集成化可消谐智能升压变电站

技术领域：

本发明涉及变电站设备领域，具体是涉及一种集成化可消谐的智能升压变电站。

背景技术：

目前传统的升压变电站一般采用建筑、构筑、砌筑、浇筑的形式，土建施工后再将各种设备安装在各建筑、构筑、砌筑、浇筑物上或内部，然后进行线缆敷设、接线、调试。其缺陷在于现场工作量多，施工人员杂，占地面积大，不可运输迁移等。进而严重影响工程的建设周期和建设成本。

其次目前传统的升压变电站消除抑制谐波的方法多采用无源滤波器及静止无功补偿装置。由于滤波器对每一个频率都要设置对应的滤波设备，其缺陷是导致其结构复杂，造价高，并且其对谐波的阻抗很低，会使谐波产生更大的谐波电流。不能有效的消除抑制谐波，电能质量差。

目前传统升压变电站的运行与维护还是依靠传统的生产模式，使用大量的专职人员值守。设备上以RTU为基础，基于继电保护与自动装置，以单片机为基础的数据采集、监控主机等设备的系统功能性不强、硬件重复、连接电缆较多、接线繁杂。及大地增加了故障概率和维护工作量。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是提供一种节约土地资源占用、缩短工程建设周期，可有效消除抑制谐波达到提高电能质量的集成化可消谐智能升压变电站。

本发明的目的是这样实现的：它包括箱体，箱体顶部设有顶盖，顶盖由中央到四周逐渐向下倾斜，使其具有不小于5°的散水坡度，箱体内部固定有耐火阻燃保温材料。

箱体内设有高压GIS预制单元、中压开关站预制单元、自动化控制预制单元、SVG谐波和无功补偿预制单元、变压器单元；

高压GIS预制单元配备有金属接地外壳，外壳内部充有一定压力的SF6气体；由避雷器、电压互感器、三工位隔离接地开关、断路器、电流互感器组成的单回进出线GIS（气体绝缘全封闭组合电器）封闭在外壳内；在进线端避雷器和电压互感器并联在母线上，三工位隔离接地开关、断路器、电流互感器通过母线串联在一起。

中压开关站预制单元配备有：由主授开关柜、PT柜、馈线开关柜、补偿开关柜、辅助变压器柜组成的中压开关设备；主授开关柜、PT柜、馈线开关柜、补偿开关柜、辅助变压器柜之间通过母线并联组成单母线接线形式；相邻柜体之间通过螺栓连接。

SVG谐波和无功补偿预制单元配备有：由控制柜、充电机、H桥链功率单元、冷却器组成的SVG谐波和无功补偿电器装置；充电机与H桥链功率单元通过母线连接。充电机、H桥链功率单元、冷却器，它们三个与控制柜之间通过控制电缆连接。

变压器单元配备有主变压器和辅助变压器；

自动化控制预制单元配备有：控制屏、保护屏、通讯屏、综合自动化屏、交直流电源屏、数据采集器、GPS对时装置等智能设备、站控主机、交换机；

中压开关站预制单元的主授开关柜由电缆连接到变压器单元的主变压器低压侧，通过主变压器进行升压。同时还通过电缆连接到辅助接地变压器高压侧，以实现升压站中压母线的中性点接地。辅助接地变压器低压侧通过电缆连接至自动化控制单元的低压交流配电屏，为升压站的低压用电负荷供电，以及为直流屏设备充电，为升压站提供直流控制电源。

变压器单元的主变压器高压侧通过电缆连接到高压GIS预制单元的单回进出线间隔GIS的进线间隔，通过单回进出线间隔GIS 的出线间隔实现于站外输电线路的电能传输。

中压开关站预制单元配电间内的馈线开关柜通过电缆连接到各个箱变单元（箱式变电站），实现电能汇集，即把各个分散箱变单元的电能汇集升压后输出给电网。

中压开关站预制单元配电间内的补偿开关柜通过电缆连接至SVG谐波和无功补偿预制单元中的SVG谐波和无功补偿电气装置的充电机、H桥链功率单元。以实现升压站电能的消除抑制谐波和无功功率的动态调节。

升压站系统可分为间隔层、通讯层、站控层，间隔层包括变压器单元的变压器，高压GIS预制单元和中压开关单元的开关设备，无功补偿预制单元的SVG设备，自动化控制预制单元中的保护屏、控制屏、指示仪表等；通讯层，包括自动化控制预制单元中的数据采集器、GPS对时装置；站控层为自动化控制预制单元中的系统主计算机，使用通信、信息处理与传感等先进技术，以数字化为基础，依靠应用平台将全站所有信息采集传输、分析处理的数字化汇总，完成变电站的高级应用功能，实现与远方调动中心的联系，提高系统运行的管理维护水平。

自动化控制预制单元中站控层的站控主机通过光纤连接到网络层的交换机，网络层的交换机通过光纤连接到网络层的测控数据采集器；网络层的测控数据采集器通过电缆或光纤连接到间隔层的间隔设备（单回进出线GIS、变压器、开关柜、SVG谐波和无功补偿电气设备、仪表）和保护屏。

控制屏、保护屏与各个设备通过电缆连接，通讯屏与控制屏、保护屏、综合自动化屏通过电缆连接，综合自动化屏与控制屏、保护屏、通讯屏通过电缆连接，交直流电源屏与所有用电设备通过电缆连接。

辅助变压器和辅助变压器之间通过电缆连接。

本发明的优点是：高度的集成化、自动化设备集采集、传输、控制、保护于一体，可实现在城市的调度中心就可以全面进行采集、感知、处理、应用所处偏远地区的升压站的各种信息，以实现无人值守，构建智能电网的目的。

