1、State Grid Corporation Of China.All rights reserved.2012 1新新一代一代智智能变能变电电站示站示范范工工程程设设计计与运行与运行一、近年开展工作 二、示范工程设计原则 三、示范工程设计方案 四、示范工程运行情况2State Grid Corporation Of China.All rights reserved.201250座扩大座扩大示范工程示范工程建设建设2012年启动启动第一第一 12月批试批试点工点工程建设程建设2012年2月启动启动概念概念设计设计6座扩大示范座扩大示范工程全部投运工程全部投运2012年5月2014年1月201
2、5年1月1.1 已开展工作新新一一代代智智能能变变电电站站研研究究与与设设计计工工作作是是公公 司司管管理理创创新新和和技技术术创创新新的具的具体体实实践践，是电网，是电网 发发展展方式转变的方式转变的又又一典一典型型，具，具有有里程碑意里程碑意义义技术研究技术研究 设备研制设备研制3State Grid Corporation Of China.All rights reserved.20122012年9月一、近期开展工作 二、示范工程设计原则 三、示范工程设计方案 四、示范工程运行情况4State Grid Corporation Of China.All rights reserved.
3、20122.1 示范工程建设目标新一代智能变电站发展目标系统高度集成结构布局 合理经济节能 环保装备先进 适用支撑调控一体验证路线科学性验证方案 可行性验证设备 可用性验证运行 安全性新一代示范变电站建设目标验证成果 创新性5State Grid Corporation Of China.All rights reserved.20126State Grid Corp集ora成tio式n 智Of 能Ch变ina压.A器ll rights re集se成rve式d.智2能01隔2 离断路器集 成 化 智 能 设 备其他电气设备服务器服务器IEEE 1588对时信号A网B网集成 式无 功设 备智能单
4、元合并单元检测组件检测组件智能单元合并单元低压 气体 绝缘 开关 柜集成 式二 次装 置系统结构完成了19类107种型号设备的研制和检测调试，构建了“集成化智能设备一体化业务系统”一 体 化 业 务 系 统就地保护站域 保护广域 保护层次 化保 护控制北斗GPS综合 应用数据层次化保护 控制2.2 示范工程设计原则32%0.0753%故障概率故障频率优化接线常规接线27%0.0116%常规接线故障概率故障频率 优化接线注：注：数据数据引引自自新新一代一代智智能变能变电电站技站技术术方案方案研研究报究报告告电电气主气主接接线线除满足变电站自身可靠性、经济性和灵活性需要外，基于设备可靠性提高、检修
5、周期延长等因素对主接线进行适当简化。7State Grid Corporation Of China.All rights reserved.20122.2 示范工程设计原则220kV主接线可靠性指标0.112%0.215 13%0.186110kV主接线可靠性指标0.0158%0.147 13%0.128一一次设次设备备选选型型 将智能组件与变压器本体有机结合，集成 式智能变压器提高变压器智能化水平。集成接地刀闸，与电子互感器一体化制造，集成式智能断路器实现操作与测量设备高 度整合。采用环保气体绝缘介质，智能金属封闭开 关柜实现设备环境友好，节约占地，降低 运行成本。集成式无功设备集串联电抗
6、器与并联电容 器于一体，降低故障概率，实现紧凑型布 置，减少运行维护。2.2 示范工程设计原则（续）8State Grid Corporation Of China.All rights reserved.2012二二次设次设备备选选型型 构建层次化保护控制系统，实现“就地站域广域”三级协调配合。一体化业务平台系统实现数据平台标准化，功能软件模块化，全面支 撑调控合一；应用多功能测控装置，优化二次回路，实现功能整合。建立站内一体化以太网络，实现信息共网传输，简化网络结构。数 据 服 务 器合 并 单 元智 能 终 端智 能 化 一 次 设 备过 程 层北 斗 主 机G P S 主 机保 护 装
