كيفية تصميم محطة فرعية ذكية 110 كيلو فولت

مع تطور المحطات الفرعية الذكية, تم التحقق على نطاق واسع من أداء ومزايا المحطات الذكية ومعدات وحدة الدمج, ولكن تم الكشف أيضًا عن بعض المشاكل, مثل: التكوين غير المعقول لوحدات الدمج يقلل من موثوقية تشغيل معدات الحماية, يؤدي تأخير أخذ العينات إلى زيادة وقت عمل مجموعة الحماية بأكملها, إلخ. المخطط الفني ل “أخذ العينات التقليدية + التعثر أوزة” لأجهزة الحماية في 220 وقد تم اقتراح محطات فرعية ذكية كيلو فولت وما فوق, والتي لها أيضًا أهمية مرجعية لبناء 110 محطات فرعية ذكية كيلو فولت.

1 نظرة عامة على التصميم

في التصميم العام لرسومات البناء المعيارية للمحطات الفرعية الذكية لشبكة الدولة, 110 غالبًا ما تستخدم المحطات الفرعية كيلوفولت كمحطات تحميل طرفية, مع مقياس المحول الرئيسي 2 وحدات ومخطط نموذجي للحافلة واحدة مجزأة (حافلة واحدة ثلاثة مجزأة) أو الجسر الداخلي (توسيع الجسر الداخلي) للأسلاك الرئيسية. تأخذ هذه المقالة مخطط 110-A3-3 لتوسيع نموذج الاتصال الرئيسي للجسر الداخلي كمثال لتحليل تكوين وحدة دمج شريط التوصيل.

1.1 مخطط تكوين وحدة الدمج العام

في مخطط التصميم العام, يعتمد أخذ عينات الجهد والتيار على طريقة “محول تقليدي + وحدة دمج”. تم تجهيز كل فاصل زمني لشريط التوصيل PT بمحطة ذكية واحدة ووحدة دمج واحدة; يتم تركيب جهازين طرفيين ذكيين متكاملين لوحدات الدمج على فترات بين الخطوط والجسور الداخلية; يتم تركيب جهاز متكامل ذكي على فترات على الجانب عالي الجهد من المحول الرئيسي; تم تجهيز الخزانة الذكية للمحول الرئيسي بمحطة ذكية واحدة ووحدتين مدمجتين. على الجانب المنخفض الجهد من المحول الرئيسي, تم تجهيز كل مجموعة مفاتيح رئيسية واردة بجهازين ذكيين متكاملين. لم تتغير معدات الجهد المنخفض في تحسين المخطط, لذلك لن يتم إجراء أي إحصاءات.

1.2 العلاقة المنطقية لأخذ عينات الجهد

وفقا للمبادئ التوجيهية الفنية للمحطات الفرعية الذكية, الخط, الجسر الداخلي, جهاز حماية المحولات الرئيسية, SV, وتتبع معلومات GOOSE مبدأ “الاستحواذ المباشر والقفز المباشر”, ويتم نقلها من نقطة إلى نقطة عبر الكابلات الضوئية. وفقا لتكوين النطاق النهائي لمخطط التصميم العام, تظهر العلاقة المنطقية لأخذ عينات الجهد لمعدات الحماية في الشكل 1.

The solid line represents cable wiring, while the dotted line represents optical cable or tail cable wiring. The voltage sampling of the high-voltage side interval merging unit of the line and the main transformer is transmitted through the 9-2 protocol cascade from the busbar merging unit, and can be forwarded to the corresponding line protection, electricity meter, main transformer overload and other devices for use. The voltage sampling of the main transformer protection, backup automatic switching, and low cycle load shedding devices is directly transmitted point-to-point from the busbar merging unit.

Problem analysis

In smart substations, although the reliability of the configuration method of “محول تقليدي + وحدة دمج” has been greatly improved compared to the early “electronic transformer+merging unit” mode, the overall reliability of the protection and نظام القياس تم تقليله بسبب زيادة وحدات البرامج والأجهزة الخاصة بوحدة الدمج مقارنة بأجهزة الحماية التقليدية, وزيادة خطر العيوب. فضلاً عن ذلك, أدت بيئة التشغيل السيئة للتخطيط في الموقع إلى انخفاض الموثوقية الإجمالية لنظام الحماية والقياس. في مخطط التصميم العام للمحطة الفرعية الذكية لشبكة الدولة, ال 110 تم تجهيز محطة فرعية كيلو فولت فقط 2 مجموعات من وحدات دمج القضبان حسب المقياس النهائي, ويمكن لكل مجموعة من الأجهزة الاتصال بها في وقت واحد 3 مجموعات من الجهد بسبار. في مخطط الأسلاك هذا, عندما تفشل مجموعة واحدة من وحدات الدمج, فإنه سوف يسبب إنذارا 1/2 جهاز حماية المحولات الرئيسية بالمحطة, بالإضافة إلى إنذار أو قفل التبديل التلقائي الاحتياطي, القياس والتحكم, metering and other devices, with a wide range of impact. Considering the risk of faults in busbar merging units, State Grid Corporation of China released the “Standardized Design Specification for Analog Input Merging Units and Intelligent Terminals in Intelligent Substations” في 2016, proposing a scheme of configuring one merging unit per busbar segment for single busbar three segmented connection in 110 محطات فرعية كيلو فولت, كما هو مبين في الشكل 1. There are still several issues in this plan: (1) When two main transformers are constructed in the first phase and expanded in the final phase, the merging units of each busbar configuration are simultaneously connected to three sets of busbar voltage, which requires corresponding busbar equipment to be powered off, increasing construction risks and technical difficulties. (2) The failure of a single busbar merging unit will cause at least 2 sets of main transformer protection devices to alarm, as well as other parts of protection measurement and control, automatic devices, electricity meters and other equipment to alarm or lock, and the impact range is still relatively large. (3) The sampling voltage from the busbar merging unit to the main transformer protection device and the cascade voltage to other interval merging units require a large number of optical cables (tail cables) to be connected.

