全新格局的智能变电站建设构想

全新格局的智能变电站建设构想支撑技术3）新一代智能变电站系统高度集成结构布局合理经济节能环保装备先进适用支撑调控一体力争实现设计、设备、控制等技术领域的突破。

制定规范的集成方式与接口规则，实现功能模块、设备模块、土建模块的“即插即用”。2模块化设计优化电气主接线，优化设备配置和总平面布置方案，实现整站设计优化。1整体集成设计设计技术的主要研究内容一体化集成理念实施不到位，缺少厂内一体化调试；现场联调时，出现通讯接口、模型配置不统一等问题，影响工程进度。2.3设备技术的突破通过一次设备与传感器、智能组件的一体化设计、一体化供货、一体化调试，实现设备功能高度整合，提高工程调试效率。主要存在问题一次设备智能化向智能一次设备转变（1）变压器近期目标：研制集成式智能变压器，提高变压器智能化、集成化水平；研制节能变压器，采用纳米、无氧铜材料，提高变压器节能环保水平。远期目标：研制超导变压器，降低损耗、提高过负荷能力；研制电力电子变压器，集无功补偿、电能质量控制于一体，实现电网有功、无功、电压的平滑调控。（2）开关设备近期目标：研制集成式智能断路器，实现对隔离式断路器智能化水平的提升；研制电机驱动的断路器，实现智能灭弧，减小对系统冲击；研制智能高压开关，实现开关设备的状态维护和自我调节。远期目标：研制固态开关，实现高速频繁开断、精确控制，解决电网故障的快速隔离问题。（3）其他电气设备近期目标：研制集串联电抗器与并联电容器于一体的集成式无功设备。远期目标：研制超导故障限流器，有效限制电网故障短路电流；研制超导储能系统，为重要负载提供高质量不间断电源。各二次系统独立分散配置，信息共享度低，采样重复处理，维护工作量大；对调控一体的支撑力度不够，尚不满足电网运维管理体制转变要求。2.4控制技术的突破整合各分系统功能，构建一体化业务系统；深化高级功能应用，实现一键式顺序控制，提高运检效率；采用层次化保护控制，实现协调控制。主要存在问题分散独立系统向一体化业务系统转变（1）保护控制技术近期目标：构建“就地—站域—广域”三级的层次化保护控制体系，实现空间/时间维度的协调控制；构建区域电网集中式保护控制体系，实现从保护元件到保护电网的变革，同时简化变电站结构。远期目标：研制多原理保护集成芯片，提升保护设备通用性；研究光学保护系统，实现电网瞬时值全息测量，提高保护的可靠性、快速性。（2）自动化技术近期目标：深化一键式顺序控制应用，同时提升高级功能应用水平；研制多功能二次装置，实现三态数据的统一采集和上送，减少装置数量；研制生产控制云滴系统，实现信息并行处理、功能统筹协调。远期目标：研究自取能蓄能技术，提供多样化站内用能方式，减少常规电源配置数量。（3）通信技术近期目标：构建站内一体化高速以太网，简化过程层网络，减少交换机数量，方便信息共享；建设大容量骨干网（光传送网、分组传送网），提高传输带宽，支撑与调控、运检中心海量数据交互。远期目标：研究电力物联网在变电站系统的集成应用，组建站内传感网络，实现设备的全面感知与智能控制。3.1近期技术方案（2015）近期技术方案以“占地少、造价省、可靠性高”为目标，构建了以“集成化智能设备＋一体化业务系统”应用为特征的新一代智能变电站。目前，已完成110kVAIS、110kVGIS、220kVAIS、220kVGIS四种类型变电站的近期技术方案。边界条件：主变规模、进出线规模等参数参考《国家电网公司输变电工程通用设计》中典型设计方案一体化业务系统集成化智能设备就地保护站域保护广域保护层次化保护控制集成化智能变压器集成式智能断路器其他电气设备