7、 置多 功 能 测 控 装 置安 稳 装 置故 障 录 波 设 备一 次 设 备在 线 监 测IED调 控 主 站操 作 员 工 作 站P M U数 据 优 化录 波图 形 调 阅 告 警 直 传 熟 数 据 订 阅控 制计 划 检 修 终 端检 修 公 司空 调、通 风、排 水 控 制 等 辅 助 系统数 据 综 合 网 关 机在 线 监 测 主 站故 障 分 析 简 报S D HS D HS D HS D HS D HS D H枢纽变1 U1 U1 U1 U变电站 2#变电站 4#变电站 5#变电站 3#一体化业务平台系统9State Grid Corporation Of China.A
8、ll rights reserved.2012层次化保护控制系统2.2 示范工程设计原则（续）监控主机网关机数据服务器变电站 1#对时系统站制智合合智开关设备电子式互感器常规互感器开关设备总总平面平面布布置置结合主接线优化、新型集成设备和封闭母线（GIL）的应用，整体优化布置方案，提高土地利用率，减少占地面积。应用模块化设计，制定规范的集成方式与接口规则，功能分区 明确，实现功能模块、设备模块、土建模块的“即插即用”。160 m78 m45m65m电缆出线方案10State Grid Corporation Of China.All rights reserved.2012新一代220kV G
9、IS智能变电站总平面新一代220kV AIS智能变电站总平面2.2 示范工程设计原则（续）土土建结建结构构突出工业设施定位，整合功能房间，减少建筑面积及电缆沟截 面，突出资源节约、环境友好建筑理念。采用集装箱建筑或预制式建筑，实 现建筑物模块设计、工厂制造、整体运 输、快速安装的工业化制造流程。220kV A I S方案方案2.2 示范工程设计原则（续）目前智能变电站总建筑面积820新一代智能变电站总建筑面积（集装箱个数）324（9）面积减小比例60%注：注：数据数据引引自自新新一代一代智智能变能变电电站技站技术术方案方案研研究报究报告告11State Grid Corporation Of
10、China.All rights reserved.2012一、近期开展工作 二、示范工程设计原则 三、示范工程设计方案 四、示范工程运行情况12State Grid Corporation Of China.All rights reserved.2012统筹考虑方便考察与推广展示、技术经济效益和建设周期 的要求，在规划项目库中对比遴选出2座220kV变电站和4座 110kV变电站作为新一代智能变电站示范工程。13State Grid Corporation Of China.All rights reserved.20123.1 试点工程概况序号序号试点试点单位单位工程工程名称名称形式形式
11、目前目前进展进展情情况况地理地理位置位置设计设计单位单位1北京公司未来城220kV变电站户内GIS完成初设昌平未来科技城南区北京经研院2重庆公司大石220kV变电站户外AIS可研已评审重庆合川区大石镇重庆设计院3北京公司海鶄落110kV变电站户内GIS完成初步昌平未来科技城南区北京经研院4天津公司高新园110kV变电站户内GIS可研未评审天津滨海新区徐州中心天津经研院5上海公司叶塘110kV变电站户内GIS可研已评审上海奉贤区上海设计院6湖北公司东扩12#110kV变电站户外AIS可研已评审武汉东湖高新开发区湖北经研院 湖北设计院3.2 试点工程技术方案220kV AIS站220kV AIS站
12、-大 石220kV GIS站-科技城110kV AIS站-东 扩110kVGIS站-海鶄落-高新园-叶塘14State Grid Corporation Of China.All rights reserved.2012（1）重庆大石220kV智能变电站115State Grid Corporation Of China.All rights reserved.2012概况及技术方案大 石 220kV 变 电 站 是 合 川 北 部 地 区 枢 纽 站，主 变 近/远 2/3180MVA，220kV双母线，近/远出线4/6回；110kV原双母线调整 为单母线三分段，近/远出线8/12回。采用户