升压站全站采用全预制装配式工艺改变了变电站传统的电气系统布局、土建设计和施工模式，通过工厂生产预制、现场安装两大阶段来建设变电站。其标准化设计、模块化组合、工业化生产、集约化施工，使变电站建设效率高、环境污染少、减少用地面积，达到节能、节材、节水、节地的目的。实现可便捷移动，快速投运的变电站建设模式。

附图说明：

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的GIS预制单元断面图；

图3本发明的SVG谐波&无功补偿单元断面图；

图4是本发明的智能系统网络图。

具体实施方式：

下面结合图1-4对本发明做进一步说明；

它包括箱体1，箱体顶部设有顶盖2，顶盖由中央到四周逐渐向下倾斜，使其具有不小于5°的散水坡度，箱体内部固定有耐火阻燃保温材料。

箱体内设有高压GIS预制单元3、中压开关站预制单元4、自动化控制预制单元5、SVG谐波和无功补偿预制单元6、变压器单元；

高压GIS预制单元配备有金属接地外壳，外壳内部充有一定压力的SF6气体；由避雷器3-4、电压互感器3-1、三工位隔离接地开关3-2、断路器3-3、电流互感器组成的单回进出线GIS（气体绝缘全封闭组合电器）封闭在外壳内；在进线端避雷器和电压互感器并联在母线上，三工位隔离接地开关、断路器、电流互感器通过母线串联在一起。

中压开关站预制单元配备有：由主授开关柜4-1、PT柜4-2、馈线开关柜4-3、补偿开关柜4-4、辅助变压器柜4-5组成的中压开关设备；主授开关柜、PT柜、馈线开关柜、补偿开关柜、辅助变压器柜之间通过母线并联组成单母线接线形式；相邻柜体之间通过螺栓连接。

SVG谐波和无功补偿预制单元配备有：由控制柜6-1、充电机6-2、H桥链功率单元6-3、冷却器6-4组成的SVG谐波和无功补偿电器装置；充电机与H桥链功率单元通过母线连接。充电机、H桥链功率单元、冷却器，它们三个与控制柜之间通过控制电缆连接。

变压器单元配备有主变压器7和辅助变压器8；

自动化控制预制单元配备有：控制屏5-1、保护屏5-2、通讯屏、综合自动化屏5-3、交直流电源屏5-7、数据采集器5-4、GPS对时装置等智能设备5-6、站控主机5-8、交换机5-5；

中压开关站预制单元的主授开关柜由电缆连接到变压器单元的主变压器低压侧，通过主变压器进行升压。同时还通过电缆连接到辅助接地变压器高压侧，以实现升压站中压母线的中性点接地。辅助接地变压器低压侧通过电缆连接至自动化控制单元的低压交流配电屏，为升压站的低压用电负荷供电，以及为直流屏设备充电，为升压站提供直流控制电源。

变压器单元的主变压器高压侧通过电缆连接到高压GIS预制单元的单回进出线间隔GIS的进线间隔，通过单回进出线间隔GIS 的出线间隔实现于站外输电线路的电能传输。

中压开关站预制单元配电间内的馈线开关柜通过电缆连接到各个箱变单元（箱式变电站），实现电能汇集，即把各个分散箱变单元的电能汇集升压后输出给电网。

中压开关站预制单元配电间内的补偿开关柜通过电缆连接至SVG谐波和无功补偿预制单元中的SVG谐波和无功补偿电气装置的充电机、H桥链功率单元。以实现升压站电能的消除抑制谐波和无功功率的动态调节。

升压站系统可分为间隔层13、通讯层12、站控层9，间隔层包括变压器单元的变压器，高压GIS预制单元和中压开关单元的开关设备，无功补偿预制单元的SVG设备，自动化控制预制单元中的保护屏、控制屏、指示仪表等；通讯层，包括自动化控制预制单元中的数据采集器5-4、GPS对时装置；站控层为自动化控制预制单元中的系统主计算机10，使用通信、信息处理与传感等先进技术，以数字化为基础，依靠应用平台将全站所有信息采集传输、分析处理的数字化汇总，完成变电站的高级应用功能，实现与远方调动中心的联系，提高系统运行的管理维护水平。

自动化控制预制单元中站控层的站控主计算机通过光纤连接到网络层的交换机11，网络层的交换机通过光纤连接到网络层的测控数据采集器；网络层的测控数据采集器通过电缆或光纤连接到间隔层的间隔设备（单回进出线GIS、变压器、开关柜、SVG谐波和无功补偿电气设备、仪表）和保护屏。

控制屏、保护屏与各个设备通过电缆连接，通讯屏与控制屏、保护屏、综合自动化屏通过电缆连接，综合自动化屏与控制屏、保护屏、通讯屏通过电缆连接，交直流电源屏与所有用电设备通过电缆连接。

辅助变压器和辅助变压器柜之间通过电缆连接。

自动化控制预制单元的控制台通过通信电缆或光纤与二次设备监控主机连接，以实现集中监控，是智能升压站的人机交互中心，可通过“云”实现异地互联互通。

升压站使用的SVG是基于电压源型变流器的补偿装置，通过大功率电力电子器件IGBT的高频开断组成自换相桥式电路，适当地调节桥式电路交流侧输出电压的幅值和相位，或者直接控制其交流侧电流，迅速吸收或者发出所需的无功功率，发出与谐波分量大小相同，向量相反的电流，实现无功能量的变换和消除抑制谐波。采用了PWM多电平载波移相技术，不仅自身产生的谐波极低，还能够对负载的谐波和无功进行补偿。起到谐波动态补偿、改善电能质量的作用。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，使用基本的手段，实现相同的功能做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。