Optimization plan

According to the final scale of the entire station, one conventional voltage parallel device will be installed in the 110 kV I and III bus voltage transformer PT control cabinets to achieve voltage parallel function between adjacent busbars. سيتم تركيب وحدتي دمج للحافلة في خزانة التحكم للحافلة II PT لتجميع الجهد الكهربائي لثلاثة أقسام للحافلة. تم تركيب جهازين ذكيين متكاملين على الخط, الجسر الداخلي, والفاصل الجانبي عالي الجهد للمحول الرئيسي. تم إلغاء تكوين وحدة الدمج للخزانة الذكية لجسم المحول الرئيسي, ويتم توصيل تسلسل النقطة المحايدة صفر وتيار الفجوة بوحدة دمج الفاصل الجانبي عالي الجهد للمحول الرئيسي من خلال الكابلات. تم تبسيط العلاقة المنطقية لأخذ عينات الجهد للمعدات على مستوى العملية بشكل مناسب.

يتم توصيل جهد الناقل إلى الخط وجانب الجهد العالي للمحول الرئيسي من خلال الكابلات, ويتم إلغاء الدائرة المتتالية من وحدة دمج الحافلات. The main transformer protection voltage sampling is directly collected from the high-voltage side of the main transformer point to point. The sampling of public equipment such as backup automatic switching and low cycle load shedding can be directly collected from the merging unit of the II bus PT control cabinet. To reduce the impact range of faults in the merging unit, two bus merging units are set up, and the fiber optic interface is reasonably allocated to other public equipment for use.

Compared with the general design scheme, the advantages of this scheme are: (1) enhanced reliability of the interval layer protection measurement and control system. The bus voltage is connected to the line and the main transformer interval merging unit through cables, which increases the reliability of the circuit and can avoid the adverse effects of sampling and conversion caused by the bus merging unit, as well as device failures on the protection and measurement device of this interval. When a single merging unit fails within the interval, it will only cause an alarm for the single set of main transformer protection measurement and control device, and the range of fault impact will be reduced by half. (2) Simplify the busbar merging unit optical cable wiring. Compared with Figure 1, شكل 2 shows that the configuration of protection and automatic devices remains unchanged. The number of process layer equipment (مشتمل 2 conventional parallel devices) is reduced by 2, and the number of bus merging unit optical ports occupied is reduced from 22 ل 7. (3) The construction is convenient and the power outage range is limited when expanding the III busbar. Only the II busbar needs to cooperate with the power outage, without modifying the I busbar equipment. (4) Reduce equipment procurement costs. The improved plan reduces the number of process layer equipment by 2 وحدات, and the price of 2 conventional voltage parallel devices is significantly lower than that of the merged unit equipment, resulting in an overall cost reduction. عندما 110 kV equipment energy meter is placed in the intelligent control room, analog input meters can be used, which is much cheaper than digital input meters and further reduces the cost of engineering equipment.

Shortcomings include: (1) An increase in the number of equipment installed in the busbar control cabinet. For the A3-3 scheme, بسبب دمج تخطيط الفاصل الجانبي للجهد العالي للمحول الرئيسي والفاصل الزمني PT لقضيب التوصيل, تحتاج خزانة التحكم في قضيب التوصيل إلى تثبيت كل من وحدة دمج الفاصل الزمني للمحول الرئيسي ووحدة دمج قضيب التوصيل, فضلا عن المعدات الطرفية الذكية. يتطلب مخطط التصميم العالمي الأصلي تركيب ثلاثة أجهزة في كل خزانة تحكم لقضيب التوصيل; تتطلب خطة التحسين تثبيت 4 الأجهزة الموجودة في خزائن التحكم بالحافلات I و III, و 5 الأجهزة الموجودة في خزانة التحكم بالحافلة II. أثناء تصميم الرسم البناء, من الممكن التواصل مع الشركة المصنعة لمعدات نظم المعلومات الجغرافية لزيادة حجم الخزانة أو تركيب خزانة شاشة واقية واحدة داخل غرفة نظم المعلومات الجغرافية. (2) بعد أن تعتمد دائرة الجهد اتصال الكابل بالوحدة الذكية بفاصل الخط, سيتم إضافة دوائر أسلاك إضافية للخزانة ومفاتيح هواء الجهد الكهربائي وغيرها من الملحقات, لكن الكمية ليست كبيرة وأسلاك الدائرة بسيطة, والتي ليس لها تأثير يذكر على عملية البناء.

ال 110 تم تجهيز المحطة الفرعية الذكية كيلو فولت بجهاز موازٍ للجهد التقليدي, ويتم توصيل عينات الجهد لحماية الخط والمحول الرئيسي بوحدة دمج الفاصل الزمني المقابلة من خلال الكابلات. وهذا له مزايا واضحة في تحسين الموثوقية الشاملة لنظام الحماية والقياس وتقليل نطاق تأثير أخطاء وحدة الدمج الفردية على جهاز الحماية. في نفس الوقت, تم إعداد وحدتي دمج قضبان التوصيل لتجميع الجهد الكهربي 110 كيلو فولت بسبار بشكل منفصل, للاستخدام بواسطة المعدات العامة الأخرى مثل التبديل التلقائي الاحتياطي, which can meet the technical characteristics of digital collection and data sharing in intelligent substations.

مستشعر درجة حرارة الألياف الضوئية, نظام مراقبة ذكي, الشركة المصنعة للألياف الضوئية الموزعة في الصين