13、外AIS敞开式布置。原方案原方案示范工示范工程方案程方案电气主接线220kV双母线110kV双母线220kV采用集成式断路器，取消站内出线侧隔离开关。110kV由 双母线优化为单母线三分段；采用集成式智能断路器，取消站内 出线、母线侧隔离开关。电气设备选择常规AIS设备10kV采用充气式开关柜；无功采用集成式无功设备常规二次设备就地保护及多功能测控下放至预制舱占地面积21360m2优化后占地面积14080m2，核减7280m2，核减34%建筑面积841m2优化后建筑面积321m2，核减建520m2，核减62%二次屏位108面优化后88面，核减20面，核减19%（1）重庆大石220kV智能变电站
14、隔离断路器封闭母线 集成式断路器110kV采用隔离断路器、封闭式管母线减小纵 向尺寸19m10kV配电室 常规母线 常规断路器采用集装1箱33式建筑新一代大石220kV智能变电站总平面原大石220kV智能变电站8总3 平面220kV采用隔离断路器减小纵向尺寸12m、m减小纵向尺寸19133米米83米米采用集成式智能断路器（含CT），应用封闭母线，配电装置纵向尺寸减少45.5m。若断路器不与CT集成，减少43.5m。采用充气式开关柜，布置于集装箱建筑内，减少建筑面积520m2。优化2200kV、110kV及无功区平面布置，核减占地面积7280m2，核减34%。160米米16State Grid
15、Corporation Of China.All rights reserved.20122一次设备选择及布置优化160米米（1）重庆大石220kV智能变电站采用“三层两网”结构，新增站域保护控制装置，构建一体化业务系统。保护、测控装置下放预制舱布置，220kV元件采用保护、多功能测控独立装置；110kV采用保护测控计量一体装置；35kV及以下采用六合一装置。站内集中屏柜 数量减少19%。2二次设备选择及网络优化17State Grid Corporation Of China.All rights reserved.20123.3 试点工程技术方案220kV GIS站220kV AIS站-大
16、 石220kV GIS站-科技城110kV AIS站-东 扩110kVGIS站-海鶄落-高新园-叶塘18State Grid Corporation Of China.All rights reserved.2012119State Grid Corporation Of China.All rights reserved.2012概况及技术方案未 来 城 220kV 变 电 站 是 未 来 科 技 园 南 区 电 源 枢 纽 站，主 变 近/远 2/3180MVA，220kV双母线，一次建成出线7回；110kV双母线，近/远出线8/12 回，1 回 110kV 出线 应 用 超 导 电 缆。
17、采用 半地下户内布置形式，主变、220kV/110kVGIS布置于地上一层，10kV及电抗器布置地下。3.3 北京未来科技城220kV智能变电站原方案原方案示范工示范工程方案程方案电气设备选择小型化GIS设备应用电子式互感器,10kV采用充气式开关柜常规二次设备就地保护和多功能测控装置下放智能控制柜建筑面积7470m2优化后建筑面积6920m2，核减建550m2，核减7%二次屏位100面优化后63面，核减37面，核减37%总平面布置：地上一层布置主变和GIS，地上三层布置10kV电容器、二 次设备室及电池室，地下二层布置10kV开关柜、电抗器及站用变。采用智能变压器、小型智能化GIS设备及10
18、kV充气柜，整合优化生产用 房布置，取消电容器室，核减建筑面积 550m2，核减二次屏柜37%。取消原地上三层电容器室3.3 北京未来科技城220kV智能变电站新一代未来科技城220kV智能变电站断面图原未来科技城220k压V智缩能二变电次站设断备面图室面积取消原 电容器 室新一代未来科技城220kV智能变电站地上三层原未来科技城220kV智能变电站地上三层220State Grid Corporation Of China.All rights reserved.2012设备选择及布置优化3.4 试点工程技术方案110kV AIS站220kV AIS站-大 石220kV GIS站-科技城11
