1、 国电南自 风电场箱变和升压站自动化系统解决方案南自风电 1一、概述风电场通常由若干风力发电机构成风力机组。风力发电机常见出口电压为690V，经 35/0.69kV 箱式变压 器升压至 35kV，风机根据 风场分布特点分成若干组，每组风机出线组成一个 联合单元， 联合后由 35kV 架空电缆混合线路输送至风电场升压站。升压站设 2 台主变， 电能通过线路送至电网变电站的低压侧。基于上述结构，风力发电自动化系统中主要由：智能箱变(含相关保护及测控装置)，风机控制通讯网络，风电场升压站测控、保 护装置，升压站综合自动化系统等组成。二、综合自动化基本要求1、智能箱式变电系统风力发电作为可再生能源的主
2、要利用形式，所建成的风电站具有其自身的特殊性。最显著的就是发电单 元布置较为分散且数量众多，距离集中升压变电所位置较远，需就地经升压变电 站升压后传送至集中升压变电所。因此箱式变电站作为升压输电的重要设备，其安全可靠、节能环保、运行维护等综合性能对提升风电成套装备的整体技术指标尤其重要。我公司风电智能箱式变电系统具有成套性强、体积小、结构紧凑、可靠性高、现场安装工作量小、安装调试周期短等特点。同 时，在普通箱式变电站的基础上还增加了智能化功能，对高低压设备配备相应的传感装置，利用稳定可靠的测控装置将电气一次、二次信息、风机控制信息纳入集中 监控系统中，减少日常 维护成本，提高风电站的自动化管理
3、水平及运行可靠性。2、综合自动化系统变电站要求以计算机站控系统为核心，对整个变电站系统实现遥测，遥信，遥控，遥调功能。系统可以根据电网运行方式的要求，实现各种闭环控制功能。实现对全部的一次设备进行监视、测量、控制、记录 和报警功能，并与保护设备和远方控制中心通讯，实现变电站综合自动化。3、通讯网络国电南自 风电场箱变和升压站自动化系统解决方案南自风电 2风电场通讯层采用工业光纤以太环网结构。综合自动化根据需要也可采用双网冗余结构。升压站通讯服务器负责与相关调度系统的信息交换。4、间隔层设备间隔层单元各测控保护设备均应配有以太网接口直接接入变电站以太网交换机与站控层通信。间隔层单元基于微机技术实
4、现保护、测量、 (自动) 控制功能。间隔层单元上应有当地显示操作面板，支持就地监视及操作功能。三、智能箱式变电系统1、额定参数名称 项目 单位 参数额定电压 kV 1040.5主母线额定电流 A 55225额定短时耐受电流 kA/s 20/2S额定峰值耐受电流 kA 50高压单元机械寿命 次 大于 2000 次额定电压 V 690主回路额定电流 A 8002500额定极限短路分断能力 kA 65额定运行短路分断能力 kA 50低压单元额定短时耐受电流 kA/1s 50额定容量 kVA 8002250阻抗电压 % 46分接范围 % 2X2.5 或 5变压器单元联接组别 D,yn11外壳防护等级
5、IP33箱体声级水平 dB 55国电南自 风电场箱变和升压站自动化系统解决方案南自风电 32、使用环境 1）海拔高度：3000 米;2）环境温度：最高温+50，最低温度 -45;3）湿度:日相对湿度平均值不超过 95%;月相对湿度平均值不超过 90%;4）风速：户外风压不超过 700Pa(34m/s);5）防震：水平加速度不大于 3m/s2.水平加速度 1.5m/s2；6）安装地点倾斜度:不大于 3;7）安装环境:周围空气无可燃性气体等明显污染，安装地点无剧烈振动;结构特点：8）本箱变由高压室、变压器室、电缆室和低压室组成，成目字形或品字形布置;9）箱体设有足够的自然通风口和隔热措施。环境温度
