电气二次设计在数字化变电站的应用探讨
发表时间：2017-10-25T11:26:13.743Z 来源：《电力设备》2017年第16期作者：程振凯[导读] 摘要：变电站是电力系统中重要的组成部分，随着电力系统数字化的发展，变电站也逐渐的演变为数字化结构，有效的提升了变电站的数字化，提高了电子系统的供电质量。在本文中，首先介绍了数字化变电站的特点，接着分析了数字化变电站电气二次设计的方案。
（广东天联电力设计有限公司广东广州 510670）摘要：变电站是电力系统中重要的组成部分，随着电力系统数字化的发展，变电站也逐渐的演变为数字化结构，有效的提升了变电站的数字化，提高了电子系统的供电质量。在本文中，首先介绍了数字化变电站的特点，接着分析了数字化变电站电气二次设计的方案。
关键词：二次设计；数字化；变电站
引言
电力行业在国民经济发展过程中的作用越来越重要，由此促使电力行业更为繁荣的发展，并向着智能化与数字化迈进。在进行数字化变电站电气二次设备的过程中，要结合数字化变电站的实际情况，合理的选择智能化设备及通信规约，并科学的进行网络结构、组屏方案等方面的设计，提高设计的质量，从而有效的保证数字化变电站可靠的运行，最终提升电力系统运行的稳定性。
一、数字化变电站的特点
数字化变电站是由电网计划实施的，在其建设的过程中，所显露出的特点比较多，其中主要的特点主要体现在以下几个方面：（1）应用一次智能化设备，利用数字化技术实现一次设备的智能控制，以及输入与信号的输出，在二次回路设计中，在实现数字化后，利用可编程软件代替传统程序，大大增加了变电站的稳定性；
（2）智能设备的互操作性，在数字化变电站中应用中，更新技术应用于智能设备中，例如对象建模技术等，加强了通信协议与接口的一致性，将互操作性变得更加人性化；
（3）变电站信息共享，建模时，一次设备统一进行，站内各个设备之间的通信以及站与控制中心的通信信息真正的做到了共享；
（4）数据采集数字化，电流、电压等电气量在进行采集时，应用数字化电气量测系统采集，这不仅是数字化变电站的主要标志，同时，动态测量范围、测量精度也明显的提高；
（5）系统结构紧凑化，体积小、重量轻是数字化电气量测系统的主要特点，在智能开关设备系统中即可集成该系统，而且在优化功能以及布置设备时，可以依据机电一体化的设计思想来进行，提升了系统结构的紧凑性。
二、数字化变电站电气二次设计方案
1、设计原理
工业电视系统、元件继电保护、直流电源系统等均为电气二次设计的对象，包含的比较多。电气二次设计过程中，电子式互感器是首先要用到的智能设备，应用之后，输出信息传送的简洁性与便利性显著提升，有效的保证了设备运行的稳定性。在数字化变电站中，智能开关中增加了智能终端，实现数值化控制输出与传输命令。利用相应的数字化技术处理一次设备的开光量，之后由二次设备接收处理后的信息，再进行处理后，输出到智能终端，这个过程中，开关量信息的采集、处理及传输均良好的实现了数字化。数字化变电站系统运行时，取消二次设备间的电气联系后，可靠性健全性有效提升，设备的运行及维护便利性显著提升，而且部分设备直接取消使用，使得设计成本有效减少。
2、科学选择智能设备
二次设备、电子式互感器等为数字化变电站中主要使用的智能设备，电气二次设计过程中，各种智能设备的选择必须要具备科学性。选择二次设备时，网络化形式为最优选择，同时也是唯一选择；选择开关时，智能终端是不可缺少的，即使选择传统的开关，也需要结合智能终端，以满足数字化变电站二次设备的运行需求；选择电子式互感器时，可选择的类型有两种，一种是有源式，一种是无源式，可依据具体的工程来选择，通常，有源式为主要使用的类型。
3、合理选择通信规约
站控层以及过程层共同组成了数字化变电站的网络层，通信规约的选择主要是在这两层中进行，选择合理时，变电站各个设备之间可以更好的互联，进而实现数字化。站控层的通信规约包含103规约和IEC61850规约两种，传统通信网络层的通信规约多使用103规约，而数字化变电站站控层的通信规约则使用IEC61850规约。过程层的通信规约也包含两种，一种是与站控层想用的IEC61850规约，另一种时ORC60044-8规约，一般说来，是将这两种规约结合在一起应用于过程层中。
4、设计组屏方案
在进行组屏方案设计时，数字化变电站电压一体化装置不同时，处理方式也存在着一定的区别，而且可以组合不同的组屏设计方案，经过优化之后，选择最优的设计方案。数字化变电站组屏设计方案中，电压一体化装置等级不同时，组屏设计分别进行，合并单独的组屏，此外，通信管理机设置时，与常规的组屏方案并不相同，在主控室内放置监控主机、远动主机、工程师站等，保证了对时的统一性。
5、设计网络结构
对于数字化变电站来说，30～500kV的电压等级为比较适用的，因此，设计网络结果时，需要与IEC61850相结合，以保证设计的合理性。通常，站控层、间隔层、过程层共同组成了数字化变电站系统结构，这其中，采用IEC61850-8-1的方式实现间隔层与站控层之间的信息交换，以以太网作为连接媒介，而间隔层的电气设备之间利用GOOSE通信协议实现信息的交换，提升其防误闭锁能力，避免误闭锁事件的发生，过程层设备的互感信息在传输时，媒介为以太网，通信协议为IEC61850-9-2，实现信息传递到间隔保护层以及测控设备。
6、设计端子排图
端子排图是数字化变电站电气二次设计中比较重要的环节，在设计的过程中，一次和二次之间的端子排列设计可以取消，对控制回路的设计进行优化，将工作量有效减少的同时，二次回路设计也实现简化，而且保护压板、按钮、把手的数量也可有效的减少，保证了数字化变电站运行的可靠性。
三、电气数字化在电气工程中的应用
1、在电网调度中的应用
毕业设计论文 110KV变电所电气一次部分初步设计
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
变电站电气二次部分设计设计说明