19、0kV AIS站-东 扩110kVGIS站-海鶄落-高新园-叶塘21State Grid Corporation Of China.All rights reserved.2012122State Grid Corporation Of China.All rights reserved.2012概况及技术方案东扩12#110kV 变 电站为东 湖 高新开发区 供电，主变 近/远 2/350MVA，110kV单母线分段，近/远出线2/4回。采用户外 AIS敞开式布置。3.4 湖北东扩12#110kV智能变电站原方案原方案示范工示范工程方案程方案电气设备选择常规AIS设备110kV采用集成式隔离
20、断路器，取消出线及母线侧隔离开 关,10kV配电装置采用充气式开关柜；无功采用集成式无 功设备常规保护与测控设备 就地保护和多功能测控装置下放至预制舱占地面积5148m2占地面积2240m2，核减2908m2，核减56.5%建筑面积419.5m2建筑面积157.5m2，核减建262m2，核减62.5%二次屏位28面二次屏位24面，核减4面，核减14.3%新一代东扩12#110kV智能变电站原东扩12#110kV智能变电站 采用集成式智能断路器（含CT），应用封闭母线，配电装置纵向尺寸减少27m，约40%。若断路器不与CT集成，尺寸减少25m。采用充气式开关柜，布置于集装 箱建筑内，减少建筑面积
21、262m2，约62.5%。总平面布置：优化110kV配电区和无功设备区，占地面积减少2900m2，约56.5%1电气主接线与总平面布置3.4 湖北东扩12#110kV智能变电站76.5米米56米米无功设备区10kV配电室110kV配 电装置区67.34010kV配电室23State Grid Corporation Of China.All rights reserved.2012常规母线常规断路器集成舱封闭母线集成式断路器配置站域保护控制装置，构建一体化业务系统。110kV线路采用保护测控计量一 体装置，10kV采用“多合一”装置。采用“三层一网”结构，核减交换机数量42%，二次屏柜核减14
22、%。3二次设备及网络优化3.4 湖北东扩12#110kV智能变电站（续）24State Grid Corporation Of China.All rights reserved.20123.5 试点工程技术方案110kV GIS站220kV AIS站-大 石220kV GIS站-科技城110kV AIS站-东 扩110kVGIS站-海鶄落-高新园-叶塘25State Grid Corporation Of China.All rights reserved.2012126State Grid Corporation Of China.All rights reserved.2012概况及技术
23、方案海鶄落、高新园、叶塘均为户内GIS变电站，主变近/远均为2/350MVA。其 中，海鶄落110kV采用扩大内桥接线，近/远出线2/3回；高新园、叶塘110kV均 采用单母线接线，近/远出线2/4回。3.5 110kV GIS站-海鶄落、高新园、叶塘2812m840m2203m1917m2075m原方案原方案示范工示范工程方案程方案海鶄落海鶄落高新园高新园叶塘叶塘海鶄落海鶄落高新园高新园叶塘叶塘电气设备 选择小型化GIS设备10kV采用充气式开关柜常规二次设备多功能保护测控装置下放智能组件柜占地面积3540m23037m2963m23540m22核减7%2核减13%建筑面积2458m2225
24、5m22406m22核减10%2核减13%2核减%14%二次屏位37面28面30面28面，核减24%19面，核减32%16面，核减47%总平面布置：海鶄落、高新园和叶塘变均采用户内布置方案，一层布置主变、GIS和10kV开关柜，二层布置二次设备屏柜和电容器。采用集成式智能变压器、小型智能化GIS设备及10kV充气柜，整合优化生产用 房布置，核减建筑面积 10%14%，核减二次屏柜约30%。3.5 110kV GIS站-海鶄落、高新园、叶塘新一代高新园110kV智能变电站 新新一一代代海叶鶄塘落11101k0Vk智V智能能变变电电站站布置原海原鶄叶落塘111100kkVV智智能能变变电电站站布置
