Cách thiết kế trạm biến áp thông minh 110kV

Với sự phát triển của các trạm biến áp thông minh, Hiệu suất và lợi thế của thiết bị đầu cuối thông minh và thiết bị đơn vị hợp nhất đã được xác minh rộng rãi, Nhưng một số vấn đề cũng đã được phơi bày, Như: Cấu hình không hợp lý của các đơn vị sáp nhập làm giảm độ tin cậy của hoạt động của thiết bị bảo vệ, Độ trễ lấy mẫu làm tăng thời gian hành động của toàn bộ nhóm bảo vệ, v.v. Một sơ đồ kỹ thuật của “lấy mẫu thông thường + vấp GOOSE” cho các thiết bị bảo vệ trong 220 đã được đề xuất các trạm biến áp thông minh kV trở lên, cũng có ý nghĩa tham khảo cho việc xây dựng 110 Trạm biến áp thông minh kV.

1 Tổng quan thiết kế chung

Trong thiết kế chung bản vẽ thi công mô-đun cho trạm biến áp thông minh State Grid, 110 Trạm biến áp kV thường được sử dụng làm trạm phụ tải đầu cuối, với quy mô máy biến áp chính là 2 đơn vị và một sơ đồ điển hình của xe buýt đơn phân đoạn (xe buýt đơn ba phân đoạn) hoặc cầu trong (Cầu bên trong mở rộng) cho hệ thống dây điện chính. Bài viết này lấy sơ đồ 110-A3-3 mở rộng hình thức kết nối chính của cầu trong làm ví dụ để phân tích cấu hình của bộ phận hợp nhất thanh cái.

1.1 Sơ đồ cấu hình đơn vị hợp nhất chung

Trong sơ đồ thiết kế chung, Lấy mẫu điện áp và dòng điện áp dụng phương pháp “máy biến áp thông thường + đơn vị hợp nhất”. Mỗi khoảng thời gian PT thanh cái được trang bị một thiết bị đầu cuối thông minh và một đơn vị hợp nhất; Hai thiết bị đầu cuối thông minh tích hợp để hợp nhất các đơn vị được lắp đặt trong khoảng thời gian giữa các đường dây và cầu nội bộ; Một thiết bị tích hợp thông minh được lắp đặt theo các khoảng thời gian ở phía điện áp cao của máy biến áp chính; Tủ thông minh của máy biến áp chính được trang bị một thiết bị đầu cuối thông minh và hai đơn vị hợp nhất. Ở phía điện áp thấp của máy biến áp chính, Mỗi thiết bị đóng cắt chính đến được trang bị hai thiết bị thông minh tích hợp. Các thiết bị điện áp thấp không thay đổi trong sơ đồ tối ưu hóa, Vì vậy, sẽ không có số liệu thống kê nào được thực hiện.

1.2 Mối quan hệ logic lấy mẫu điện áp

Theo hướng dẫn kỹ thuật cho trạm biến áp thông minh, Dòng, Cầu trong, Thiết bị bảo vệ máy biến áp chính, SV, và thông tin GOOSE theo nguyên tắc “Mua lại trực tiếp và nhảy trực tiếp”, và được truyền từ điểm này sang điểm khác thông qua cáp quang. Theo cấu hình tỷ lệ cuối cùng của sơ đồ thiết kế chung, mối quan hệ logic lấy mẫu điện áp của thiết bị bảo vệ được thể hiện trong Hình 1.

Đường liền mạch đại diện cho hệ thống dây cáp, trong khi đường chấm đại diện cho cáp quang hoặc dây cáp đuôi. Lấy mẫu điện áp của đơn vị hợp nhất khoảng phía điện áp cao của đường dây và máy biến áp chính được truyền qua 9-2 Dòng thác giao thức từ đơn vị hợp nhất thanh cái, và có thể được chuyển tiếp đến bảo vệ dòng tương ứng, đồng hồ điện, quá tải máy biến áp chính và các thiết bị khác để sử dụng. Lấy mẫu điện áp của bảo vệ máy biến áp chính, Sao lưu tự động chuyển đổi, và các thiết bị giảm tải chu kỳ thấp được truyền trực tiếp từ điểm này sang điểm khác từ bộ phận hợp nhất thanh cái.