110KV变电站电气(二次部分)设计 摘要 ................................................................................................................................................... - 2 - 一、设计任务书........................................................................................................................... - 4 - 二、原始资料分析....................................................................................................................... - 5 - 三、一次部分的相关设计........................................................................................................... - 6 - 一、主变压器的选择极其参数 (6) 二、电气主接线设计及其参数 (7) 四、短路电流计算....................................................................................................................... - 9 - 一、概述 (9) 二、短路计算 (11) 三、短路电流计算： (14) 四、短路电流计算结果 (17) 五、线路保护............................................................................................................................. - 17 - 一、电力系统继电保护的作用 (17) 二、输配电线保护 (21) 三、线路末端短路电流 (22) 四、线路保护整定 (23) 六、变压器的保护..................................................................................................................... - 24 - 一、变压器装设的保护 (24) 1、变压器装设的保护种类 ................................................................................................. - 24 - 二、变压器保护的整定方法 (26) 1、变压器电流速断保护 ..................................................................................................... - 26 - 四、纵差保护的整定计算 (30) 五、变压器过流保护整定计算 (33) 七、备用电源自动投入装置..................................................................................................... - 35 - 八、母线保护............................................................................................................................. - 38 - 一、母线保护简介 (38) 二、母线的保护方式 (38) 九、防雷保护和接地设计......................................................................................................... - 40 - 一、直击雷保护 (40) 二、雷电侵入波保护 (41) - 1 -
某机械厂一次设计 摘要 电能是现代工业生产的主要能源和动力。机械厂供电系统的核心部分是变电所。变电所主接线设计是否合理，关系到整个电力系统的安全、灵活和经济运行。 本设计在给定机械厂具体资料的基础上，依据变电所设计的一般原则和步骤，完成了变电所一次系统设计。本设计中采用并联电容器的方法来补偿无功功率，以减少供电系统的电能损耗和电压损失，同时提高了供电电压的质量。此机械厂变电所一次系统设计包括：负荷的计算及无功功率的补偿；变电所主变压器台数和容量、型式的确定；变电所主接线方案的选择；进出线的选择；短路计算和开关设备的选择；根据设计要求，绘制变电所一次系统图。 关键词：电能；变电所；一次系统。
目录 1 前言 0 1.1 引言错误!未定义书签。 1.2 设计原则 (1) 2 负荷计算及电容补偿 (4) 2.1 负荷计算的定义 (4) 2.2 负荷计算 (4) 2.2.1 负荷计算的方法 (4) 2.2.2 负荷统计计算 (5) 2.3 电容补偿 (7) 3 负荷计算及电容补偿 (9) 3.1 主变压器台数选择 (9) 3.2 主变压器容量选择 (9) 3.3 主接线方案确定 (10) 3.3.1 变电所主接线方案的设计原则与要求 (10) 3.3.2 变电所主接线方案的技术经济指标 (10) 3.3.3 工厂变电所常见的主接线方案 (11) 3.3.4 确定主接线方案 (11) 3.4 无功功率补偿修定 (13) 4 高低压开关设备选择 (15) 4.1 短路电流的计算 (15) 4.1.1 短路的定义 (15) 4.1.2 短路计算的目的 (15) 4.1.3 短路计算的方法 (15) 4.1.4 本设计采用标幺制法进行短路计算 (15) 4.2 变电站一次设备的选择与校验 (21) 4.2.1 一次设备选择与校验的条件 (21) 4.2.2 按正常工作条件选择 (22) 4.2.3 按短路条件校验 (22) 4.2.4 10kV侧一次设备的选择校验 (23) 4.2.5 380V侧一次设备的选择校验 (25) 4.3 高低压母线的选择 (26) 5 变电所进出线和低压电缆选择 (29)
