兴化北部地区220KV输变电工程可行性研究.docx
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兴化北部地区220KV输变电工程可行性研究
华北电力大学硕士学位论文
影响断点所有单元的信息传输。
南瑞电网控制公司的DISA系列产品采
用星形光纤通信技术与总线型的CANBUS技术相结合实现系统的通
信,支持各种灵活的组合,在110kV及35kV变电站内可以独立使用光
纤技术或多条CANBUS技术实现完全分散的综合自动化,在220kV及
500kV变电站内可以使用光纤和CANBUS组合实现基于设备小室的分
散监控及集中配屏的监控,理想地解决了变电站内部通信问题。
特别
是采用CANBUS技术,分散的单元主CPU与网络间直接使用高速CPU
总线进行通信,真正实现了高速总线连接,性能大大优于使用串行接
口的连接方式及通过串口与LON网的连接方式[5]。
ABB产品采用光纤作为载体,其网络可以是SPA网或LON网。
采
用SPA网时,将各间隔单元用光纤串接起来形成闭环。
以其最新的
RE3500系列保护终端为例,可以有1个或2个SPA-ZC21串行接口形
成一路或两路SPA光纤环网;亦可采用星形连接方式,当采用星形结
构时,须使用一个端口扩展器接入其SCS后台系统。
四方公司的
CSC-2000变电站综合自动化系统采用双绞线总线网,各分散单元以串
行接口方式与网络连接,在提高抗干扰性与可靠性方面采取了一些措
施,如采用带屏蔽层的双绞线,总线上每个接点采用耐高压的脉冲变
压器隔离,同时在每个接点同网络连接处设计了一个小型电磁继电器,
当该接点异常时自动脱离网络,以保证其余接点的正常通信。
为提高
其系统可靠性,220kV级间隔设备(包括线路和主变)的网络接点设
置了双网络接口,同时采用两个监控主网。
1.2.5人工智能在变电站自动化中的应用
人工智能在变电站自动化的应用主要体现在以下五个方面:
(1)故障诊断专家系统。
当变电站发生故障后,所有相关的继电
保护、测控设备会自动产生相应的报警信息送至变电站主计算机和远
方控制中心,尤其是发生多重故障或自动装置动作不正常等更加严重
的情况时,在大型变电站中,可能有多条报警信息同时涌入主计算机
系统。
这时需要利用专家系统对报警信息进行筛选、分析和处理,给
出故障的关键信息,将有助于提高运行人员的故障处理能力,加快故
障处理速度,并迅速恢复电网运行。
故障诊断主要是对变电站内继电
保护装置产生的报警信息、断路器的状态变化信息以及电压、电流等
电气量测量的特征进行分析检测,根据继电保护动作的逻辑和运行人
员的经验来推断可能的故障类型及位置。
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专家系统依据知识库进行推理、判断。
即把继电保护、断路器的动作逻辑以及运行人员的诊断经验用规则表示出来。
形成故障诊断专家系统的知识库,进而根据报警信息,搜索知识库中相关规则,并进行合理推理,从而获得故障诊断的结论。
(2)变压器保护。
着手研究将神经元网络、模糊理论以及其他智能算法如人工遗传算法应用于励磁涌流的判别,以期提高继电保护对变压器保护内部轻微故障的灵敏度。
(3)电压无功控制。
在电压无功控制方面,基于人工神经元网络的无功功率需求的预测和优化决策相结合的变电站电压无功功率控制策略以无功负荷变化趋势为指导,充分发挥了无功补偿电容器的经济技术效益,能在无功功率基本平衡和保证电压合格的前提下,使变压器分接头的调节次数降至最小,消除了盲目调节,降低了变压器故障几率和减少了维护量。
(4)防止误操作闭锁。
防止误操作闭锁要求在实施变电站操作时,实现五防:
防止带负荷拉(合)隔离开关、防止误分(合)断路器、防止带电挂地线、防止带地线合隔离开关(断路器)、防止误入带电间隔。
防误闭锁主要通过开操作票、模拟操作、操作强制性闭锁等几个方面来实现的。
对防误闭锁,专家系统主要用在开操作票、模拟操作两个环节。
通过收集对应变电站各种电气操作要求、操作规则以及运行人员的经验,形成操作防误闭锁规则库。
在操作任务确定并输入计算机后,由运行人员在计算机上进行模拟操作,计算机按照给定的操作任务,结合变电站自动化系统所提供的实时信息,对运行人员的模拟操作,逐项搜索规则库,进行检查、推理和判断,确认该项操作是否符合相应操作任务所规定的操作规则,直至模拟操作结束。
模拟操作全部正确,计算机自动整理出对应操作任务的操作票,并给出解除强制性闭锁的操作队列代码,供电脑钥匙使用。
通过专家系统的应用,在防误闭锁开操作票和模拟操作两个方面,有效地避免了可能的漏洞,解决了有经验的运行人员不足的矛盾。
(5)数据发掘。
随着变电站技术的不断深入发展,自动化系统所需和处理分析信息不断膨胀,单纯的遥测、遥信信息已不敷需要,图像和声音等多媒体数据也提出了需要。