6、接近 40时，起动强迫通风，保 证升压变压器正常运行;10）箱体结构骨架用型钢焊接而成。采用内置铰链并与型钢焊接在一起，保证箱体及门的强度，满足在风场风力强大的环境中的使用要求11）箱体骨架热喷锌后喷漆处理，防盐雾、防湿 热、防霉菌、户外耐候性能强;12）顶盖为双层结构，可确保防止雨水进入以及防止热辐射增加室内温度;13）设置单独的电缆室方便客户接线;14）负荷开关上下断口装设绝缘隔板，确保检修安全;15）操作维护方便，根据需要可满足雨天检修维护的要求;16）针对风电场/光伏电站不同的运行环境应用不同的外壳防腐工 艺。3、设计采用标准GB/T174671998 高压/低压预装式变电站GB109
7、4.121996 电力变压器GB/T64511995 三相油浸电力变压器技 术参数和要求GB/T16927.121997 高压试验技术GB311.161997 电力变压器ZBK4000189 组合式变电站国电南自 风电场箱变和升压站自动化系统解决方案南自风电 4GB7631990 交流高压电器在长期工作 时的发热GB198489 交流高压断路器GB380490 363KV 交流高压负荷开关GB390691 335KV 交流金属封闭开关设备GB/T558293 高压电力设备外绝缘污秽 等级GB311.22002 高压输变电设备的绝缘 配合使用导则GB380490 363KV 交流高压负荷开关GB
8、410988 高压套管技术条件DL/T5372002 高压/低压预装箱式变电 站选用导则GB/T18858.12002 低压开关设备和控制 设备GB/T4942.21993 低压电器外壳防护等 级GB/T145982002 电气继电器GB7251.12005 低压成套开关设备GB732887 电力变压器和电抗器的声 级测定GB/T172152002 1 和 2 级静止式交流有功 电能表GB42082008 外壳防护等级（IP 代码）GB/T4942.21993 低压电器外壳防护等 级4、产品特点1）系统内集成智能测控装置，帮助系统实现了遥测、遥信、遥 调、遥控功能，实现箱变的智能化2）使用高精
9、度的传感器的环境控制技术，智能控制箱体内温度，湿度等重要环境参数3）高速即插即用现场总线技术应用4）箱体部件模块化（标准化）设计，灵活的结构形式5）在线/离线式自动巡检及故障诊断技术6）恶劣自然环境下新型表面材料的应用技术和加工技术7）微型保护、测控、通讯集成自动装置的应用8）电站复合信息监控系统的应用国电南自 风电场箱变和升压站自动化系统解决方案南自风电 59）采用新能源综合供电单元的后备电源技术10）多电源控制与投切技术的应用11）安全可靠的通讯网络四、综合自动化系统PS6000系统根据风电场 的发、配、 输、用各个环节电气系统的特点，提供电场电气自动化综合服务。该系统采用具有高可靠性的大
10、型实时监控软件平台，利用基于 TCP/IP 的以太网通信技术来实现基于保护测控智能装置的分层分布式综合自动化功能，同时针对各种类型的风电场提供了完备的应用功能。该系统在分层分布概念的基础上，不但强化了间隔层设备功能及配置的合理分布，同时也强调了站控层功能及配置的可组态、可移动性， 为电气自动化系统信息的无缝连接提供了保障；通过采用高起点、大资源的硬件平台及多种运行维护分析工具，强化了电厂设备的运行信息的数字化和透明化程度，提高产品设计水平，为现场数字智能保护和测控设备提供统一平台、统一接口， 为实现数字化风电场提供基础。其主要功能有 IEC 61850 通信、图模库一体化、数据采集与处理（SC
11、ADA ）、人机界面功能、控制操作功能、事件及事故告警处理功能、报表管理与打印、事故追忆与事故反演、程序化控制功能、内嵌五防操作票系统、 电压无功控制（VQC）、小电流接地选线 、故障 录波分析、保 护与故障信息管理、WEB 发布与浏览、电网拓扑着色等。1、主要技术参数：全站 SOE 分辨率 1ms 实时数据画面调出响应更时间： 画面的 85% 2s其余画面 3s画面实时数据刷新周期 5s（可 调）现场遥信变位到操作员工作站显示 1s现场遥测变化到操作员工作站显示 2s控制命令从生成到输出的时间 1s 国电南自 风电场箱变和升压站自动化系统解决方案南自风电 6（控制命令选择、执行或撤销传输时间