变电站电气二次系统设计 摘要:变电站作为电力系统的一个重要组成部分，其电气二次设备的安装质量在关系到变电系统正常运行的同时，也直接影响到电力系统的运行质量。但是现在对于变电站中的电气工程，特别是其中电气二次设备的安装现状仍需要社会各界人士的关注，因为只有这样才能在有效提高变电站电气二次设备安装、调试和校验质量的同时，促进变电站及整个电力系统的正常和高效运行。 关键词:变电站,二次系统,安装,调试,校验 引言 变电站二次部分的安装、调试以及校验工作中，存在大量的容易出错的关键点，变电站设备经常发生过电压损毁事件，对电网的安全运行带来了较大影响，加强和改进电子系统(设备)的防护，严格控制这些关键点，避免重复犯错，减小其遭受雷电等冲击干扰损害造成的直接损失和间接损失，是提高变电站二次系统的安装、调试及校验水平，提高工程质量等级的关键。本文就从变电站二次系统的安装、调试、校验三方面全面的进行论述其系统设计，力求提高系统的运行质量。
一、变电站二次设备安装过程中所面临的问题 现如今，计算机技术在社会各行各业中的普遍使用，使各项工作的处理和运作效率都得到了大大提高，而计算机在电力系统的应用，不仅为电能的控制及调度提供了自动化的手段，还为其高效运作创造了智能化的途径。结合这点我们不难看出，电力事业在不断发展、进步，并已在原有的基础上取得了很大成效。但是尽管如此，我们仍要时刻提高警惕，预防在现有的工作中出现不好的变故;而且我们还要预见在电力系统运行过程中，不断会出现新的问题等待我们去解决。所以，我们应就变电站的二次设备在目前应用中所遇到的问题进行分析，力求在此基础上总结出对变电站二次设备运用和管理的一些经验。 (一)变电站接地不良引起二次设备烧毁 无论是在电厂中，还是在变电站内，合格、有效且良好的接地是促进电力系统安全运行的基本保证，而现在，多数变电站因其接地不良引起二次设备的烧毁，从而导致了电力系统的无法正常运行，最终给人们的生产、生活带来不利影响。 (二)变电站二次设备选择不达标
数字化变电站继电保护系统可靠性设计技术研究 发表时间：2017-11-03T16:37:15.543Z 来源：《电力设备》2017年第18期作者：张卫[导读] 摘要：在电力系统中，数字化变电站在不断创新和发展。数字化变电站实现一次电气设备、二次电子装置的通信数字化，并实现统一的全站数据通信和数据模型平台，并在此平台上完成智能装置间的互相操作性。继电保护系统是数字化变电站的重要组成部分，对于变电站设备的安全稳定运行起到了重要的支撑作用，同时能够有效现实设备故障问题的扩大与影响。本文探讨分析了数字化变电站继电保护 系统可靠性设计技术的相关内容，旨在提供一定的参（上海久隆电力（集团）有限公司设计分公司 200040）摘要：在电力系统中，数字化变电站在不断创新和发展。数字化变电站实现一次电气设备、二次电子装置的通信数字化，并实现统一的全站数据通信和数据模型平台，并在此平台上完成智能装置间的互相操作性。继电保护系统是数字化变电站的重要组成部分，对于变电站设备的安全稳定运行起到了重要的支撑作用，同时能够有效现实设备故障问题的扩大与影响。本文探讨分析了数字化变电站继电保护系统可靠性设计技术的相关内容，旨在提供一定的参考与借鉴。 关键词：数字化变电站；继电保护系统；可靠性设计 1数字化变电站继电保护系统可靠性设计技术研究 1.1保护单元失效的可靠性设计 通常继电保护系统保护单元失效均会导致停电检修，一次系统故障状态下的失效则会导致电网事故扩大。基于信息共享，则提出采用共享后备单元（SBPU）实现保护装置失效的后备。 当各保护单元工作正常时，SBPU并不采集数据。当某保护单元工作异常或失效时，由保护管理机检测到该单元异常时启动共享备用保护单元，并下载失效对象间隔的保护定值，此时备用保护单元可启动采集该间隔的数据，自动承担失效单元的保护功能，从而做到在线不停电的保护功能恢复。这一方案的优点在于：（1）环必对每个保护装置采用双重化配置即可实现保护装置的冗余，提高保护系统可靠性，特别适合于中低压电网未采用双重化配置的情况；（2）踩护装置失效时，不必马上停电检修处理，适用于无人值守变电站。（3）各间隔的数据送往备用单元无需电缆连接，仅采用光纤传输数字信号，实现备用容易、成本低。 1.2数字互感器失效的可靠性设计 数字化互感器是数字化变电站的主要特征，但电子/光电式数字互感器集成了多个电子模块，且工作在恶劣的电磁环境下，失效的概率有所增加。因此，提出采用信息冗余的软后备方案解决数字互感器失效的互感器后备方案。下图1是假设回路2互感器失效该回路数据由其他回路获取的信号流图。 图1 SB方案信号流图 在上图1中，当间隔2的保护单元检测到相应的互感器异常或失效时，该间隔的保护单元可向间隔1合并器和间隔3合并器申请传送线路L1和L3的电流，通过网络获得相关回路的电流采样值后用于代替L2的电流。此时保护单元2仍然间接获得了L2回路的电流数据，通过数据分析处理仍然维持对L2回路的保护功能。由上可见，这种后备方式无须添加硬件设备，仅通过软件功能的调用和信号传递方向的改变即可实现后备功能。 2数字化变电站继电保护系统可靠性保护策略 2.1与不同电子式互感器配合分析 通过对数字化变电站中电子式互感器的应用研究可知，电子式互感器具有多样性，根据功能方式，可以分为无源式和有源式两类电子式互感器，而根据原理标准划分，可以分为基于光学原理及基于Rogowski线圈原理电子式互感器，由此，电子式互感器的量程、延时处理等也会发生相应的变化。 首先，延时方面。为了有效避免由于测量延时误差对机电保护装置的影响，在其应用之前务必要进行检验电子式互感器测量延时，及时发现延时差异，并进行相应补偿，有效解决延时误差。其次，量程方面。测量值超出电子式互感器的输出量极限时，波形极易出现畸形。如果选择的电子式互感器量程不同，当测量值超出一定范围，即便是同一个测量值也会得出不同的结果，在实际应用过程中，会造成继电保护装置误动作情况。因此，为了避免量程对继电保护的产生不良影响，提高继电保护装置可靠性，应尽量选择同一厂家生产的相同型号电子式互感器，从源头上避免这一问题。