Phân tích vấn đề

Trong các trạm biến áp thông minh, Mặc dù độ tin cậy của phương pháp cấu hình của “máy biến áp thông thường + đơn vị hợp nhất” đã được cải thiện rất nhiều so với thời kỳ đầu “máy biến áp điện tử + đơn vị hợp nhất” chế độ, the overall reliability of the protection and measurement system has been reduced due to the increased software and hardware modules of the merging unit compared to traditional protection devices, và tăng nguy cơ lỗi. Ngoài ra, Môi trường hoạt động kém của bố trí tại chỗ đã dẫn đến giảm độ tin cậy tổng thể của hệ thống bảo vệ và đo lường. Trong sơ đồ thiết kế chung của Trạm biến áp thông minh lưới điện nhà nước, Các 110 Trạm biến áp kV chỉ được trang bị 2 tập hợp các đơn vị hợp nhất thanh cái theo tỷ lệ cuối cùng, và mỗi bộ thiết bị có thể kết nối đồng thời với 3 Bộ điện áp thanh cái. Trong sơ đồ nối dây này, Khi một tập hợp các đơn vị hợp nhất không thành công, nó sẽ gây ra một báo động của 1/2 Thiết bị bảo vệ máy biến áp chính trong trạm, cũng như báo động hoặc khóa chuyển đổi tự động dự phòng, Đo lường và kiểm soát, đo sáng và các thiết bị khác, với phạm vi tác động rộng. Xem xét nguy cơ lỗi trong các đơn vị hợp nhất thanh cái, Tổng công ty lưới điện nhà nước Trung Quốc đã phát hành “Đặc điểm kỹ thuật thiết kế tiêu chuẩn cho các đơn vị hợp nhất đầu vào tương tự và thiết bị đầu cuối thông minh trong các trạm biến áp thông minh” trong 2016, đề xuất sơ đồ cấu hình một đơn vị hợp nhất trên mỗi đoạn thanh cái cho một thanh cái ba kết nối phân đoạn trong 110 Trạm biến áp kV, như thể hiện trong Hình 1. Vẫn còn một số vấn đề trong kế hoạch này: (1) Khi hai máy biến áp chính được xây dựng trong giai đoạn đầu tiên và mở rộng trong giai đoạn cuối, Các đơn vị hợp nhất của mỗi cấu hình thanh cái được kết nối đồng thời với ba bộ điện áp thanh cái, yêu cầu thiết bị thanh cái tương ứng phải được tắt nguồn, gia tăng rủi ro xây dựng và khó khăn kỹ thuật. (2) Sự thất bại của một đơn vị hợp nhất thanh cái duy nhất sẽ gây ra ít nhất 2 Bộ thiết bị bảo vệ máy biến áp chính để báo động, cũng như các bộ phận khác của đo lường và kiểm soát bảo vệ, Thiết bị tự động, đồng hồ điện và các thiết bị khác để báo động hoặc khóa, và phạm vi tác động vẫn còn tương đối lớn. (3) Điện áp lấy mẫu từ bộ phận hợp nhất thanh cái đến thiết bị bảo vệ máy biến áp chính và điện áp tầng sang các đơn vị hợp nhất khoảng thời gian khác yêu cầu một số lượng lớn cáp quang (cáp đuôi) được kết nối.

Kế hoạch tối ưu hóa

Theo quy mô cuối cùng của toàn bộ nhà ga, Một thiết bị song song điện áp thông thường sẽ được cài đặt trong 110 tủ điều khiển PT biến áp bus kV I và III để đạt được chức năng song song điện áp giữa các thanh cái liền kề. Hai đơn vị hợp nhất xe buýt sẽ được lắp đặt trong tủ điều khiển PT bus II để thu điện áp của ba phần xe buýt. Hai thiết bị thông minh tích hợp được cài đặt trên đường dây, Cầu trong, và khoảng thời gian phía điện áp cao của máy biến áp chính. Cấu hình đơn vị hợp nhất của tủ thông minh của thân máy biến áp chính bị hủy bỏ, và chuỗi điểm trung tính và dòng khe hở được kết nối với bộ phận hợp nhất khoảng thời gian phía điện áp cao của máy biến áp chính thông qua cáp. Mối quan hệ logic của lấy mẫu điện áp cho thiết bị cấp quy trình được đơn giản hóa một cách thích hợp.

Điện áp bus được kết nối với đường dây và phía điện áp cao của máy biến áp chính thông qua cáp, và mạch xếp tầng từ đơn vị hợp nhất xe buýt bị hủy bỏ. Lấy mẫu điện áp bảo vệ máy biến áp chính được thu thập trực tiếp từ phía điện áp cao của điểm biến áp chính đến điểm. Việc lấy mẫu các thiết bị công cộng như chuyển mạch tự động dự phòng và giảm tải chu kỳ thấp có thể được thu thập trực tiếp từ bộ phận hợp nhất của tủ điều khiển PT bus II. Để giảm phạm vi tác động của các lỗi trong đơn vị hợp nhất, Hai đơn vị hợp nhất xe buýt được thiết lập, và giao diện cáp quang được phân bổ hợp lý cho các thiết bị công cộng khác để sử dụng.