3.1近期技术方案—设备配置

3.1近期技术方案—220kVAIS站（1）平面布置—220kVAIS站与目前智能站面积相比，新一代220kVAIS站的占地面积减少约40%。128.5m160m160m78m当前智能变电站新一代智能变电站（2）电气主接线—220kVAIS站采用双母线接线；采用集成式智能断路器，取消站内出线侧隔离开关。220kV侧由双母线优化为单母线分段；采用集成式智能断路器，取消站内出线、母线侧隔离开关。110kV侧当前智能变电站新一代智能变电站当前智能变电站新一代智能变电站（3）间隔断面图—220kVAIS站采用集电子式互感器、隔离开关和断路器于一体的集成式智能断路器，应用封闭母线，配电装置纵向尺寸由128.5m优化至78m。128.5m78m当前智能变电站新一代智能变电站10kV高压室电子式互感器隔离开关普通断路器集成式智能断路器（4）建筑优化—220kVAIS站优化主控楼等建筑面积，设备小室采用集装箱建筑，实现站内建筑物模块设计、工厂制造、整体运输、快速安装的工业化流程。总建筑面积变化比较220kVAIS方案目前智能变电站总建筑面积820新一代智能变电站总建筑面积（集装箱个数）324（9）面积减小比例60%注：数据引自《新一代智能变电站技术方案研究报告》（5）综合比较—220kVAIS站220kV主接线可靠性指标0.0753%0.8340.352故障概率故障频率32%58%优化接线常规接线可靠性缩小故障波及范围、缩短停电时间，电气主接线的可靠性提高。可用性采用一体设备，提高了可用性（平均不可用时间从3.1小时/年减少至1.2小时/年）。采用光缆代替电缆，节省控制电缆约80％，降低了火灾隐患，减少了铜材用量，体现了节材、节能的绿色理念；与电缆沟相比，光缆沟道截面缩小近50％。节材节能（5）综合比较—220kVAIS站建筑设备安装其他合计初期-9%26%-15%-12%8%推广后-9%6%-15%-12%-10%新一代站与目前智能站方案费用对比表（220kVAIS）造价分析与通用设计造价比，220kV近期方案总投资增加8%，主要因设备购置费增加。工程推广后，预计设备价格可下降约20%。此时，新一代智能站的投资水平将与目前智能站基本相当或进一步降低。注：数据引自《新一代智能变电站技术方案研究报告》

3.1近期技术方案—220kVGIS站（1）平面布置—220kVGIS站与目前智能站面积相比，新一代220kVGIS站的架空出线方案占地面积减少约22%，电缆出线方案占地面积减少约67%。86m103m45m65m当前智能变电站新一代智能变电站电缆出线方案（2）电气主接线—220kVGIS站采用双母线接线。220kV侧由双母线优化为单母线分段。110kV侧当前智能变电站新一代智能变电站当前智能变电站新一代智能变电站（3）间隔断面图—220kVGIS站

变压器与组合电器通过封闭式母线（GIB管）连接。

架空出线方案：由86m优化至63m。电缆出线方案：由86m优化至45m（站内无架构）。86m63m45m当前智能变电站新一代智能变电站10kV高压室架空出线电缆出线配电装置纵向尺寸

3.1近期技术方案—110kVAIS站（1）平面布置—110kVAIS变电站与目前智能站面积相比，新一代110kVAIS站占地面积减少约44%。65m57m38m55m当前智能变电站新一代智能变电站（2）电气主接线—110kVAIS站采用单母线分段接线；采用集成式智能断路器，取消站内出线、母线侧隔离开关。110kV侧当前智能变电站新一代智能变电站（3）间隔断面图—110kVAIS站采用一体化设备，应用封闭式管母线（GIB管）和集装箱式建筑，配电装置纵向尺寸由65m优化至38m。65m38m当前智能变电站新一代智能变电站35kV高压室10kV高压室集装箱

3.1近期技术方案—110kVGIS站（1）平面布置—110kVGIS站与目前智能站面积相比，新一代110kVGIS站架空出线方案占地面积减少约36%，电缆出线方案占地面积减少约60%。当前智能变电站新一代智能变电站63.9m29m60.8m53m电缆出线方案（2）电气主接线—110kVGIS站采用单母线分段接线。110kV侧当前智能变电站新一代智能变电站（3）间隔断面图—110kVGIS站变压器与组合电器通过封闭式母线（GIB管）连接，采用集装箱式建筑。架空出线方案，由63.9m优化至40m。

电缆出线方案，由63.9m优化至29m（站内无架构）。63.9m29m40m当前智能变电站新一代智能变