前言 电力是国民经济发展的基础，随着人民生活水平的不断提高，现代化、自动化程度的不断加深、发展。与工农业生产和人民日常生活更加密切。电力作为国民经济的先行产业，必须加快建设。只有电力工业先行，国民经济才能以更高、更快的建设速度良性向前发展。 变电所作为联系发电厂和用户的中间环节，起着交换和分配电能的作用。它影响整个电力系统的安全经济运行。因此安全性、可靠性、灵活性就成为变电所设计的关键问题。设计中要把以上诸多因素经过充分的研究论证，综合平衡后才能最后确定方案。 本设计是以毕业设计任务书为依据，结合电力工业的安全性、经济性、可靠性、灵活性进行了设计。设计中对主接线方案进行了论证，确定了主变压器的容量和台数，并进行了短路电流计算；依据电气设备的选择原则，对设备进行了校验和选择，对室内外配电装置和防雷接地进行了设计，并配有图纸。 在设计过程中，盛四清老师给予我精心的指导和热情帮助，并提出了很多宝贵经验和建议使设计工作顺利圆满地完成，对此表示衷心的感谢！！但由于时间有限，在设计过程中难免出现错误和不妥之处，恳请老师批评，指正和修改。
第一章 原始资料分析 1.1 原始数据 上一级变电所220kV 进线4回，归算至220kV 母线的系统短路电抗为0.05，基准电压取平均电压，基准功率取100MVA. 1.2 负荷情况 1、110kV 侧：最大负荷240MW, 最小负荷180MW ，架空出线6回 cos 0.90θ= max 5500T h = 2、10kV 侧： 最大负荷 20MW ，最小负荷12MW, 出线10回 cos 0.85θ= max 5000T h = 1.3 系统情况 1、220kV 母线电压满足常调压要求； 2、220kV 母线短路电流标幺值为20（100B S MVA =） 3、110kV 母线短路电流标幺值为12（100B S MVA =） 4、10kV 线路对端无电源 1.4 环境条件 1、最高温度400C ，最低温度025C -，年平均温度200C 2、土壤电阻率 400r <欧·米 3、当地雷爆日 35日/年
我国变电站设计的研究与发展趋势 摘要分析我国变电站的设计和发展趋势，得出数字化变电站的设计前景应该是以数字化、智能化和自动化为基础的，以全面控制为依托，向着更适合供电实效性的方向发展。 关键词变电站自动化；现状；趋势 随着经济的发展，我国电力系统建设已经成为一个值得探讨的问题，根据我国变电站的发展情况以及我国的国情来看，我国的变电站设计的发展趋势。变电站综合自动化系统技术经过10余年的发展，尤其是计算机及网络技术的迅速发展，电力系统的变电技术也有了新的飞跃，我国变电站设计出现了一些新的趋势。 1我国变电站设计趋势分析 随着制造厂生产的电气设备质量的提高以及电网可靠性的增加，新型的变电站自动化系统。必须有安全可靠的保障，检修时间少，更换部件费时短。为了进一步控制工程造价，提高经济效益。经过专家反复论证，我国少量变电站设计简化接线新方案已经逐渐采用。简化接线方案集中在这些方面：我国330 kV/500 kV 电压为主网架的大区电网已经形成，500 kV/330 kV电压等级的接线较多采用3/2断路器接线。但现在有些设计院提出：根据工程情况，也可以采用不同的线路进行变电设备装置，主要是考虑到线路的可靠性和建设的投资问题。电力建设工程中，超高电压等级330 kV/500 kV变电站自动化系统占有重要的地位。有关部门对此也极为重视，专门出台了超高电压等级，变电站自动化系统的模式化方案并以推广实施，大大提高了变电站建设的现代化水平，降低了变电站建设的总造价成本，这已经成为不争的事实。目前，变电站设计技术虽然趋于成熟，但是电力建设的发展永无止境，为了更好地服务社会，建立更为广袤的供电体系，变电站技术控制必须向着更为经济合理、先进自控的方向发展，以最快地自动化、数字化进程来进行技术调整和发展应用调整。 2我国变电站发展趋势 随着近几年来计算机技术的不断提高，国内变电站的不断发展，变电站发展已经越来越快，为了适应新时代对变电站技术的要求，变电站必须进行技术改革，向着更为精准、自动化的有调控能力的方向发展。目前我国变电站的发展趋于表现在以下几个方面。 2.1数字化 数字化变电站的研究，已从实验室进入实际工程应用阶段，变电站自动化技术发展，是具有里程碑意义的一次变革。变电站自动化系统的各方面将产生深远的影响。数字化变电站主要的特征就是一次智能化设备，二次网络化设备，符合IEC61850标准。一次智能化设备和二次网路化设备从中充分体会到数字化变电