12、 2s）控制操作正确率 100% 遥控动作成功率 100% 事故时遥信年正确动作率 99.99% 系统可用率 99.99% 平均无故障工作时间（MTBF ） 30000h 各工作站的 CPU 平均负荷率： 正常时（任意 30min 内） 30% 电力系统故障（10s 内） 50% 监控系统网络平均负荷率：电网正常情况下局域网负载： 20% 电力系统故障（10s 内） 50% 历史数据保存间隔： 可调历史数据储存时间 2 年主备机切换时间 30s 厂站自动化系统内，主机与工作站之间采用双 100M 以太网。主机与测控设备之间采用双 10M/100M 以太网。电源要求额定电压： 交流 220V 或
13、交流 110V允许偏差： 15%+10%波纹系数： 不大于 5%频率： 50Hz，允许偏差-5%+5%注： 站内应配置不间断电源(UPS) 或逆变电源，其中 UPS 维持系统正常工作时间 12 小时。使用环境环境温度： +540相对湿度： 15%70%( 产品内部既不应凝露，也不应结冰)大气压力： 86kPa106kPa、66kPa110kPa2、产品特点国电南自 风电场箱变和升压站自动化系统解决方案南自风电 71）强大的跨平台能力2）基于元数据、元规则的动态建模技术3）遵循 CIM、SVG 标准的 图模库一体化4）UNICODE 标准国际化多语言处理5）分层次的并行实时对象数据库6）面向应用
14、的数据库克隆技术7）高可靠的“1+N”多机容错8）应用的全分布运行9）历史数据超级缓存和自恢复10）支持广域网架构11）大型商用数据库的应用12）一体化防误体系设计13）可扩展的图形、数据库插件构架14）完备的权限、责任区管理15）人性化的人机界面16）海量的数据库处理能力18）灵活定制的跨平台报表19）安全、高效的 WEBAjax 发布10）提供强大的二次开发功能21）高性价比的软硬件组合五、升压站继电保护、测控单元配置与技术规范1、变压器保护1）特点PST 641U 低压变压器差动保护 10kV/35kVPST 642U 低压变压器后备保护 10kV/35kVPST 645U 站用变保护
15、10kV/35kVPST 671U 变压器保护 110kV 及以上PST1200U 变压器保护 110kV 及以上国电南自 风电场箱变和升压站自动化系统解决方案南自风电 8SGT756 变压器保护 220kV 及以上1 主变主保护为差动保护，包括：差动电流速断保护；基于基波的 3 折线比率差动保护，比率差动保护具有二次、四次 谐波和直流分量制动等保护功能以及五次谐波闭锁的保护功能，保护瞬时动作后跳主变两侧断路器。（2）主变后备保护，包括： 低压侧复合电压闭锁过流保护，保护延时动作后跳主变两侧断路器；高压侧带电流记忆低压过流保护，保护延时动作后跳主变两侧断路器；低压侧三相过流保护，保护延时动作后
16、跳主变两侧断路器；（3）主变过负荷保护，动作后发信号并闭锁有载调压。主变非电量保护，包括：主变本体重瓦斯、有载调压 重瓦斯、 压力释放阀，可 动作于跳闸或发信号；主变本体轻瓦斯、主变油温过高、主 变绕组温度、主变油位异常等发信号。要求主保护、低压侧和高压侧后备保护采用不同的装置，保护装置采用性能优异的进口产品，具备可编程功能，并已通过中国政府电力主管部门认可的动态模拟试验.2） 技术规范1 保护装置具有 CT 监视功能提供 CT 断线闭锁。2 装置具有完善的录波及波形分析功能，并能通过综自系统远传。3 差动保护能在软件上自适应调整变压器接线组别，CT 变比及分接头位置变化引起的差电流，不引起差