25、取消取消厂房厂房部分部分原高新园110kV智能变电站减少减少建建筑筑面积面积227State Grid Corporation Of China.All rights reserved.2012设备选择及布置优化3.6 示范工程亮点总结 建立了站网建立了站网协协调的可靠性调的可靠性理理论论。实现变电站可靠性设计与电网可靠性设计协调优化，既保证了系统可靠性又深度优化了变电站整体结构。建立建立了层次化保了层次化保护护控制系控制系统统。实现时间维、空间维和功能维的协调配合，建立了一体建立了一体化化业务平台。业务平台。实现了智能告警、分布式状态估计等十余项高级应用，实现了一键操作，提升调控员对设备异常
26、、电网事故快速反应能力。设计设计理念理念创创新新-“运行运行安安全可全可靠靠”220kV北京科技城220kV重庆大石28State Grid Corporation Of China.All rights reserved.20123.6 示范工程亮点总结设备设备应用应用创创新新-“系统系统高高度集度集成成、装、装备备先进先进适适用用”构建了构建了“集成化智能设备一体化业务系集成化智能设备一体化业务系统统”新一代智能变电新一代智能变电站站。一次设 备创新应用隔离式智能断路器、小型化GIS、10kV充气柜、GIB管母、集合 式电容器，二次设备创新应用站域保护、多功能测控装置、智能交换机等。湖北公
27、司预计110kV设备维护量可降低87，设备故障率可降低43%。110kV湖北未来城110kV上海叶唐29State Grid Corporation Of China.All rights reserved.20123.6 示范工程亮点总结工程工程方案方案优优化化-“结构结构布布局合局合理理”重庆 220kV大石、湖北 110kV未来 城两个 户外变占地 分别核减 42.6%和和 46.9%，建筑面积分别核减64.3%和和62.9%。北京等4座户内变占地面积核减10%14%，建筑面积核减2025%。核减二次屏柜约3040%。六六座变电站座变电站不不同程度上同程度上应应用预制式用预制式模模块化建
28、设技块化建设技术术，建设周期平均缩短 30%，现场二次接线工作时间减少50%，现场调试工作量减少40%。110kV天津高新园110kV北京海鶄落30State Grid Corporation Of China.All rights reserved.2012一、近期开展工作 二、示范工程设计原则 三、示范工程设计方案 四、示范工程运行情况31State Grid Corporation Of China.All rights reserved.20124 示范工程运行情况1总体运行情况自2013年底投运以来，6座新一代站已安全稳定运行1年，单站 最大负载率为26.36%，设备状态良好，操作、
29、运维正常，共经历电网故障3次，保护均正确动作，未发生误动、拒动。以北京公司为例，220kV未来城变电站、110kV海鶄落变电站设备缺陷明显少于其它处 于投运初期的变电站。多功能测控装置、保护测控集成装置等设备全部零缺陷。一体化业务系统、辅助控制系统等运行平稳 顺序控制、智能告警等高级应用功能实用化程度进一步提高，运行 控制效率大幅提升32State Grid Corporation Of China.All rights reserved.2012截至2014年，公司共发布82项智能变电站领域的企标，包括规划设 计方面12项，工程建设方面11项、设备材料方面34项、试验检测方面10 项、运行检
30、修方面11项、安全环保方面1项、信息与通信方面3项。2015 年将继续开展23项企标的制修订，智能变电站技术标准体系将更为完善。4 示范工程运行情况2标准化建设新一代智能变电站1.规划设计继电保护自动化计量通信及对时2.工程建设3.设备材料5.运行检修4.试验与检测6.安全环保7.信息与通信1.1 变电站设计导则 与规范1.2 分系统设计规范1.3 设计深度规定2.1 基础类（如模块化建设 技术导则等）2.2 施工工艺2.3 调试与验收2.4 其他3.1 基础类（如高压设备智能 化技术导则等）3.2 智能一次设备3.3 智能二次设备3.4 辅助设备5.1 运行类5.2 检修类4.1 智能一次设