目录 设计任务书 (4) 第一部分主要设计技术原则 (5) 第一章主变容量、形式及台数的选择 (6) 第一节主变压器台数的选择 (6) 第二节主变压器容量的选择 (7) 第三节主变压器形式的选择 (8) 第二章电气主接线形式的选择 (10) 第一节主接线方式选择 (12) 第三章短路电流计算 (13) 第一节短路电流计算的目的和条件 (14) 第四章电气设备的选择 (15) 第一节导体和电气设备选择的一般条件 (15) 第二节断路器的选择 (18) 第三节隔离开关的选择 (19) 第四节高压熔断器的选择 (20) 第五节互感器的选择 (20) 第六节母线的选择 (24) 第七节限流电抗器的选择 (24) 第八节站用变压器的台数及容量的选择 (25) 第九节10kV无功补偿的选择 (26) 第五章10kV高压开关柜的选择 (26) 第二部分计算说明书 附录一主变压器容量的选择 (27) 附录二短路电流计算 (28) 附录三断路器的选择计算 (30) 附录四隔离开关选择计算 (32) 附录五电流互感器的选择 (34) 附录六电压互感器的选择 (35) 附录七母线的选择计算 (36) 附录八10kV高压开关柜的选择 (37) （含10kV电气设备的选择） 第三部分相关图纸 一、变电站一次主结线图 (42) 二、10kV高压开关柜配置图 (43) 三、10kV线路控制、保护回路接线图 (44) 四、110kV接入系统路径比较图 (45) 第四部分 一、参考文献 (46) 二、心得体会 (47) ？
设计任务书 一、设计任务： ***钢厂搬迁昌北新区，一、二期工程总负荷为兆瓦，三期工程总负荷为31兆瓦,四期工程总负荷为20兆瓦。一、二、三、四期工程总负荷为兆瓦,实际用电负荷兆瓦,拟新建江西洪都钢厂变电所。本厂用电负荷设施均为Ⅰ类负荷。 ？ 第一部分主要设计技术原则 本次110kV变电站的设计，经过三年的专业课程学习，在已有专业知识的基础上，了解了当前我国变电站技术的发展现状及技术发展趋向，按照现代电力系统设计要求，确定设计一个110kV综合自动化变电站，采用微机监控技术及微机保护，一次设备选择增强自动化程度，减少设备运行维护工作量，突出无油化，免维护型设备，选用目前较为先进的一、二次设备。 将此变电站做为一个终端用户变电站考虑，二个电压等级，即110kV/10kV。 设计中依据《变电所总布置设计技术规程》、《交流高压断路器参数选用导则》、《交流高压断路器订货技术条件》、《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》、《火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程》、《高压配电装置设计技术规程》、《110kV-330kV变电所计算机监控系统设计技术规程》及本专业各教材。
电气工程及其自动化专业课程设计变电所一次系统最佳方案的设计 学生学号： 学生姓名： 班级： 指导教师： 起止日期：
- I - 一、设计要求 35KV 变电所简图如图所示，双电源供电，变电所为降压变电站，两台变压器，双回路进线， 引出多条出线 各元件参数为： 发电机：30N S MV A =?，''0.186d X =， cos 0.8?=； 变压器：12NT S MV A =?，额定电压：35/10.5kV ，%7.5K U = ，010P KW ?=， 50K P KW ?=，0%1I =，允许过载倍数：1.1； 线路L1：单位长度电抗0.4/X km =Ω，120L km =，25L km = ； 负载：''0.3l X =，10NL S MV A =? 。 1.设计35kV 降压变电所的的主接线方案（无需经济性比较） 2.选择35kV 侧和10kV 侧断路器及隔离开关的型号 二、设计方案 变电所一次接线系统中所用设备最多的是高压断路器和高压隔离开关，为此一次系统方案 设计中主要以高压断路器和高压隔离开关等设备和一次接线方式的选择为主，分析一次系统的最佳方案确定。 在发电厂和变电所中，根据电能生产、转换和分配等各环节的需要，配置了各种电气设备 及一次接线系统。不同类别的电气设备承担的任务和工作条件各不相同，因此他们的具体选择方法也不相同。但是，为了保证工作的可靠性及安全性，在选择时的基本要求是相同的，即正常运行条件下选择，以短路条件校验其动稳定性和热稳定性。对于断路器、熔断器等还要校验其开断电流的能力。本次设计步骤如下： 1.按照题目要求，分析变压器两端接线特点，根据各种主接线的适应范围，参照《中华人民共国国家标准35kV ～110kV 变电站设计规范》GB50059-2011，初步拟定主接线方案，然后从接线的可靠性、灵活性、操作简单程度及扩建简单程度等方面比较各种主接线方案，选择决定最终方案。 2.通过负荷容量及变压器参数计算变压器两端最大电流。 3.根据变压器两侧电压等级，及流过两侧线路的最大电流在正常状态下初步选定选择断路器、隔离开关的型号。 4.通过计算电力系统各元件标幺值计算最大运行方式下变压器两端短路次暂态电流及短路冲 击电流，以用于短路器及隔离开关的校验。 5.对于变压器两侧的断路器，最大运行方式下短路时，流过的短路电流最大，计算此时的短路电流和冲击电流，以校验热稳定性，动稳定性，开断能力。 6.校验隔离开关的热稳定性，动稳定性是否满足要求
变电站综合自动化系统设计方案 1.1.2 研究现状 变电站综合自动化系统是利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信息处理技术等实现对变电站二次设备(包括继电保护、控制、测量、信号、故障录波、自动装置及远动装置等)的功能进行重新组合、优化设计，对变电站全部设备的运行情况执行监视、测量、控制和协调的一种综合性的自动化系统。通过变电站综合自动化系统内各设备间相互交换信息，数据共享，完成变电站运行监视和控制任务。变电站综合自动化替代了变电站常规二次设备，简化了变电站二次接线。变电站综合自动化是提高变电站安全稳定运行水平、降低运行维护成本、提高经济效益、向用户提供高质量电能的一项重要技术措施。 如今变电站综合自动化已成为热门话题，研究单位和产品也越来越多，国内具有代表性的公司和产品有：北京四方公司的CSC 2000系列综合自动化系统，南京南瑞集团公司的BSJ2200计算机监控系统，南京南瑞继电保护电气有限公司的RCS一9000系列综合自动化系统，国电南自PS 6000系列综合自动化系统、武汉国测GCSIA变电站综合自动化系统、许继电气公司的CBZ一8000系列综合自动化系统。国外具有代表性的公司和产品有：瑞典ABB的MicroSCADA自动化系统等。现在的变电站自动化系统将站内间隔层设备（包括微机继电保护及自动装置、测控、直流系统等）以互联的方式与主机实现数据交换与处理，从而构成一种服务于电网安全与监测控制，全分散、全数字化和可操作的自动控制系统。 本系统站控层用的软件工具是瑞典ABB公司开发的用于变电站自动化系统的MicroSCADA和COM500，COM500作为前置机，它是整个系统数据采集的核心，MicroSCADA用于后台监控；间隔层测控装置用的主要是芬兰ABB公司生产的是REF54_系列和瑞典ABB公司生产的REC561等自动化产品，远动装置用的是浙江创维自动化工程有限公司自主研发CWCOM200。
