Як спроектувати інтелектуальну підстанцію 110 кВ-INNO

З розвитком інтелектуальних підстанцій, продуктивність і переваги інтелектуальних терміналів і обладнання блоків об'єднання були широко перевірені, але деякі проблеми також були виявлені, такі як: непродумана конфігурація вузлів об'єднання знижує надійність роботи засобів захисту, Затримка вибірки збільшує час дії всієї групи захисту, тощо. Технічна схема “звичайний відбір проб + сполучення GOOSE” для пристроїв захисту в 220 Запропоновано інтелектуальні підстанції кВ і вище, який також має довідкове значення для побудови 110 кВ інтелектуальні підстанції.

1 Загальний огляд конструкції

У генеральному проекті модульної конструкції креслення для інтелектуальних підстанцій State Grid, 110 Підстанції кВ часто використовуються як станції кінцевого навантаження, 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; The intelligent cabinet of the main transformer is equipped with one intelligent terminal and two merging units. On the low-voltage side of the main transformer, each main incoming switchgear is equipped with two integrated intelligent devices. The low-voltage equipment has not changed in the scheme optimization, so no statistics will be made.

1.2 Voltage sampling logic relationship

According to the technical guidelines for intelligent substations, the line, inner bridge, main transformer protection device, SV, and GOOSE information follow the principle of “direct acquisition and direct jump”, and are transmitted point-to-point through optical cables. According to the final scale configuration of the general design scheme, the voltage sampling logic relationship of the protection equipment is shown in Figure 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 система вимірювання була зменшена за рахунок збільшення програмно-апаратних модулів блоку об’єднання порівняно з традиційними засобами захисту, і підвищений ризик несправностей. Крім того, погане робоче середовище компонування на місці призвело до зниження загальної надійності системи захисту та вимірювання. У генеральній схемі інтелектуальної підстанції «Державна мережа»., в 110 кВ обладнана лише підстанція 2 комплекти з'єднувальних вузлів збірних шин за остаточним масштабом, і кожен набір пристроїв може одночасно підключатися до 3 набори напруги шин. У цій схемі розводки, коли один набір об’єднаних одиниць виходить з ладу, це спричинить тривогу 1/2 головний пристрій захисту трансформатора в станції, а також сигналізація або блокування резервного автоматичного перемикання, вимірювання та контроль, 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” в 2016, proposing a scheme of configuring one merging unit per busbar segment for single busbar three segmented connection in 110 кВ підстанції, as shown in Figure 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. Два модулі об’єднання шин будуть встановлені в шафі керування PT шини II для збору напруги трьох секцій шини. На лінії встановлено два інтегрованих інтелектуальних пристрої, inner bridge, і високовольтний бічний інтервал головного трансформатора. Конфігурація блоку об’єднання інтелектуальної шафи основного корпусу трансформатора скасовується, і нульова послідовність нейтральної точки та струм розриву з’єднані з блоком з’єднання високовольтного бічного інтервалу головного трансформатора через кабелі. Логічний взаємозв'язок вибірки напруги для обладнання технологічного рівня належним чином спрощено.

Напруга шини підключається до лінії та стороні високої напруги головного трансформатора через кабелі, і каскадна схема від блоку об’єднання шини скасовується. 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, малюнок 2 shows that the configuration of protection and automatic devices remains unchanged. The number of process layer equipment (в тому числі 2 conventional parallel devices) is reduced by 2, and the number of bus merging unit optical ports occupied is reduced from 22 до 7. (3) Конструкція зручна і діапазон відключення електроенергії обмежений при розширенні III шини. Лише збірна шина II повинна працювати при відключенні електроенергії, без модифікації обладнання шин I. (4) Зменшити витрати на придбання обладнання. Покращений план зменшує кількість обладнання технологічного рівня на 2 одиниць, і ціна 2 Напруга звичайних паралельних пристроїв значно нижче, ніж у злитого блоку обладнання, що призводить до загального зниження витрат. Коли 110 Лічильник електроенергії обладнання кВ розміщений в інтелектуальній диспетчерській, можна використовувати вимірювачі аналогового входу, що значно дешевше цифрових вхідних лічильників і додатково здешевлює інженерне обладнання.

До недоліків відносяться: (1) Збільшення кількості обладнання, що встановлюється в шафу керування шинами. Для схеми А3-3, due to the merging of the layout of the high-voltage side interval of the main transformer and the PT interval of the busbar, the busbar control cabinet needs to install both the main transformer interval merging unit and the busbar merging unit, as well as intelligent terminal equipment. The original universal design scheme required the installation of three devices in each busbar control cabinet; The optimization plan requires the installation of 4 devices in the I and III bus control cabinets, і 5 devices in the II bus control cabinet. During the construction drawing design, it is possible to communicate with the GIS equipment manufacturer to increase the cabinet size or install one protective screen cabinet inside the GIS room. (2) Після того, як ланцюг напруги прийме кабельне підключення до інтелектуального блоку лінійного інтервалу, будуть додані додаткові схеми електропроводки шафи та повітряні вимикачі напруги та інші аксесуари, але кількість невелика, а електропроводка проста, що мало впливає на процес будівництва.

The 110 Інтелектуальна підстанція кВ оснащена звичайним пристроєм паралельної напруги, і вибірка напруги захисту лінії та головного трансформатора підключена до відповідного блоку об’єднання інтервалів через кабелі. Це має очевидні переваги у покращенні загальної надійності системи захисту та вимірювання та зменшенні діапазону впливу несправностей одного блоку об’єднання на пристрій захисту. Одночасно, два з'єднувальні блоки шин встановлені для збору напруги 110 кВ шини окремо, для використання іншим громадським обладнанням, таким як резервне автоматичне перемикання, які можуть відповідати технічним характеристикам цифрового збору та обміну даними на інтелектуальних підстанціях.