淺談變電站的電氣自動化設計

1、<p>　　淺談變電站的電氣自動化設計</p><p>　　摘要：隨著我國市場經濟的迅猛發(fā)展，科技水平的不斷提高，我國變電站電氣自動化設計的技術水平也在不斷提高。對變電站電氣自動化的系統(tǒng)進行分析，其目的就是使傳統(tǒng)的變電站向智能化變電站轉變，這也是今后城網(wǎng)規(guī)劃與建設的一個重要課題。本文分析了變電站電氣自動化設計的原則，并詳細闡述了變電站電氣自動化設計的相關要點。 </p><p>

2、　　關鍵詞：變電站；電氣自動化；計算機監(jiān)控；綜合自動化；電纜 </p><p>　　中圖分類號：U665文獻標識碼： A </p><p>　　一、變電站電氣自動化設計的概述 </p><p>　　變電站電氣自動化設計主要是對電力系統(tǒng)中變換電壓、分配電能、控制電力流向、調整電壓的電力設施等方面進行設計。目前，我國對變電站電氣自動化設計的研究已經取得了一定的成果。在電

3、氣自動化設計的超高壓變電方面，我國普遍采用了微機故障錄波裝置、微機線路保護、微機遠動裝置檢測系統(tǒng)，并設計了實時在線的微機監(jiān)測裝置、遠動設備以及繼電保護等，這些裝置的使用為變電站電氣自動化設計奠定了堅實的基礎。但我國在變電站電氣自動化設計方面也一直存在著一些問題，特別是變電站電氣自動化設計中的系統(tǒng)配置及其系統(tǒng)網(wǎng)絡結構無法滿足變電站電氣自動化系統(tǒng)的要求，變電站綜合自動化系統(tǒng)發(fā)生故障等，這都嚴重影響著變電站電氣自動化系統(tǒng)的正常運行。因此，諸方

4、面問題還有待進一步解決。 </p><p>　　二、變電站電氣自動化設計原則 </p><p>　?。ㄒ唬┳裱姎庾詣踊到y(tǒng)設計原則 </p><p>　　應遵循電氣自動化系統(tǒng)設計原則，設計電氣自動化系統(tǒng)方案時應注意：在變電站開關柜內的繼電保護等相關方面的設計應保持不變，值班室的繼電保護屏與中央信號系統(tǒng)也應保持原設計，然后再設計一套重復的計量、信號與控制回路進入計算

5、機監(jiān)測與控制系統(tǒng)。因此，我們不難看出，遵循電氣自動化系統(tǒng)設計原則是非常關鍵的一個環(huán)節(jié)。 </p><p>　?。ǘ┳裱姎庾詣踊O(jiān)視和控制原則 </p><p>　　電氣自動化設計原則之二是電氣自動化監(jiān)視和控制原則。電氣自動化監(jiān)視系統(tǒng)的數(shù)據(jù)是統(tǒng)一采集處理的，以達到資源共享的目的，因此不用再另外設計其他常規(guī)的控制屏及模擬屏。電氣自動化監(jiān)視系統(tǒng)有與電力調度數(shù)據(jù)專網(wǎng)的接口，具備軟、硬件配置相互

6、支持的聯(lián)網(wǎng)平臺。電氣自動化控制系統(tǒng)具備防誤閉鎖功能，能完成全站防誤操作閉鎖。 </p><p>　?。ㄈ┳裱Ｗo電氣自動化配置原則 </p><p>　　電氣自動化設計原則之三是保護電氣自動化配置原則。電氣自動化系統(tǒng)配置一般采用微機型保護測控一體化裝置，裝設在成套開關柜上，這種設置具備自投功能，可以在一定程度上保護微機的低周減載功能。 </p><p>　　變電站

