杭州地区110KV智能变电站改造设计研究_开题报告

1.1 本课题的研究意义

智能变电站是采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站[1]。

作为智能电网的主要电气设备及关键环节，智能变电站的主要作用表现在 [2]：

（1）可靠性：可靠性作为智能变电站设计及发展的先决条件，能够达到对故障的迅速准确判断及处理，降低因设备故障或者线路故障对整个电力网络的损失程度；

（2）信息化：与传统变电站相比，智能变电站通过增加智能组件、智能单元、图像等信息采集，实现智能变电站信息传递过程中的数据的安全性及可靠性，从而为智能变电站的运行提供可靠、准确、充分、实时、安全的信息；

（3）信息数据化：智能变电站内部组件含有数字化的获取功能，能够实现智能变电站系统中各模块数据的数字化提取；

（4）自动化：将智能变电站智能组件获取的数据化信息通过通讯通道输送给二次设备，通过在线自动效验、监测等功能提升变电站的自动化水平；

（5）互动化：智能变电站能够完成变电设备之间，变电设备和控制设备之间，变电设备和消费者之间，变电设备与其他等设备的通信交流及相互作用；

（6）资源整合：使各种标准统一，各种模块统一，从而让变电站里面和外面的信息可以互动和更好的分享各自的信息。

随着网络新技术的开发和应用，协议变得更加的全面，在线可以对一次设备实施全面监测、变电站全景电力数据平台和电力信息接口等技术的飞速发展，推动了变电站一、二次设备技术的融合以及变电站运行方式的变革，由此逐渐形成了完备的智能变电站技术体系。与传统的变电站相比，智能变电站在技术上很具有先进性和可靠性，并且其占地少、成本低、维护方便、环境友好等诸多优势，因此，智能变电站建设将逐渐成为变电站的主流[3]。

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国内研究现状

当前智能电网已经成为国内外电力领域研究的重点方向和未来电力改革必然趋势。

2001 年，智能电网被美国电科院最早提出来时只形成一个笼统的概念[4]，之后该术语涵盖什么技术、起到什么作用、实现那些功能等在世界各国中一直没有形成完全统一的意见，不同国家对这项研究的研究侧重点始终不同。在国内，国网公司提出了建设坚强智能电网的战略构想，大力促进了智能变电站的发展，组织编写了如《智能变电站技术导则》等一系列标准和规范，为智能变电站设计、建设提供了执行依据[4]。从 2009 年我国第一次提出智能电网的目标到国家“十二五规划纲要”以及政府工作报告中明确提到智能电网的建设与发展，智能电网的重要性已经不言而喻，用电可靠性关系到民生和社会稳定，智能电网的出现，在大量减少人工劳动力的同时，使供电可靠性有了一个全面的提高，发展智能电网已经从企业行为上升到国家战略的高度[5]。跟随着国家对智能电网落实的大步伐，我们更应该相应号召，在智能电网这个方面深入研究，再创佳绩[6]。生活在这样的新形势下，国家 863 计划中，针对很多技术尖端的问题，对其中大规模、大容量智能能源分配领域指明了研究方向，其中就明确提到了智能配电与用电技术和大电网智能调度与智能输变电技术此类课题。紧跟着我国全面开展智能电网建设的步伐，已经有多所变电站在国家电网公司的指挥下完成了智能化改造，而且在“十二五”期间要完成新建 5000 多座智能变电站和对约 1000 座传统变电站完成智能化改造的计划。我国智能变电站的发展有些已处于成熟阶段，有些仍处于理论研究阶段。分点论述如下：

1）一次设备智能化的实践：目前已有应用，如淮北桓潭 110kV 智能变电站。 

2）二次功能网络化的实践：目前已有工程应用，如洛阳金谷园 110kV 数字化变电站。

国家电网公司一直在以特高压电网为核心，构建以“信息化、数字化、自动化、互动化”为特征的坚强智能电网[3]。当前时期，是一个科技快速发展的时期，也是我国坚强智能电网建设不断取得重要突破的时期，更是国家电网公司进入特大型、超高压电网快速发展的新时期。中国电力科学研究院和国内的各大电力设备制造厂商从 2001 年开始关注 IEC61850 系列标准并开始对该标准进行翻译，目前已经发布了 IEC61850 系列标准的正式版，并多次组织互操作试验。到目前为止，国内已投运多个智能变电站，例如：550kV 浙江南溪站，220kV青岛午山站，220kV 江苏西径站，110kV 河南金谷源站等，为我国智能变电站的发展打好了坚实的实践基础。2014 年底，有 6 座新一代智能化变电站在我国投入运行，且运行状态优良，一体化业务系统、辅助控制系统等运行平稳，运行控制效率大幅提升[7]。

