变电站建设

坚持科技是第一生产力，南方电网云南500千伏白邑巡维中心在辖区变电站建设中，统筹推进新技术、新设备应用到生产一线，以高质量的科技创新支持昆明电网新型电力系统建设，推动国企改革三年行动落地见效。

变电站监控信息验收是变电站建设投运的重要环节，是监控人员日常工作之一。常规监控信息以人工验收为主，涉及专业较多，异常缺陷定位较难，效率低下，变电站监控信息验收周期较长，当迎峰度夏和年底大量新建和改扩建工程集中投运时，相关专业人员无法及时准确核对大量监控信息，严重影响了变电站的按时启动投运。人工智能技术的快速发展，为实现智能电网监控信息可视化和专家决策功能提供技术保障，对监控信息标准化、规范化管理提出了更高的要求。随着大量的新建和改扩建变电站工程陆续开工，电力调控中心专家团队构建了变电站监控信息自动验收体系，该体系用自动验收系统代替传统的人工核对信息方式，提高了监控信息验收效率,缩短了变电站的建设周期，同时规范了监控信息接入标准，解决了监控信息缺乏监管的问题，使得监控信息接入规范率达到100%，使全部监控信息都能被计算机程序识别、匹配，为监控专业实现人工智能夯实基础。该系统是基于智能电网调度控制系统的创新成果，代替了传统的调度主站与厂站间监控信息人工核对的方式，并辅以智能校验手段，有效减少了人为干预频度和工作强度，实现信号自动验收，具有重要的示范推广价值。

电力在人民生产生活中作用日益突出，供电可靠性至关重要。备自投装置作为--种故障后快速转电的安全自动装置可实现用户快速恢复供电，而城市电网中重要用户、敏感用户、居民和民生用户众多，一旦长时间停电.社会影响巨大，对经济发展和社会稳定可能造成困扰，因此备自投装置在供电可靠性要求较高的区域作用凸显。 随着电网发展以及220kV双母双分段主接线的变电站建设应用，当前220kV备自投装置均基于双母线、双母线带旁路、单母线分段等接线形式的变电站设计，装置逻辑局限性强，已完全不能适应双母双分段接线的220kV变电站运行要求。为降低新型变电站运行风险，避免事故时失压，有必要开展220kV双母双分段备自投装置技术标准研究，同时基于此标准生产装置并投入现场应用。 项目主要实现新型备自投装置逻辑功能、动作报告、定值单、压板、外部回路设计统一规范， 采用标准化提高通用性，灵活适应各种运行方式，运行维护简单等目标，满足220kV双母双分段型式变电站提高供电可靠性，降低电网运行风险要求，实现故障情况下快速恢复供电。

变电站是电能汇集和分配的核心节点，国网公司从2019年启动智能变电站建设，其实现了全站信息数字化和共享，由于智能变电站是基于IEC 61850标准并采用大量光缆替代电缆，使得其二次回路（虚端子、虚回路）变成了“黑匣子”，导致整个二次系统深度依赖于变电站系统配置描述文件（SCD），配置流程需从装置模型文件ICD通过虚回路连接配置成SCD，再将SCD导出实例化后装置下装文件CID。这一过程的转变同时带来了建设、运维新的问题如系统文件配置效率和可靠性较低、各环节重复迭代工作量大，传输回路连接质量有待提高、运行维护可视化程度不足，回路状态监测方法缺失等。 研究智能变电站二次系统数字化设计技术及应用，是提高变电站建设效率和质量、贯通各专业各流程、实现电网灵活控制与便利运维的关键。本项目主要从以下难题开展研究：①变电站内百余种功能装置上万个虚端子相互关联，难以通过机器代替人工以数字化手段进行自动关联和追加重构；②变电站内物理回路与逻辑回路并存，难以实现自动匹配、即插即用及可视化直观展示；③变电站内相关二次系统回路复杂，难以实现自动监测、校核动态评估。该项目聚合产学研用单位联合攻关，实现在智能变电站系统文件配置方面，开发了基于模板库的学习型虚回路自动连接软件，开发了基于SED文件的智能变电站改扩建二次系统配置文件自动重构工具，构建了图模库一体化变电站系统文件自动配置平台，实现虚回路自动配置，大幅提升虚回路设计的准确性和高效性；在智能变电站传输回路连接方面，提出了虚实回路的建模方法，发明了基于“面接触”连接技术的高密度集束预制光缆组件，开发了基于“智能标签”的光缆链路数字化解析工具，实现传输回路的即插即用，有效提升了回路连接的可靠性；在智能变电站回路状态监测方面，发明了基于广义变比辨识的电流测量回路极性在线检测技术，开发了工程SCD文件管控工具，构建了基于聚类分析算法的二次系统动态定量评估平台，实现二次回路态势感知及实时控制，全面提升了二次系统的安全运行水平。 依托项目成果研制的预制光缆组件，光配模块、智能标签生成及解析技术，国网基建部以基建技术【2016】49号、【2017】107号等文件纳入新技术推广应用实施目录，在系统内各网省公司新建智能变电站中推广应用。项目共获授权发明专利7项、实用新型专利1项、软件著作权3项，发表学术论文11篇（SCI/EI检索5篇），出版专著6部，编制国家标准1项。

