一、课题的来源、目的、意义、国内现状及水平1.1题目来源电力网是由输电、变电、配电设备及相应的辅助系统组成的、联系发电与用电的统一整体。电网是国家发展和社会正常运行的重要基础设施，是合理分布、利用能源的重要环节，是国家综合建设体系的重要组成部分。近年来，随着经济、及技术的大力发展，电力系统涌现了一大批十分优秀的新技术，这使得人们重新思考电网的设计及布局，因此，智能电网的概念逐步被提出。本文基于实际发展的需求，对于kV智能变电站电气方案开展研究与设计。1.2研究目的智能变电站是智能电网的可靠支撑，是承担输配电的枢纽，智能变电站的可靠与否直接决定了智能电网设备的监控与运行操作能力，同时为调控一体化及运维检修提供技术支持。本文主要针随着经济发展迅速、电力负荷增大导致的电力系统容量不足的情况，对kV变电站及其智能化进行了设计。本文研究的目的为：在对智能化一次设备相关的先进技术及设备进行阐述的基础上，对智能变压器、高压开关设备及电子式互感器以及二次设备与其关键技术进行了深入的原理分析，通信和网络技术、对时及同步技术等。智能变电站与常规变电站的主要差异就在于一、二次设备之间通过全站信息共享进行一体化管理，从而使智能变电站达到信息化、自动化和互动化。根据前文的分析，依据智能变电站的设计框架，针对kV智能变电站进行了设计。从多个方面，如一次设备的智能化、信息的标准化、信息共享的网络化、应用功能的智能化、与主站及用户的互动化以及辅助应用的智能化等，对智能变电站的设计进行了全面的分析与探讨。并在文章最后对变电站的实际运行情况进行了评估、对运行过程中产生的问题提出了相应的解决方案。1.3研究意义随着对供电质量、可持续发展和提高经济发展水平的要求日益提高，目前国际电力工业积极地应对未来挑战的共同选择就是发展智能电网。智能电网以传统的具有发电、输配电、用户、储能设备、电动汽车及电器设施的物理电网为基础，利用现代先进的双向通信技术、高级传感器、电力电子装置、自动化设备和分布式计算机等，对其内部设备进行监控、保护和自动优化。目前我国人民生活水平不断提高，经济发展迅速，电力需求增大，又由于我国能源分布不均，能源运输形势紧张，因此，建设远距离输送、高效率传输，以及大容量的智能电网成为解决当前能源问题的重要途径。积极建设智能电网不仅能提高供电可靠性和稳定性，还能同时促进煤电、水电、核电和大型可再生能源的集约化开发和利用，更好地优化电能质量，对我国走可持续发展道路和实施节能减排政策有着重要的影响和促进作用。在电力系统中，变电站承担着电能转换和分配、调整电压及功率，以及能量传递的重要作用，而智能化的变电站更是发展智能电网的先决条件，它不仅是智能电网发展的可靠支撑，更是提高系统供电可靠性和经济性的有力保障。智能变电站在传统数字变电站的基础上，更加注重和强调面向全站的数据采集和共享、一二次设备的融合，以及系统的自动控制与调度。目前我国建设以特高压电网为骨干网架的智能电网还处于起步阶段，而智能变电站作为其中一个关键环节，对其进行分析和设计尤为必要。变压器处于整个电力网络的核心地位，它使得电能的输送更加便捷高效，电能的分配更加合理规范。在智能电网的改造建设中，智能变电站会比传统变电站担任更加重要的工作任务。在实现传统变电站转换、分配等功能的同时，还肩负着发、输、变、配、用、调六大重要环节的衔接任务，海洋能、风能等可再生能源稳定可靠的接入电网系统也需要智能变电站的支持。智能变电站所特有的智能技术就是区别于常规变电站的最大特点，通过自诊断、设备在线监测一体化以及最重要的电站自动化等关键技术，为设备运行和智能调度管理的过程提供决策依据。提高电网运行的输送能力、稳定性和可靠性。1.4国内外研究现状对于智能变电站，国外尚无明确定义。但欧美发达国家已从电气设备上开始着手智能化，因为各国国情与电力现状都不一样，所以导致各大厂家对变电站发展方面的看法也有出入。其中两大电气设备巨头就提出了不同的看法。西门子公司认为智能的重点应基于高度自动化来支撑变电站的自愈能力。ABB公司则认为这只是智能化很基础的一部分，重点应放在设备状态监测和数据采集方面。在一次设备方面，两大电气设备厂家在打破电气一、二次设备界限方面已取得了不少的成果，在融合设备的同时，提高其智能化水平。低压设备智能化方面已取得了显著的成果。在电子互感器方面，ABB公司发展最为迅猛，而且成果颇丰。年光电互感器在电网的试运行，十年之后研制出的误差为0.3%的kV光纤电压互感器，年成功开发出kV、kV高电压等级的光电电压互感器。