31、备4.2 智能二次设备4.5 材料4.6 试验仪器仪表4.3 辅助设备4.4 电源6.1 安全管理规程6.3 环保6.2 安全操作规程7.1 信息模型7.3 通信规约7.2 信息安全3.2 智能一次设备3.3 智能二次设备3.4 辅助设备电子互感器智能开关设备智能变压器智能无功设备消防视频安防火灾报警环境3.6 材料3.5 电源预制舱汇控柜屏柜光缆金具电缆一体化电源蓄电池33State Grid Corporation Of China.All rights reserved.20123.5 电源3.6 材料5 实现三项突破集成集成优化优化设设计技计技术术突破突破整体集成设计，引领设备制造实现
32、功能集成和技术创新。优化电气主接线和总平面布局，结构紧凑，减少占地面积。优化电气设备选型和配置，形成“小型化、智能化、集成化”选型原则 和“安全可靠、成熟适用、经济合理”的配置原则。63.9m29m60.8m53m34State Grid Corporation Of China.All rights reserved.20125 实现三项突破智能智能设备设备制制造技造技术术突破突破组织制定了新一代智能变电站关键设备研制计划和实施方案，经过9个 月的产、研协同攻关，完成了19类107种型号设备的研制和单机检测工作。智能一次设备：研制完成了“传感器+智能组件”的智能一次设备、集 成式隔离断路器、
33、高可靠电子式互感器、集合式电容器。实现一次设备与 智能终端、合并单元一体化设计，集成联调。二次设备研制：智能了新一代信息流方案，研制了通用一体化业务平台，提高了系统可扩展性调度(调，控)研制站域生产 保护、集成式就地化二次设备。层层过程层网络纵向加密认证装置安全 隔离装 置正向和反向监控主机测控 相量测量继电保 站域保护护装置 控制 装置高压开关设备 电力 变压器 监测主IED 监测主IED非关口 计量故障录 电能质量 关口计波装 置 监测 单元 量表计PMU数据集 I区数据通信 中器网关机中心管理系统II区数据通信 网关机视 安频 全 消 境 源 压设监 警 防 监 管 备监控 卫环 电 它
34、高测 理 控装线路及其置电能 采集终端综合应用 III/IV区数据 服务 器 通信网关机站控层网络防火墙层 安全 I 区安全II区 数据库 服务器测控装置开关 设备 测量 监测 控制器 IED IED高压开关设备合并 计量合单元 并单元互感器非电 量 控制 测量 监测 保护 IED IED IED电力变压器专线220kV变电站无功装置控制IED35State Grid Corporation Of China.All rights reserved.2012站用时间 同步系统站控间隔过程5 实现三项突破模块模块化建化建设设技术技术采用工程厂预制结构的建、构筑物，预制舱式二次组合设备，实现最大
35、化工厂加工，最小化现场施工。采用预制电缆、预制光缆实现设备之间标准化连接和一、二次设备连接 的“即插即用”预制舱采用双列屏柜布局和二次前接线装置，实现结构紧凑、运维方便。36State Grid Corporation Of China.All rights reserved.2012保证已投保证已投 运运6个示范个示范 站的安全站的安全 稳定运行稳定运行固化固化6个示个示 范站的创范站的创 新成果，新成果，优化提升优化提升 技术方案技术方案推进新技推进新技 术、新装术、新装 备向更高备向更高 电压等级电压等级 示范应用示范应用Phase 3Phase 2Phase 16 50个扩大示范站建设扩大示范工程涵盖26个省、直辖市、自治区37State Grid Corporation Of China.All rights reserved.2012类型类型电压电压GISAIS合计合计户内户内户外户外HGIS110kV1431128220kV452920330kV11500kV11合计合计18832150