数据库的规模日益扩大、复杂程度不断增大,仅仅依靠常规数据查询检索机制和统计分析方法,已远不能满足实际的需要。
如何有效地开发、利用变电站自动化系统的各种信息,监测、控制和指导变电站安全稳定运行成为变电站自动化
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甚至电网自动化深入发展急待研究的一个重大问题。
电网调度运行人
员需要从日积月累起来的大量电网负荷变化历史数据发现负荷变化的
规律,预测未来负荷变化的趋势。
运行维护人员,从大量的设备状态
记录数据中,提取和分析设备状态变化情况,制定设备维护和检修计
划。
系统运行人员从大量的事件和故障录波数据中,检查和分析电网
运行的薄弱点,分析继电保护和安全自动装置的动作行为,调整和改
进继电保护、安全自动装置的定值、配置及其装置本身。
总之,人们
需要由新的、更为有效的手段对各种“数据资源”进行开采,以发挥
其应用潜能。
数据发掘正是在这样的应用需求背景下发展起来的,开
发信息资源的一整套科学方法、算法、软件工具与环境用于从大规模
数据库中提取蕴涵的、有价值的信息,或发现原来不知道的、可以理
解的知识,用于决策支持或预测未来。
数据发掘的基本过程如下:
解
释/利用-发掘-交换。
选择-预处理(数据准备)。
数据发掘技术的研究开
发,将涉及数据库系统、决策支持系统、人工智能与计算智能、知识
工程、分布并行处理、多媒体网络技术、计算可视化等多种学科分支
的理论和技术。
已形成一个方兴未艾的国际前沿研究开发新领域。
1.2.6课题主要研究内容
本文的研究对象为一个220kV输变电站的设计,主要完成的工
作有以下几个方面:
(1)系统接入方案设计。
综合考虑兴化市经济发展水平及当
地电网现状,做出合理的负荷预测,并以此为依据设计合理的系统
接入方案。
(2)项目建设规模设计。
根据所选择的系统接入方案初步确
定项目建设规模,做出两个初步选址方案,实地考察后再作出合理
选择。
(3)系统通信、系统二次设计。
设计合理的系统网络接入方
案、光缆路由组织方案、设备配置方案,以及系统继电保护、调度
自动化等方案,并确定所需的各种电气设备及其参数要求。
(4)建设方案及环境影响因素分析。
详细勘察和调研当地的
水文地质条件,分析所建工程对所需地质条件的要求、线路路径的
规划方案以及对当地环境的影响,通过各种方案比对,最终确定兴
化北部地区220KV输变电站选址方案。
然后又对主要设备的选型、
各级中性点接地方式、防雷、接地及过电压保护等进行设计分析。
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根据以上结论对所建工程的具体建筑规模及结构设计。
(5)工程投资估算。
根据国家及地方颁发的有关标准和文件,
并结合当地市场情况作出合理的投资估算。
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第2章220KV输变电工程项目概况
1.2.7工程建设的必要性
变电站位于兴化市城区的北部、毗邻城区,该区域主要是农副食
品加工、金属制品、家电以及建筑装饰业等。
2008年兴化市政府全力
加快新型工业化步伐,继续加快发展不锈钢和农副产品加工两大优势
产业,目前兴化市中北部及西北部地区负荷已有85MW。
随着2010年兴
化建成电气化县后,对供电要求越来越高,可靠性、合格率不断提高。
随着兴泰一级公路的贯通、各级政府招商引资的力度加大,兴化
市北部地区负荷增长迅速,北部地区电源点的需求比较迫切,110kV布
点势在必行。
北部区域只有220kV唐子变(360MW),110kV负荷有安丰
变、永合变、大垛变、堡东变,以及2010年的新垛变,唐子变已经不
能多余的供电能力,负载率78%。
预计2011年北部地区负荷将达到
165MW,若不建设新的220kV变电站,该地区容载比仅1.28。
因此,为
满足兴化市北部地区负荷增长的需要,2011年有必要新建220KV变电
站。
东鲍变建成后还可以与城区220kV昭阳变、楚水变紧密联系,减
小部分线路供电半径,调节超载变电所压力。
1.2.8系统接入方案
经过详细调研论证后,220kV输变电项目一次接入系统方案叙述如
下:
220kV唐子~昭阳线路双开环入东鲍变,导线型号选用
LGJ-2×400。
方案实施后,东鲍~唐子线路总长为2×23.2km(其中新建
2×2.5km),东鲍~昭阳线路总长为2×20.8km(其中新建2×2.5km)。
220KV变电站接入系统方案图见图2-1。
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图2-1220KV变电站接入系统方案图
1.2.9项目建设规模
(1)变电规模。
根据当前电力资源需求并结合当地实际情况,
220kV变电站的规模考虑如下:
主变压器:
远景规模4×180MVA,本期1×180MVA。
电压等级:
220/110/10kV
