110kV 지능형 변전소 설계 방법 -INNO

With the development of intelligent substations, the performance and advantages of intelligent terminals and merging unit equipment have been widely verified, but some problems have also been exposed, ~와 같은: unreasonable configuration of merging units reduces the reliability of protection equipment operation, sampling delay increases the action time of the entire protection group, 등. A technical scheme of “conventional sampling+GOOSE tripping” for protection devices in 220 kV and above intelligent substations has been proposed, which also has reference significance for the construction of 110 kV intelligent substations.

1 General Design Overview

In the general design of modular construction drawings for State Grid intelligent substations, 110 kV substations are often used as terminal load stations, with a main transformer scale of 2 units and a typical scheme of single bus segmented (single bus three segmented) or inner bridge (expanded inner bridge) for main wiring. This article takes the 110-A3-3 scheme of expanding the main connection form of the inner bridge as an example to analyze the configuration of the busbar merging unit.

1.1 General Merge Unit Configuration Scheme

In the general design scheme, voltage and current sampling adopts the method of “conventional transformer+merging unit”. Each busbar PT interval is equipped with one intelligent terminal and one merging unit; Two integrated intelligent terminal devices for merging units are installed at intervals between lines and internal bridges; One intelligent integrated device is installed at intervals on the high-voltage side of the main transformer; 주 변압기의 지능형 캐비닛에는 지능형 터미널 1개와 병합 장치 2개가 장착되어 있습니다.. 주 변압기의 저전압 측, 각 주요 수신 개폐 장치에는 두 개의 통합 지능형 장치가 장착되어 있습니다.. 저전압 장비는 계획 최적화에서 변경되지 않았습니다., 그러니까 통계는 안 나올 거야.

1.2 전압 샘플링 논리 관계

지능형 변전소 기술 지침에 따르면, 라인, 내부 교량, 주 변압기 보호 장치, SV, GOOSE 정보는 다음의 원칙을 따릅니다. “직접 획득 및 직접 점프”, 광케이블을 통해 지점간(point-to-point) 전송됩니다.. 일반 설계 계획의 최종 규모 구성에 따르면, 보호 장비의 전압 샘플링 논리 관계는 그림에 나와 있습니다. 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 “conventional transformer+merging unit” has been greatly improved compared to the early “electronic transformer+merging unit” mode, 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, and the increased risk of faults. 게다가, the poor operating environment of on-site layout has led to a decrease in the overall reliability of the protection and measurement system. In the general design scheme of State Grid Intelligent Substation, 그만큼 110 kV substation is only equipped with 2 sets of busbar merging units according to the final scale, and each set of devices can simultaneously connect to 3 sets of busbar voltage. In this wiring scheme, when one set of merging units fails, it will cause an alarm of the 1/2 main transformer protection device in the station, as well as an alarm or lockout of backup automatic switching, measurement and control, 계량 및 기타 장치, 광범위한 영향을 미치는. 부스바 병합 장치의 결함 위험 고려, 중국 국가전력망공사(State Grid Corporation of China)가 발표한 “지능형 변전소의 아날로그 입력 병합 장치 및 지능형 터미널에 대한 표준화된 설계 사양” ~에 2016, 단일 버스바 3분할 연결에 대해 버스바 세그먼트당 하나의 병합 유닛을 구성하는 방식을 제안합니다. 110 kV 변전소, 그림과 같이 1. 이 계획에는 아직 몇 가지 문제가 있습니다.: (1) 1단계에서 주변압기 2대를 증설하고 최종단계에서 증설하는 경우, 각 부스바 구성의 병합 장치는 세 세트의 부스바 전압에 동시에 연결됩니다., 해당 버스바 장비의 전원을 꺼야 합니다., 건설 위험 및 기술적 어려움 증가. (2) 단일 버스바 병합 장치의 고장으로 인해 최소한 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. Two bus merging units will be installed in the II bus PT control cabinet to collect the voltage of three bus sections. Two integrated intelligent devices are installed on the line, 내부 교량, and high-voltage side interval of the main transformer. The merging unit configuration of the intelligent cabinet of the main transformer body is cancelled, and the neutral point zero sequence and gap current are connected to the high-voltage side interval merging unit of the main transformer through cables. The logic relationship of voltage sampling for process level equipment is appropriately simplified.

The bus voltage is connected to the line and the high-voltage side of the main transformer through cables, and the cascading circuit from the bus merging unit is cancelled. 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, 수치 2 shows that the configuration of protection and automatic devices remains unchanged. The number of process layer equipment (포함 2 conventional parallel devices) is reduced by 2, and the number of bus merging unit optical ports occupied is reduced from 22 에게 7. (3) III 부스바 확장시 시공이 편리하고 정전범위가 제한됩니다.. II 부스바만 정전에 협조해야 합니다., I 부스바 장비를 수정하지 않고. (4) 장비 조달 비용 절감. 개선된 계획은 공정 레이어 장비 수를 줄입니다. 2 단위, 그리고 가격 2 기존 전압 병렬 장치는 병합된 단위 장비보다 훨씬 낮습니다., 결과적으로 전체적인 비용 절감. 때 110 kV 장비 에너지 미터는 지능형 제어실에 배치됩니다., 아날로그 입력 미터를 사용할 수 있습니다., 이는 디지털 입력 미터보다 훨씬 저렴하며 엔지니어링 장비 비용을 더욱 절감합니다..

단점은 다음과 같습니다: (1) 버스바 제어 캐비닛에 설치되는 장비 수 증가. A3-3 구성표의 경우, 주변압기의 고압측 간격과 부스바의 PT 간격의 레이아웃 병합으로 인해, 부스바 제어 캐비닛은 주 변압기 간격 병합 장치와 부스바 병합 장치를 모두 설치해야 합니다., 지능형 단말 장비뿐만 아니라. 원래의 범용 설계 방식에서는 각 버스바 제어 캐비닛에 3개의 장치를 설치해야 했습니다.; 최적화 계획에는 다음 설치가 필요합니다. 4 I 및 III 버스 제어 캐비닛의 장치, 그리고 5 II 버스 제어 캐비닛의 장치. 건축 도면 설계 중, GIS 장비 제조사와 협의하여 캐비닛 크기를 늘리거나 GIS실 내부에 보호 스크린 캐비닛 1개를 설치하는 것이 가능합니다.. (2) 전압 회로가 라인 간격 지능형 장치에 케이블 연결을 채택한 후, 추가 캐비닛 배선 회로 및 전압 공기 스위치 및 기타 액세서리가 추가됩니다., 그러나 양이 많지 않고 회로배선도 간단하다., 건설 과정에 거의 영향을 미치지 않습니다..

그만큼 110 kV 지능형 변전소에는 기존 전압 병렬 장치가 장착되어 있습니다., 라인 및 주 변압기 보호의 전압 샘플링은 케이블을 통해 해당 간격 병합 장치에 연결됩니다.. 이는 보호 및 측정 시스템의 전반적인 신뢰성을 향상시키고 보호 장치에 대한 단일 병합 장치 오류의 영향 범위를 줄이는 데 분명한 이점이 있습니다.. 동시에, 2개의 버스바 병합 장치가 전압을 수집하도록 설정되었습니다. 110 kV 버스바 별도, 백업 자동 스위칭과 같은 기타 공공 장비에서 사용하기 위해, 지능형 변전소의 디지털 수집 및 데이터 공유의 기술적 특성을 충족할 수 있는.