So với phương án thiết kế chung, Ưu điểm của chương trình này là:: (1) Nâng cao độ tin cậy của hệ thống đo lường và kiểm soát bảo vệ lớp khoảng thời gian. Điện áp bus được kết nối với đường dây và bộ phận hợp nhất khoảng biến áp chính thông qua cáp, làm tăng độ tin cậy của mạch và có thể tránh được các tác động bất lợi của việc lấy mẫu và chuyển đổi do bộ phận hợp nhất bus gây ra, cũng như các lỗi thiết bị trên thiết bị bảo vệ và đo lường của khoảng thời gian này. Khi một đơn vị hợp nhất không thành công trong khoảng thời gian, Nó sẽ chỉ gây ra báo động cho một bộ thiết bị đo lường và điều khiển bảo vệ máy biến áp chính, và phạm vi tác động lỗi sẽ giảm một nửa. (2) Đơn giản hóa bộ phận hợp nhất thanh cái hệ thống dây cáp quang. So với Hình 1, Hình 2 cho thấy cấu hình bảo vệ và thiết bị tự động vẫn không thay đổi. Số lượng thiết bị lớp xử lý (Bao gồm 2 Thiết bị song song thông thường) được giảm bởi 2, và số lượng cổng quang đơn vị hợp nhất bus bị chiếm dụng giảm từ 22 đến 7. (3) Việc xây dựng thuận tiện và phạm vi mất điện bị hạn chế khi mở rộng thanh cái III. Chỉ có thanh cái II cần hợp tác với sự cố mất điện, mà không sửa đổi thiết bị thanh cái I. (4) Giảm chi phí mua sắm thiết bị. Kế hoạch cải tiến làm giảm số lượng thiết bị lớp quy trình bằng cách 2 Đơn vị, và giá của 2 Các thiết bị song song điện áp thông thường thấp hơn đáng kể so với thiết bị đơn vị hợp nhất, dẫn đến giảm chi phí tổng thể. Khi 110 Đồng hồ đo năng lượng thiết bị kV được đặt trong phòng điều khiển thông minh, Máy đo đầu vào tương tự có thể được sử dụng, rẻ hơn nhiều so với đồng hồ đầu vào kỹ thuật số và giảm hơn nữa chi phí thiết bị kỹ thuật.

Những thiếu sót bao gồm: (1) Sự gia tăng số lượng thiết bị được lắp đặt trong tủ điều khiển thanh cái. Đối với sơ đồ A3-3, do sự hợp nhất của bố trí khoảng thời gian phía điện áp cao của máy biến áp chính và khoảng PT của thanh cái, Tủ điều khiển thanh cái cần lắp đặt cả bộ phận hợp nhất khoảng biến áp chính và bộ phận hợp nhất thanh cái, cũng như thiết bị đầu cuối thông minh. Sơ đồ thiết kế phổ quát ban đầu yêu cầu lắp đặt ba thiết bị trong mỗi tủ điều khiển thanh cái; Kế hoạch tối ưu hóa yêu cầu cài đặt 4 các thiết bị trong tủ điều khiển bus I và III, và 5 các thiết bị trong tủ điều khiển xe buýt II. Trong quá trình thiết kế bản vẽ thi công, có thể liên lạc với nhà sản xuất thiết bị GIS để tăng kích thước tủ hoặc lắp đặt một tủ màn hình bảo vệ bên trong phòng GIS. (2) Sau khi mạch điện áp thông qua kết nối cáp với đơn vị thông minh khoảng thời gian đường dây, Các mạch nối dây tủ bổ sung và công tắc không khí điện áp và các phụ kiện khác sẽ được thêm vào, Nhưng số lượng không lớn và hệ thống dây mạch đơn giản, ít ảnh hưởng đến quá trình thi công.

Các 110 Trạm biến áp thông minh kV được trang bị thiết bị song song điện áp thông thường, và lấy mẫu điện áp của đường dây và bảo vệ máy biến áp chính được kết nối với bộ phận hợp nhất khoảng thời gian tương ứng thông qua cáp. Điều này có lợi thế rõ ràng trong việc cải thiện độ tin cậy tổng thể của hệ thống bảo vệ và đo lường và giảm phạm vi tác động của các lỗi đơn vị hợp nhất trên thiết bị bảo vệ. Đồng thời, Hai đơn vị hợp nhất thanh cái được thiết lập để thu thập điện áp của 110 thanh cái kV riêng biệt, để sử dụng bởi các thiết bị công cộng khác như chuyển mạch tự động dự phòng, có thể đáp ứng các đặc tính kỹ thuật của việc thu thập kỹ thuật số và chia sẻ dữ liệu trong các trạm biến áp thông minh.

Cảm biến nhiệt độ sợi quang, Hệ thống giám sát thông minh, Nhà sản xuất cáp quang phân phối tại Trung Quốc