7、的電氣自動化設計要點 </p><p><b>　?。ㄒ唬┫到y(tǒng)選型 </b></p><p>　　主要從繼電保護及站內集中監(jiān)測與遠方調度幾方面考慮。對于繼電保護而言，35kV 及以上的變配電站一般都有變壓器保護，應優(yōu)先考慮選用微機保護或變配電站綜合自動化系統(tǒng)。10kV 變配電所一般均為電力系統(tǒng)開閉所及用戶變配電站，一次接線比較簡單，應以常規(guī)繼電保護為主。選用價格低、性

8、能可靠的智能化開關，智能化開關柜或綜合自動化系統(tǒng)之后，可以取消常規(guī)繼電保護。 </p><p>　　對于站內集中監(jiān)測與遠方調度來講，有集中式與分散于開關柜內的集散系統(tǒng)兩種形式，變配電站綜合自動化系統(tǒng)是一種最先進的分散安裝于開關柜內的變配電站站內集中監(jiān)測與遠方調度系統(tǒng)。集中式變配電站計算機監(jiān)測與遠方調度系統(tǒng)需要安裝各種電量變送器。測量、信號與控制電纜要由開關柜內引出，外部電纜數(shù)量多，設計與施工工作量大，一般不宜再推

9、廣使用。變配電站綜合自動化系統(tǒng)的末端數(shù)據(jù)采集與控制單元直接安裝于開關柜內，大都采用交流采樣從電流或電壓互感器直接進行測量，省掉了電量變送器，有些還可以省掉開關柜上的指示儀表。外部電纜只有一根通信電纜與供電電源電纜，設計與施工簡單，所以應積極推廣選用。智能化開關與智能化開關柜本身已經具備集中監(jiān)測與遠方調度功能。只要設計一根通信電纜引到調度值班室中央控制站計算機就可以實現(xiàn)集中監(jiān)測與遠方調度。但由于各廠家的通信協(xié)議不統(tǒng)一，不同廠家的產品實現(xiàn)聯(lián)

10、網(wǎng)比較困難，所以近期還難以推廣應用。 </p><p>　?。ǘ╇姎庾詣踊畔⒌姆謱釉O計 </p><p>　　電氣自動化設計的要點之一是電氣自動化信息的分層設計。在進行電氣自動化設計時，必須完善一次設備與間隔層間的信息分層設計，這樣才能有利于電壓和電流相關設備的正常運行。 </p><p>　　1、間隔層的信息交換設計 </p><p>

11、　　針對在一個間隔層內部的功能模塊進行設計，保持繼電保護和控制、監(jiān)視、 </p><p>　　測量之間的信息交換。 </p><p>　　2、間隔層與變電站的信息設計 </p><p>　　變電站電氣自動化監(jiān)控系統(tǒng)的信息主要由間隔層采集，發(fā)送到監(jiān)控管理機，這些信息設計內容大體上包括多個方面，主要有正常情況以及事故情況下的測量值和計算值、斷路器狀態(tài)、保護操作等。 &l

12、t;/p><p>　?。ㄈ┯嬎銠C監(jiān)控系統(tǒng)設計 </p><p><b>　　1、設計原則 </b></p><p>　　變電站的監(jiān)控系統(tǒng)必須滿足處于無人值班時仍可以正常的工作，因此其設計要采用先進的計算機管理，并且嚴格的遵循以下的原則： </p><p>　?。?）計算機網(wǎng)絡安全應該按照《電力二次系統(tǒng)安全防護規(guī)定》執(zhí)行;

13、</p><p>　?。?）計算機監(jiān)控系統(tǒng)使用可以進行遠程控制的計算機系統(tǒng)與分層分布式的網(wǎng)絡結構并簡化其后臺部分； </p><p>　?。?）實時監(jiān)控、控制、數(shù)據(jù)的采集、處理分析由計算機系統(tǒng)獨立的完成，除此之外不再增設其它的模擬屏或控制屏； </p><p>　?。?）使用硬接點來傳輸重要的信號，例如保護動作信號與報警裝置信號； </p><p