2015 年，国家电网公司将更新升级后的智能变电站在全国各地全面普及建设。全新一代的变电站，采用集成化的智能设备，使变电站的运行水平和整体化设计得到全面提高，并且优化了电气主接线及平面布置，从变电站的整体设计、设备的安放位置、运行的各种控制等方面推进新设备的研制，提供新一代智能化变电站建设的研究方向和经验[8]。可以这样说，建设智能电网在我国现在的形势中已经形成共识。“大电网运行与清洁能源消纳”主题开展学术研讨会 2016 年 9 月在南京举行，中、美、德、英、韩等国电力领域专家就智能电网、清洁能源等问题展开学术讨论。近年来，我国智能电网技术在国际上已经实现由“跟随者”向“引领者”的转变，智能电网产业“走出去”的步伐正在加快[9]。

1.2.2 国外研究现状

由于各国能源分布状况存在差异，国外各大厂家对智能电网的理解不同，因此针对智能电网的建设思路也不同。例如：SIEMENS 公司认为智能电网的重点在于高度自动化程度和自愈能力，而 ABB 公司的注重点在于电网运行状态的采集。针对智能变电站的研究，国外研究大多侧重于配网和用户方面[10]。

目前一体化电网已经在世界各国中逐步发展形成，应用一体化电网，可以连接模式光伏、风电组成的微电网等各种供电和用电设施，并且整合后的能源会以更高效更经济的方式供出。在美国、日本等大部分发达国家中，智能电网的部署和广泛建设应用己成为国家的重要战略，智能电网的推广在政府统一主导和支持下，集国家及相关企业的力量基本在其国内已经大面积普及[11]。智能电网战略已成为当今发达国家用来抢占未来低碳经济制高点的重要“武器”。

通过对国内外智能电网发展现状的分析，可以清楚的发现智能化已经成为了全球发展的必然趋势，因此要加大研究力度，提高智能变电站技术水平，以确保电网的安全、稳定运行，进而提高我国电网和电能质量在全球电力能源的综合实力。美国 Silver Spring Networks 公司为电力公司提供面向智能电网的高级电表架构(AMI)搭建的可以完美运行的解决方案[12]。

1.3 本文主要研究内容

本文基于杭州淳安地区的110kV 珍珠变电站改造为例，分析变电站智能化改造的方案设计。根据该地区的地质地貌和环境气候以及交通环境等诸多要素设计了杭州淳安地区的110kV智能变电站，通过对杭州淳安地区的110kV智能变电站一次侧设备、二次侧设备以及智能通信等做出了详细的论述，为智能电网的进一步发展奠定了扎实的理论基础。

二、^范文提纲

第1章 绪论

第2章 110kV 智能变电站电气一次部分的设计

2.1 电气主接线的设计

2.2 短路电流计算

2.3 主要电气设备、导体的选择

2.4 绝缘配合

2.5 电气总平面及配电装置布置

第3章 110kV智能变电站电气二次部分的设计

3.1 一次设备智能化方案

3.2 变电站自动化系统

3.3 交—直流一体化电源系统

3.4 合并单元的功能及其构成

3.5 合并单元硬件部分的设计

第4章 结论

三、参考文献

[1]朱小红,王利平,杨琪,陈虹静,任杰.基于Markov的智能变电站二次系统间隔层和过程层可靠性评估[J].电测与仪表:1-8.

[2]黄少雄.常规变电站智能化改造工程实施方案研究[D].上海交通大学,2012.

[3]王雪亮,魏建峰.220kV智能变电站继电保护的运行维护研究[J].科技风,2019(08):207.

[4]高雁.智能变电站继电保护装置自动测试系统分析[J].南方农机,2019,50(05):238+243.

[5]吴莹.智能变电站低压电网小电流接地故障自动选线系统优化设计[J].电子制作,2019(06):40-41.

[6] 吴国庆.智能化地区电网二次系统建设与运营研究[D].,2012. 

[7]樊越甫,王磊,罗建平,钱晔.智能变电站过程层设备虚拟技术应用[J].河北电力技术,2019(01):34-36+59.

[8] 冯业锋. 变电站智能化改造若干关键技术研究与应用[D].山东理工大学,2012.

[9]晁岳振,杨绍辉,刘天晓.探讨智能变电站继电保护设备的运行维护技术[J].山东工业技术,2019(06):207.

[10]张友红,樊迎春.智能变电站运维中应急处理流程卡的应用分析[J].科技创新导报:1-2.

[11]樊迎春,张友红.智能变电站继电保护的典型缺陷分析与处理对策[J].科技创新导报:1-2.

[12] 汪卫国. 智能变电站高压设备智能化研究[D].,2011.