当前我国仍面临能源安全、环境污染、新能源发展等突出间题，特别是近年来东中部地区出现的严重雾天气，解决能源科学发展问题已刻不容缓。电网作为能源电力可持续发展的中心环节，在现代能源供应体系中发挥着不可替代的作用。随着我国电力的迅速发展，变电站建设规模及容量越来越大，主变压器容量随之增长，主变压器是一个变电站的核心设备，主变压器抽真空和注油及热油循环施工工序是主变压器安装中最核心的工序，该工序施工周期长，目前为人工加半自动化操作，需人工日夜不间断值守，造成人力、物力的浪费，并且若发生变压器本体变形或油泄露没有及时发现处理，则会造成严重损失，风险成本板高，现有施工模式已不能够满足施工要求。 本项目的研制与实施，能够有效的解决主变压器抽真空和注油及热油循环施工工序施工周期长，人工操作需人工日夜不间断值守，造成人力、物力的浪费，并且能够处理因变压器本体变形或油泄露没有及时发现处理而造成的严重损失，并可板大的提高施工效率，节省人力、物力、财力，缩短主变压器的安装时间，降低变压器抽真空、热油循环工序的风险，实现变压器自动抽真空，主变压器热油循环过程的智能十监控及实时处理和报警。

国网公司变电设备将逐步实现全面感知监测，但是随着变电站设备监测装置种类和数量的增多，接入网络复杂、网络全链路监测缺失等问题接踵而至，导致设备感知能力变弱、后期运维压力增大。为探索解决以上问题，德阳供电公司应用F5G技术体系建设国网首座变电站全光网络，简化网络架构，实现端到端网络通道全链路监测。本报告将简要叙述F5G全光网络的原理和优势，分析国网公司智慧物联体系（变电部分）建设的智能化需求，在此基础上，介绍国网公司首座F5G全光网络智慧变电站建设案例，及该技术在德阳供电公司变电站运维中的典型应用场景及成效，最后对F5G全光网络下一步的应用前景和发展趋势进行展望。

基于数字孪生、智能机器人、多物理场仿真技术，构建数字化变电站运维解决方案。围绕变电站日常运行检修，提供现场设备运行数据实时查看、设备状态评价、远程智能巡视、设备多物理场仿真、反事故演练培训等多场景解决方案。

智能电网技术的发展使我国变电站建设型式发生了根本变化，二次设备因安装位置前移，将面对比常规变电站更加恶劣的电磁环境，这主要是由于现有电力智能设备相关标准和干扰防护方案都是基于传统变电站中电工电子所处的电磁环境制定的，而智能变电站结构配置和电磁环境与传统变电站不同，造成了电子式互感器等智能设备虽通过了标准中所规定的电磁兼容试验，但到现场仍存在高故障率的情况。因此，目前亟需开展变电站系统级强电磁环境模拟技术研究，并研制成套试验装备，形成相关标准，进而通过产品试验考核，降低电力智能设备的现场应用故障率，保障国网公司坚强智能电网建设的顺利开展。项目通过产、学、研、用多家单位联合攻关，从强电磁环境标准模拟试验方法、系统级强暂态电磁环境模拟试验平台、长期全工况电磁环境模拟技术三个方面开展研究，并实施工程应用，有效解决了上述难题，取得了集理论、技术、装备和应用于一体的系列成果。 本项目成果授权专利20项，发表文章23篇，制定相关标准2项，在电力工业电气设备质量检验测试中心、各地方电力公司及生产厂家得到应用，各项指标均符合现场应用和标准化的要求，并已全面应用于我国输变电工程中电子式互感器性能检测和故障诊断，显著提升了产品的抗强电磁干扰能力。经业内专家鉴定，一致认为：“项目研究成果达到国际领先水平”。