17、动保护误动作。4 差电流速断整定范围： 0.131In。5 比例差动启动值范围： 0.1In1.0In。6 二、四次谐波系数： 0.051.07 五次谐波系数： 0.051.08 动作时间(含出口继电器)：差动速断20ms(I2Iset)9 比例差动35ms(I2Idset)10 非电量保护接点引入应经可靠的抗干扰隔离。11 低电压元件范围： 0120V 12 负序电压元件范围: 0120V13 电流元件范围： 0.0520In国电南自 风电场箱变和升压站自动化系统解决方案南自风电 914 动作时间： 0100s15 过负荷范围： 0.0520In16 定时限时间: 0-100S17 可选择提
18、供符合主变过负荷特性曲线的反时限动作特性。18 所有的保护跳闸回路应能通过硬压板投退和保护装置内部的软压板切换。19 所有保护定值误差小于 3%整定值。20 交直流负载分别满足：电流0.5VA电压1VA直流功耗20W2、线路保护配置1）特点PSL 641U 低压线路保护 10kV/35kVPSL 626U 66kV 线路保护 66kVPSL 623U 110kV 线路保护 110kVPSL 621U 110kV 线路保护 110kVPSL 603U 纵联差动保护 220kVPSL 602U 纵联距离保护 220kVPSL 631U 220kV 断路器保护 220kVPSL 633U 断路器母联
19、保护 110kV 以上PSL 632U 500kV 断路器保护 500kV（1）采用相间电流突变量和零序电流突变量相综合的突变量启动元件；与传统的相电流突变量启动元件相比，提高了相间故障时保护装置的灵敏度。（2）差动保护设有变化量差动、稳态量差动、零序差动继电器。 对于电容电流问题，采用基于线路分布参数模型的电容电流补偿方法（可适用于带并联电抗的线路），能在各种情况下对电 容电流进行精确补偿。国电南自 风电场箱变和升压站自动化系统解决方案南自风电 10（3）纵联电流差动保护装置采用采样时刻结合采样序列号的同步算法，使用光纤同步技术。（4）采用基于比相法的 TA 饱和检测法有效识别 CT 饱和；
20、对于饱和后区外转区内的故障情况，由于采用了瞬时性判别方法，因此可以快速可靠开放，保 证了差动保护的动作灵敏度。使得差动保护在区外故障不误动的前提下给区内故障留有足够的动作范围 。（5）纵联方向（距离）保护，采用多种方向元件综合：能够用于弱馈线路。对于允许式纵联保护，自适应判 别弱馈；对于闭锁式保护，由控制字设定在线路一端投入弱馈功能。弱馈保护功能长期投入。 纵联零序方向经过负序元件把关，有效防止双回线路零序互感对保护的影响。（6）设有快速距离保护，包括波形相似法快速距离、突变量距离。多 边形的阻抗元件，增加了负荷自适应 功能。在故障后有 选择地 动态调整多边形阻抗继电器的电阻特性边界，有效避免 负荷阻抗对多边形阻抗继电器的影响，而又不失去多边形阻抗继电器对高阻故障的灵敏性。（7）自动重合闸元件，可由重合闸功能控制字选择单重、三重、禁止、停用方式，四种方式中只能选择一种，否则会发出重合闸方式整定错误事件并按照重合闸停用方式处理。自动重合 闸仅设置“停用重合闸”压板，意义同重合闸停用控制字。可适用于单断路器和 3/2 断路器接线的情况，不再区分保护型号。2）技术指标名称 技术指标电压：0.2-120V采样回路精确工作范围电流:0.002In-2In电流电压精度 不超过 0.2%功率精度 不超过 0.5%频率精度 0.01Hz遥信传输时间 1s遥测传输时间 3s遥控响应时间 1s
