次系統安全防護的相關要求，本站二次系統進行如下安全分區：將監控系統、五防系統、繼電保護、一體化站用電源系統置于控制區；將故障錄波裝置、電能量遠方終端置于非控制區；將在線監測系統、變電站運行環境監控系統、變電站智能巡檢系統置于管理信息大區。斷路器選相分合閘技術應用n通過一定的手段使斷路器動、靜觸頭在系統通過一定的手段使斷路器動、靜觸頭在系統電壓波形的指定相角處分合，使得空載變壓電壓波形的指定相角處分合，使得空

25、載變壓器、電容器組等電力設備在對自身和系統沖器、電容器組等電力設備在對自身和系統沖擊最小的情況下投切入電力系統。擊最小的情況下投切入電力系統。斷路器選相分合閘技術應用 本期智能改造在#1、#2主變220kV側分別安裝斷路器選相分合閘裝置一臺，安裝在GIS主變間隔斷路器智能匯控柜內。斷路器選相分合閘裝置的電流信號取自主變220kV側GIS的常規互感器；電壓信號取自母線電壓互感器的計量繞組，為模擬量回路。一體化電源及在線監測系統n 一體化電源集成系統在電氣方面主要由直流系統，交流系統,逆變電源系統,通信電源系統四個分系統組成。n 一體化電源系統在功能上由各種模塊組成，包括：（1）一體化監控模塊。

26、（2）交流分系統。 （3）直流分系統。 （4）逆變電源分系統。（5）通信電源分系統。 設備改造停電計劃設備改造停電計劃n 1）間隔層停電時間）間隔層停電時間 兩個主變本體及兩個主變本體及220kV試點間隔的智能組件設備信號對點及試點間隔的智能組件設備信號對點及試驗需要按每間隔停電試驗需要按每間隔停電2天進行。天進行。n 2）在線監測系統停電時間）在線監測系統停電時間 每個各間隔安裝斷路器狀態監測傳感器（包含每個各間隔安裝斷路器狀態監測傳感器（包含SF6氣密及微氣密及微水監測）、避雷器監測傳感器裝置時需停電水監測）、避雷器監測傳感器裝置時需停電1天，各間隔分天，各間隔分步停電進行，步停電進行，6

27、個間隔小計停電個間隔小計停電6天。每臺主變套管監測安天。每臺主變套管監測安裝套管監測傳感器時需停電裝套管監測傳感器時需停電1天，主變區小計停電天，主變區小計停電2天。局天。局部放電、紅外熱像、油氣含量監測傳感器安裝時無需停電部放電、紅外熱像、油氣含量監測傳感器安裝時無需停電即可安裝。各類監測即可安裝。各類監測IED、智能組件安裝無需停電。、智能組件安裝無需停電。n 3）站控層停電要求）站控層停電要求 站控層系統主要是基于一體化信息平臺的當地后臺和子站站控層系統主要是基于一體化信息平臺的當地后臺和子站控制器，兩者互為備用。系統數據建模應在工廠調試時完控制器，兩者互為備用。系統數據建模應在工廠調試

28、時完成，與其它系統如環境檢測、智能巡檢等接口數據及接口成，與其它系統如環境檢測、智能巡檢等接口數據及接口功能調試也應在工廠調試時完成，現場調試主要是現場實功能調試也應在工廠調試時完成，現場調試主要是現場實際信號對點，該項工作應結合間隔層智能組件與在線監測際信號對點，該項工作應結合間隔層智能組件與在線監測系統的停電計劃進行，不需要單獨停電。系統的停電計劃進行，不需要單獨停電。智能化改造需要注意的問題智能化改造需要注意的問題1、220kV午山變改造工程主要涉及一次設備與輔助設午山變改造工程主要涉及一次設備與輔助設備智能化、智能巡視與智能檢測、信息一體化及程備智能化、智能巡視與智能檢測、信息一體化及

29、程序化操作等高級應用功能等。改造覆蓋面大，涉及序化操作等高級應用功能等。改造覆蓋面大，涉及設備多。必須制定相應的實施方案和技術措施。設備多。必須制定相應的實施方案和技術措施。2、改造設備（包括改造的輔助設備）的投運，應由相、改造設備（包括改造的輔助設備）的投運，應由相關部門制定啟動方案，并嚴格按照相應方案進行。關部門制定啟動方案，并嚴格按照相應方案進行。3、智能變電站信息量很大，主要增加了四個模塊的信、智能變電站信息量很大，主要增加了四個模塊的信息：一次設備狀態監測、變電站運行環境監測、一息：一次設備狀態監測、變電站運行環境監測、一體化電源的監控、智能巡檢機器人檢測。該四個模體化電源的監控、智能巡檢機器人檢測。該四個模塊的信息發送至公司哪個部門還需要進一步明確責塊的信息發送至公司哪個部門還需