本项目依托于国网甘肃省电力公司已投运项目桥湾750kV变电站的建设开展相关工作。在输变电领域首次研究并实现750kV电压等级对于管母的应用，在高电压等级运用悬吊管母具有重大的意义，并对今后高电压等级管母应具有一定的指导作用。本项目所产生成果在桥湾750kV变电站应用后并成功应用于张掖750kV变电站。综上所述，本项目在变电站设计领域具有一定的推广性，对750kV变电站建设方面具有非常重要的促进作用。结合对750kV配电装置设计研究，进行了母线导体比选，通过对电气特性、导线力学计算，比较后提出了采用倾斜悬吊式管母线的设计方案。对设计的管型母线方案，进行了管母电晕、无线电干扰校验，管母在各种工况下的强度、挠度校验，得出了750kV配电装置可以采用管型母线的结论。依托桥湾750kV工程，对选择的导体进行工程真型试验，从导体材料、导体电气特性、力学性能进行试验，模拟现场条件进行实际安装，分析比对，检验设计方案合理性。同时研究了施工安装工艺、质量控制点进行了研究，提出质量控制方法，给出解决问题和消除驰度误差的补偿办法。通过项目的研究及实施，大大减小管母的挠度，本次应用的新型安装方式，现场不需要设备线夹和压接导线，减小安装工作量。刚性连接后没有导线弧垂，可以减少塔架高度，节省投资。 通过本项目开展悬吊管母应用及管母挠度超标治理措施的专项研究，采用SAP2000有限元程序建立悬吊管型母线的有限元模型，计算其内力与挠度，并与试挂的数据和张掖750kV变电站项目现场实测输电母线的数据进行对比，从而制定出适用于工程设计中计算悬吊管型母线的经验公式和受力选择表，实现将悬吊式大跨距管型母线挠度控制在标准（0.5D）以内。本研究成果也可应用于大跨度管型母线挠度超标治理情况，最终解决跨度过大导致管母挠度不容易控制的难题。项目的实施提高了750kV变电站建设效率和质量，属于首次应用，对750kV变电站建设具有非常重要的促进作用。 大跨距悬吊管母在750kV变电站的应用已经不存在太大障碍。依托于本项目，成功在桥湾及张掖750kV变电站中应用。但目前750kV变电站的悬吊管型母线应用推广不够普及，需要加快对该项技术的推广应用，在应用中优化总结，进行更专业和深入细化的研究以不断提高，力争最大限度保障电网运行安全、保障国民经济社会生活的繁荣有序进行。

对各类监测设备进行误差校验、参数测试/分析、回路检查的各类便携式测量仪统称为交流电参量测量仪，是保障其准确测量、可靠运行的重要检测装备、“电网卫士”，自身性能、可靠性则愈加重要。系统内20多万台、上百种各类测量仪，服务于上亿监测设备维护。通过建立不同专业测量仪横向统一的标准体系、修制定相应标准，使电力系统量值统一准确，对促进能源互联网物联、助力智能变电站建设与新能源应用、加强检测设备质量管控、提高产品品质与国际竞争力等方面都具有极其重要意义！本项目由电参量测量仪系列标准及电能表、合并单元相关产品标准、验收规范：通讯规范、软件规范、检测规范共11项标准组成：构建电参量测量仪标准体系基础、完善电能表标准体系。以电参数为根基、不同类型电信号为分类设计标准体系架构，涵盖多参数、多信号、多专业检测设备，为其下级各产品标准模式化、标准化快捷修制定奠定基础。以三种基本信号为分类，以”总规范+分规范+专用规范”三层架构为组织，分层构建测量仪标准体系，实现全信号、全系列、多专业电测量仪标准科学有机统一。电子信号类测量仪标准属国际标领先。