Bentley软件在变电站三维数字化设计方面的应用与探讨 三维数字化设计是未来变电工程设计的趋势,通过精细化协同工作,能够大幅提高设计质量和效率.通过工程应用中的实际经验,总结了三维精细化设计的特点.同时,Bentley软件在变电站三维数字化设计中具备特有的优势,随着三维模型 的积累以及软件的不断改进,将会引领未来变电工程设计、建造和管理等全寿命周期的数字化革命. 关键词:Bentley软件;变电工程;三维数字化;协同设计;应用 Discussion on the Application of Bentley Software in Substation 3D Nu 米erical Design RAN Rui-jiang State Nuclear Electric Power Planning Design & Research Institute,Beijing 100095,China) Abstract:3D Nu米erical Design is the trend of the future substation design. Through elaborate and coordinated work, the quality and efficiency of design has been greatly i米proved. With the practical engineering experience, the characteristics of the 3D Nu米erical Design are su米米arized. Besides, the Bentley software has special advantages in the 3D Nu米erical Design. With the accu米ulation of 3D 米odels and i米prove米ent of the Bentley software, it will definitely guide the 3D Nu米erical revolution of design, construction and 米anage米ent in the substation whole-life cycle span. Key words:Bentley software; substation engineer; 3D Nu米erical; coordinated design; application 引言 目前,变电工程的设计普遍采用的是二维设计手段,是依赖设计者的空间想象力和制图技能完成空间设计的,对工程总体空间布置的经济技术比较和优化缺乏控制,很难适应坚强智能电网的要求[1].这种设计方法对设计质量缺乏高效的控制,工作效率较低,难以适应精细化和信息化的需求. 而当前电网业主已明确提出三维设计和数字化移交的要求.采用三维设计和数字化移交有着以下重要的意义. (1)可以做到精细化设计,方便地进行三维空间的安全距离校验和材料统计,避免碰撞. (2)可适应专业间协同设计,各专业通过一个设计平台进行设计,提高了不同专业配合的效率,避免接口过程带来的错误.
变电所一次系统最佳方案的设计 在发电厂和变电所中，根据电能生产、转换和分配等各环节的需要，配置了各种电气设备及一次接线系统。不同类别的电气设备承担的任务和工作条件各不相同，因此他们的具体选择方法也不相同。但是，为了保证工作的可靠性及安全性，在选择时的基本要求是相同的，即正常运行条件下选择，以短路条件校验其动稳定性和热稳定性。对千断路器、熔断器等还要校验其开断电流的能力。 变电所一次接线系统中所用设备最多的是高压断路器和高压隔离开关，为此一次系统方案设计中主要以高压断路器和高压隔离开关等设备和一次接线方式的选择为主，分析一次系统的最佳方案确定。 一、基本资料 变电所一次接线必须满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求。一次接线的技术比较主要的是个方案的供电可靠性和运行灵活性的定性分析。一次接线的经 济比较包括计算综合投资、计算年运算费用和所选方案综合比较三方面内容。本 次计算分析时，只计算考虑各方案中不同的部分。 (1 ) 电力系统简图如图1 所示，系统中有两台变压器、双电源、双回路进线与多条引出线。 。一一一一· 。．一．一..一 图1 电力系统简图 ( 2 ) 选择吉林省长春市的自然条件：平均温度 2 2 .9?c , 最高温度 3 s? c , 最 低温度-3 6 .s·c , 雷暴日3 s . s·c , 最热月地面下0 .8 m 处土壤平均温度19_ 3? c 。 ( 3 ) 年最大负荷小时数兀ax = 4 50 0 h 。最大损耗所需利用时间T =3150h , 地 区电价0.5 元/kWh。 ( 4 ) 设备参数 1) 查表得发电机参数为：P = 2 5 MW, X = 0.264, cos rp = 0 .8 。 2) 查表得变压器参数为：阻抗电压百分值UK % = 7.5 ; 额定容量沁=8 MV ?A;额定电压U L I=35kV;空载损耗t:,,.。=10.9kV;短路损耗t:,,.p4= 55.8kW;空载电流百分值10%=1;价格62.9万元；两台升压变压器允许 过负载的倍数为1.05,,..,l.1。 3)线路参数：单位长度电抗X W O I=XW02=0.4n/km,LI=20km,L2=5k m。 4) 负载参数：X i" = 0 . 3 5 , 负载容量SL = 8 + j 6 MV . A 由负载计算确定容量。 二、方案拟定