出线回路数:
220kV:
远景规模为8回,本期4回(昭阳2回、唐子2回)。
110kV:
远景规模为14回,本期8回(昭阳1回、严家1回、中
沙2回、唐子1回、钓鱼1回、英武1回、楚水1回)。
10kV:
远景规模为30回,本期12回。
220kV母线本期采用双母线接线,远景采用双母线单分段接线(预
留双分段位置)。
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变电站无功补偿:
根据该变电站投产年、远景年负荷及功率因数,本报告对该变电站
进行无功平衡计算,计算结果见表2-1~2-2。
由计算结果可知:
220KV变电站本期1台主变配置7组6Mvar电容器;
远景年4台主变每台主变配置8组6Mvar电容器,共32组。
(2)配套间隔规模。
本次无新建配套间隔。
(3)线路规模。
220kV唐子~昭阳线路双开环入东鲍变,开断线导
线型号为LGJ-2×400,昭阳侧开断线路长度为2×2.5km,唐子侧开断
线路长度为2×2.5km。
表2-1变电站投产年1台主变无功平衡表
高峰负荷高峰负荷高峰负荷低谷负荷
东鲍110kV出口侧负荷
(MVA)
1.2.10+j35.7108.5+j35.7108.5+j35.732+j10.5
东鲍10kV出口侧负荷
(MVA)
30+j9.930+j9.930+j9.910+j3.3
投切电容器容量(Mvar)06×67×60
投切电抗器容量(Mvar)0000
东鲍主变无功损耗
(Mvar)
21.819.619.61.8
无功补偿(Mvar)0-27.2*-32.9*0
东鲍一次侧功率因数0.8990.9650.9740.937
注:
1、*为无功补偿有效值;
2、调度运行部门对泰州地区功率因数要求控制在0.95~1,本计算最大负
荷时220kV侧功率因数控制在0.97以上,低谷负荷时控制在0.98以下。
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表2-2变电站远景4台主变无功平衡表
高峰负荷高峰负荷低谷负荷
东鲍
110kV出300+j98.6/150+j49.300+j98.6/150+j49.105+j34.5/45+j14.
口侧负338
荷(MVA)
东鲍
10kV出
口侧负
150+j49.3/0+j0150+j49.3/0+j039+j12.8/0+j0
荷(MVA)
投切电
容器容
量
31×632×60
(Mvar)
投切电
抗器容
量
000
(Mvar)
东鲍主
变无功
损耗
1.2.11101.19.0
(Mvar)
无功补
偿-143.6*-150.1*0
(Mvar)
东鲍一
次侧功0.9680.9710.935
率因数
注:
1、*为无功补偿有效值;
2、调度运行部门对泰州地区功率因数要求控制在0.95~1,本计算最大负
荷时220kV侧功率因数控制在0.97以上,低谷负荷时控制在0.98以下。
3、根据泰州供电公司提供的资料,东鲍变第4台主变低压侧不带负荷,表
中“/”后表示低压侧不带负荷的主变所带负荷值。
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1.2.12对主要电气设备参数的要求
(1)220kV母线通流容量为1200MVA。
(2)主变选型原则:
主变采用三相自耦变压器,三侧容量为180/180/90MVA,采用有载调压方式,抽头电压为220±8×1.25%/115/10.5kV。
(3)短路水平:
设备选择短路水平:
220kV、110kV及10kV设备耐
受短路水平分别按照50kA、40kA、25kA选用。
1.2.13系统通信
21.9相关通信网现状
兴化光传输网为分层分区结构,接入层主环带宽为2.5G,下连3
个622M支环,采用SDH制式。
到2010年底,兴化2.5G接入层主环站
点包括,兴化县调、220kV昭阳变、220kV楚水变、220kV顾庄变、220kV
帅垛变、220kV同济变、220kV唐子变,均采用中兴公司设备。
根据搜
资结果,目前220kV昭阳~唐子线上现架设两根20芯OPGW光缆。
2010
年兴化电力信息通信网2.5GSDH主环网拓扑图和光缆路由图见图2-2、
图2-3。
图2-22010年兴化电力信息通信网2.5GSDH主环网拓扑图
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图2-32010年兴化电力信息通信网光缆路由图
1.2.14配置原则
本工程通信接入系统按照
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- 兴化 北部 地区 220 KV 变电 工程 可行性研究
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