目前为止，ABB公司不仅已研制出多种有源电子式、无源光电式互感器。而且这些互感器已在封闭式组合电器及中低压开关柜中得到应用。国外在变电站自动化方面，主要采用ABB、西门子等公司联合制定的IEC标准。同时这些国外主要厂家在试运行过程中均已获得成熟建设经验，使得此标准成为了变电站建设的唯一标准。目前，此标准第二版部分内容已发布，相比第一版应用领域更加广阔，指导内容更加丰富。我国变电站自动化技术从年开始发展至今已有三十多年历史，电力行业通过这些年的科研和试运取得了丰硕的成果和经验。这期间取得的重要成果之一就是对站控层和间隔层进行数字化处理，使得站内信息的流通更加快捷、准确、准时。虽然经过短短的三十几年就取得了这样的成果，但有一些方面还得继续完善。比如，系统的扩展性、设备操作性和信息共享等。这些问题严重制约了变电站可靠性、实时性和经济性的进一步提升。在传统变电站已经不能满足我国电力行业的发展的情况下，发展智能变电站就成为了电力行业的康庄大道。由于各国国情不一，智能化的侧重点也不一样，可提供给我国智能变电站建设的技术标准可谓少之又少，我国只能靠自主研究，通过试点工程来积累经验，完善我国智能化变电站的建设。通过对IEC标准的研究来提升信息标准化方面的技术。同时在一次设备方面主要是通过设备的研发来提升智能化水平，包括综合智能组件、断路器、电抗器等。由于电子互感器的技术还不成熟，再加上电子设备稳定性和可靠性不高，我国选用常规一次设备和智能组件相结合的过渡形式，来实现对变电站进行智能化处理。在系统建设方面，我国虽然采用的是国际上通用的IEC标准，但并非原本照搬，我国电力行业研究人员结合国家的基本国情和电力现状将原有的标准进行转化，形成了一套更加适应我国智能化建设的DL/T标准。此标准的提出，为我国智能化建设开辟了新的道路，目前为止，以DL/T标准为指导的电力工程已达数百余个，为智能化建设提供了宝贵的经验。在建设与研究的同时，我国根据电力现状，按照IEC第二版相关的内容，适当取舍，不断完善，确保在发展国内智能变电站建设的同时兼容国际电力网络二、课题研究的主要内容、研究方法或工程技术方案和准备采取的措施2.1研究的主要内容随着智能化关键技术的发展，以及越来越趋于稳定和成熟的智能化设备，有了这些作为技术支撑，智能变电站将逐渐取代常规变电站。文章首先介绍了智能电网在国家建设和发展中所占的重要地位，其次介绍了智能电网中的重要环节智能变电站。先分析了国内外的技术研究现状，然后根据新建kV实际变电工程需要，对变电站变电部分的主要内容进行了设计。主要设计内容包含有电力系统部分、电气主接线设计、短路电流计算和主要电气设备的选择、绝缘配合、站用电及照明设计、施工电源方案以及防雷接地和融冰方案设计。电气二次设计方面主要包括：继电保护、安全自动装置、调度、元件保护、一体化电源系统等。最后通过电力系统分析综合程序，验证了本方案的可行性。2.2研究方法首先，对kV智能变电站电气方案初步设计要有一个整体概念。根据设计要求，实际环境情况以及一些技术规范要求，充分考虑用户管理和维护方便。其次设计中需要复习以前所学知识，查阅相关资料并参考其它类似设计案例，把自己所学理论知识和设计设想放到实际设计中，和其他设计案例做比较，改善自己的设计方案。同时通过老师提供的文献资料，参照国家标准，以及查阅网络期刊文库等手段来获取对设计有用的各种信息。设计中，尽量多做假设，多方面考虑问题，不断寻找自己设计的缺陷和不足，完善设计。2.3相关措施本文根据实际变电工程，参照实际电气数据，提出了一套可行性的电气系统设计方案。主要设计工作包括：待建地区电力负荷现状数据收集以及建设必要性分析，电气主接线的设计与绘制，短路计算，各电压等级电气设备的选择，绝缘与过电压保护，电气总平面布置图的设计与绘制，站用电源与施工电源方案的设计，防雷与接地线的布置设计，电气系统二次部分的元件保护、调度配置、智能辅助系统，通讯方案以及一体化电源设计等。三、现有基础和具备的条件3.1现有基础目前收集了相关的研究文献以及理论基础，分析了国内外的研究情况以及可能应用的最新技术与方法。3.2具备的条件收集了kv变电站的相关资料，通过导师与朋友的帮助，了解变电站电气部分设计的创新事项以及注意事项。

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