智能变电站二次系统优化设计及研究 1康赫然 发表时间：2018-11-14T07:36:19.357Z 来源：《基层建设》2018年第30期作者： 1康赫然 2王悦臻 3孙永辉 [导读] 摘要：在我国不断发展的过程中，由于现在的社会在持续的进步，因此需要迎合有关的工业化的需求，所以要高度重视对于智能变电站的使用。 13国网内蒙古东部电力有限公司经济技术研究院内蒙古呼和浩特 010020 2巴彦淖尔电业局乌拉特前旗供电分局内蒙古巴彦淖尔乌拉特前旗 015400 摘要：在我国不断发展的过程中，由于现在的社会在持续的进步，因此需要迎合有关的工业化的需求，所以要高度重视对于智能变电站的使用。智能变电站的使用，可以让人们更好的认识到有关的发展状况以及发展变化，通过有关的研究分析，将所得信息数字化，进而使得内部结构更加紧凑，所以智能变电站跟一般的变电站相比，是比较先进的，可以弥补之前的一些不足，还有就是，在对于有关信息的接收上，它的接收能力跟之前相比也大幅度提升，进而促进了电网系统的智能化发展。这篇文章对于智能变电站的二次系统进行了相应的研究和讨论。 关键词：智能变电站；二次系统；优化设计 引言 自从第二次工业革命以来，电力在人们生产生活中得到了广泛运用，并且逐渐融入到了人们生产生活的各个领域。无论是工业发展还是人们的生活都离不开电力。随着第三次工业革命中的信息网络技术的发展。人们意识到了可以将电能和信息化结合起来，这样就能在一定程度上实现电力资源的优化。在电能的传输过程中，变电站的建设是其发展的核心要素。变电站的主要作用是连接电力用户和发电网，常见的核心技术是在电网运行的过程中实现数字化控制。如今在极大程度上起到了维持电网安全运行的作用。由此可见，变电站的建设对于国家电网发展来说极其重要，这样才能更好地建设我国的智能电网。在建设智能变电站的过程中，二次变电系统是工作人员极为重视的部分，也是实现变电站智能化建设的重中之重。本文针对智能电网的定义以及该如何实现我国智能变电站的优化做出探讨。 1智能变电站的实质 1.1什么是智能电网 电力在促进社会经济发展和保障人民生活需求方面起着重要作用。如今，电力发展对国民经济发展的影响越来越大。为了保证我国电力运输网络的稳定运行，保证居民的安全，保证电力消费的稳定。为了完善变电站的建设，变电站发挥网络与互联网和空间连接的作用，在电网建设过程中实现优化配置，保证电网传输的安全性和稳定性。现今，中国经济的快速发展需要越来越多的电力，这就要求相关研究人员提高电力系统的安全性和传输稳定性，同时尝试延长我国电力网络的使用寿命，提高交通运输过程中的电网自动化水平。通过这种方式，可以实现电力资源的最大利用，减少电力运输过程中的浪费。同时可以减少电力传输中的操作失误，降低后期维护成本，避免人力、物力、财力的浪费。因此，这是电力改善的主要发展方向。 1.2智能变电站二次系统优化的重要性 就我国目前电力发展情况而言，我们在生活中常见的二次变电系统是将变电设备的保护工作与自动化相连接。电网运输过程中实现集成的交通工具，测量和控制和保护。通过一系列复杂的工作设备实现电流互感器和电压互感器连接。同时也可以实现两个不同的变电站之间的信息交换。但是我国目前的二次变电站技术仍然以传统的变电技术为主。这就导致其发展具有一定的局限性，在电力的运输过程中，不能对其进行系统的管理，也无法很好地监控电力运输流程。这对我国电力事业的发展产生了非常不利的影响。电力运输的有效性和可靠性大大降低，从而影响了居民的用电情况，也不利于减少工业加工过程中的电力成本。智能变电站技术可以实现变电站自动化和信息化。这是因为，在智能变电站技术中，主要采用环保、智能化、集成化、先进的设备。 2变电站自动化系统网络优化 目前好多地方所使用的智能变电站都是差不多的，运用的方法也大相径庭，具体的相同之处是将很多的光缆集中到一起组成统一的组网，但是组成的这个统一组网不能实现二次设备网络化以及集成化，还有就是这样的一种形式存在着很多的不足，不足之处是所接的电线不仅数量多，而且线路也特别的复杂混乱，还有就是电缆成本高，跟之前的变电站相比，并没有进行很大的提升而且没有比之前突出的部分。因此智能变电站才是未来的发展趋势，智能网络中有这样两种形式：一种是 SV 网一种是 GOOSE网，这两种形式在今后都会得到广泛的使用，还有就是可以运用当下的技术条件通过一系列的手段来让SV 网和GOOSE 网进行联合。然后参考一定的标准来进行有关的接口和标准数据线的连接。通过对于智能变电站的优化，进而使得智能变电站的监控主机有了更加专业更加齐全的功能和设施，就是发生了一些问题也能在短时间内做出反应进而解决有关的问题。 3二次设备功能整合和配置的优化 智能变电站主要是通过将信息化技术与变电技术相结合，通过信息共享功能实现不同数据的集合化，提高运输装置集成化。除此之外还可以建设电力传输过程中的一体化信息网，从而实现变电站技术的自动化进程。通过全局的数据对其进行监控，从而实现对电路装置的保护，只有这样以信息一体化为载体才能实现变电传送过程中的运行监控、运行管理、辅助系统应用、调度控制等几大应用方式。这些应用方式在变电站技术中是通过将标准数据接在一起来实现终端智能化的，这种终端智能化有诸多好处，它不仅能对电力运输进行检测，还可以实现信息传递过程中的层层递进，这样一来就能实现二次变电技术对电力设备运行的良好把控。在智能变电站技术中，通常情况下会将变电站分为站控层、间隔层、过程层，而且在这个过程中，随着变电站之间不同站点集成度的上升，其功能会逐渐扩散。最开始是由间隔层逐渐扩散到过程层，最后再传送到站控层。这样传递的过程中实现一级一级的递进，并在过程层中实现智能变电的多功能，可以在一定程度上体现智能变电站技术像两极化发展的趋势，实现站控统一层的建设。除此之外间隔层的功能一般是，通过间隔层完成对变电检测工作中信息的检测工作，这就可以更为及时地了解电力传送过程中出现的问题，从而做好定点工作，以便工作者能及时进行维修。也能减少维修人员的工作量，同时也更有利于电力的稳定运行，从而保证人们的生活质量。除此之外还有利于优化我国电网的建设工作，延长电力设备的使用寿命，从而实现了资源利用效率的提高，实现我国电力运输过程中的高效性和安全性。现在最需要保证的就是信息一体化，通过达成信息一体化来进行各项数据的交流，然后互相转换，通过使用各项功能信息来进行有关的信息的自由交换。①经过完善的智能变电站，它的站控层监控主机可以进行保护工作，还有就是对于信息子站功能、集成操作员以及工程师站的掌控，因此不需要在进行额外的配置备用的电源自动投入装置。这些功能都可以通过自动化系统来进行达成。②线路、母联保护测控以及保护一体化设施。通过整体的改
变电站数字化设计体系制度的研究 发表时间：2019-06-13T08:45:52.803Z 来源：《电力设备》2019年第1期作者：王梦璕 [导读] 摘要：本文对三维数字化设计相关的组织架构、管理制度、流程体系、质量保证等各个环节进行探讨研究，阐述了数字化三维设计的流程再造，展望了数字化设计在工程建设应用的未来。 （中国电建集团江西省电力设计院有限公司江西南昌 330096） 摘要：本文对三维数字化设计相关的组织架构、管理制度、流程体系、质量保证等各个环节进行探讨研究，阐述了数字化三维设计的流程再造，展望了数字化设计在工程建设应用的未来。 关键词：变电站；数字化；三维设计；体系 0 引言 随着现代计算机技术的发展，以及工程的建设需求，数字化设计应用正越来越受到行业的重视，国家电网也下发了各项关于数字化设计的要求准则。为有效地规范三维设计在变电工程中的应用，充分发挥三维数字化协同设计在电力行业的优势，依托实际工程项目经验深入研究了紧密贴合生产过程的变电站数字化设计体系制度。 1三维数字化设计概况 自2018年7月国网院对35kV及以上变电站工程三维数字化设计提出明确要求，并已在全国进行了首批试点项目，目前全国有20多家电力设计院已开展三维数字化设计项目的建设，但各设计单位投资水平和建设深度不一，数字化设计的流程再造经行的也是参差不齐。 2三维数字化设计的组织保障 （1）总体保障 形成岗位责任明确、分类管理、管控结合的组织架构。设有专项部门，负责推动数字化技术的发展，同时管理建设工程数据库，并负责数字化设计相关的软硬件、网络及安全措施等保证工作。 （2）生产组织 对传统生产组织架构进行调整，建立了以“项目为中心，专业为基础、中心为保障”紧密贴合生产过程的矩阵生产组织架构。在该组织架构中，各相关部门的工作分工明确，职责划分清晰、完备，使数字化设计有效融入到了生产之中。设置工程的主管总工，数字化工程设总、数字化设计工程师岗位、主设人分类管理。 （3）专项措施 成立专项数字化支撑小组，除了日常维护工程数据库及数字化技术支撑外，针对实际项目工程，实行按月或根据工程实际进度，利用数字化手段对重大工程、试点工程进行数字化考量及审查，并形成检查报告。公布及发送给各项目设总，增强数字化设计质量把控。 3三维数字化设计组织结构 数字化设计组织体系及协同配合方法促进了多专业的协同设计和各专业的深度参与，同时保障了各专业间的协同工作高效、有序进行。建立各设计阶段数字化设计标准和流程，规范工程数字化设计数据结构。各专业部门是三维系统设计工作的生产基础单元，主要负责专业资源配置，并按项目要求高质量完成专业产品，实现三维系统整体设计，保证专业生产和质量。 数字化设计的组织模式：可由项目设总牵头负责整个项目的策划、组织、实施及成果移交等工作，具体工作执行由电气专业、结构专业、勘测专业、技经专业和数字化支撑专业五类人员协同完成。其中勘测专业人员主要数字化设计所需基础数据的采集入库，变电电气专业和变电结构专业人员主要负责变电的电气设计和结构设计任务，数字化中心专业人员主要负责整体权限的控制和数据库的维护。项目设总一般由业务主体部门指派，分管院领导批准通过。 4三维数字化设计生产组织责任关系 在数字化设计过程中，明确数字化设计参与人员的责任关系。当一人兼任两个岗位时应肩负两种职责；当一个岗位多人管理，可根据具体情况明确各自分工；副职协助正职工作；个人对分管的工作负责。 5三维数字化设计管理制度 规范三维数字化设计生产流程和保障设计质量，在软件平台基础和系统架构下，依托实际工程对三维设计相关的设计方法、流程、质量保证以及组织架构等各个环节进行深入研究，建立一系列符合自身情况的数字化设计配套管理规定、技术支撑标准、专业设计手册等标准文件，以保障数字化设计工作能统一有序地开展。 6三维数字化设计流程体系 严格按照数字化工程技术标准流程及要求，落实到各阶段各岗位，规范化数据库，标准化数字化工作流程，协同设计，分项管理，严格把控校审，确保工程信息模型实时性、完整性、准确性。主要过程如下：项目启动，项目策划，专业策划，创建协同环境，数据准备，协同设计，方案会审，深化设计，碰撞检查，固化模型，成果输出，工程交底，修改更新，数据化移交。 6.1项目定制设计流程 （1）总编制项目设计计划，并报分管院长审定；确定项目数据 库使用原则、项目控制权限及项目采用的编码系统，并报分管总工批准。 （2）数字化支撑工程师按照设总要求制定项目数字化设计数据 库管理构架以及项目控制权限，并报数字化支撑主任工批准。 （3）数字化支撑工程师按照第2点确定的管理架构及项目控制 权限原则进行数据库管理构架建立、完善项目数字化设计数据库结构，并经数字化支撑主任工批准。 （4）数字化支撑工程师在数字化设计全过程向各专业提供数据库支持。 6.2工程设计流程 （1）构建项目数据库 数字化支撑专业根据项目其它各专业要求，完善项目数据库数据，并上报项目设总审批。设总审批通过后，发布至各专业使用。（2）专业设计