14、>　?。?）使用交流采樣來實現(xiàn)計算機監(jiān)控系統(tǒng)的電氣模擬量采集； </p><p>　?。?）為了避免重復采集以及設備的冗余，可以通過遠程數(shù)據(jù)設備資源與計算機主站資源共享； </p><p>　?。?）為了完成防誤閉鎖操作，計算機系統(tǒng)需要具備相應的防誤閉鎖功能。 </p><p><b>　　2、監(jiān)控范圍 </b></p>&

15、lt;p>　　計算機監(jiān)控系統(tǒng)主要進行以下六個方面的監(jiān)控工作: </p><p>　?。?）進行圖像以及安全警衛(wèi)系統(tǒng)的監(jiān)視； </p><p>　?。?）通信設備以及通信電源警報信號的監(jiān)視； </p><p>　?。?）UPS 系統(tǒng)與直流系統(tǒng)； </p><p>　?。?）變電站的用電源備用自投及用電控制監(jiān)控； </p>&

16、lt;p>　?。?）不同型號無功補償裝置的自動的投切和變壓器分接頭的調節(jié)； </p><p>　?。?）進行主變壓器中性點的隔離開關、不同電壓等級的斷路器、電動操作開關、隔離開關的監(jiān)控。 </p><p><b>　　3、操作控制方式 </b></p><p>　　計算機的監(jiān)控系統(tǒng)是為滿足無人值班的目的而設計的，其功能的按照分層的原則考慮

17、，即按照集控中心、變電站控制層、間隔層、設備的不同功能的分層。除了集控中心的后面三層因為只作為檢修的操作手段與后背的操作，因此其監(jiān)控的范圍與手段可以按照需要適當?shù)恼{節(jié)。 </p><p><b>　　4、系統(tǒng)配置 </b></p><p>　　控制層作為監(jiān)控系統(tǒng)的核心，其主要的設備包括: 遠動主站、GPS對時裝置、公用接口裝置、打印機、主機兼操作員站以及網(wǎng)絡系統(tǒng)。計算

18、機監(jiān)控系統(tǒng)的外圍的設備要盡量的簡化，例如免去操作員站的設定，當然可以預留一個便攜機接口。同時為了今后的升級以及其他的考慮，在進行主線圖的設計以及站點控制層的數(shù)據(jù)庫建設時要有發(fā)展的眼光。 </p><p>　?。ㄋ模┳冸娬揪C合自動化系統(tǒng) </p><p>　　變電站綜合自動化系統(tǒng)是以一個配電間隔為單元，由一臺電力監(jiān)控器完成信號測量、繼電保護與控制。測量為交流采樣，直接從電流互感器或電壓互感器

19、取交流。--SA 電流信號或交流。0V~100V 電壓信號，380/220V 低壓系統(tǒng)直接取交流 0V~220V 或0V~380V 電壓信號。所有電力監(jiān)控器通過通信電纜引到計算機系統(tǒng)。 </p><p>　　1、變電站綜合自動化系統(tǒng)外部電纜設計 </p><p>　　變電站綜合自動化系統(tǒng)的外電纜設計非常簡單，只有一根通信電纜與一根交流 220V 電源線。通信電纜一般選用計算用屏蔽電纜，線芯

20、為兩對兩芯 0.5m 銅芯線，使用一對，備用一對。也可以選用雙芯屏蔽雙絞線。大型變電站也可以考慮使用光纜。電力監(jiān)控器應由專用電源集中供電，以保證供電可靠性，增加抗干擾能力。有些電力監(jiān)控器可以用 220V 直流電源供電，此時可以由直流屏集中供電。變電站數(shù)量少時，可以不設現(xiàn)場控制站，電力監(jiān)控器的通信電纜可以直接引到中央控制站。供電電源可由變電站內單獨提供，距離中央控制站近時，也可以由中央控制站供電。通信距離可達 3km。變電站內開關柜數(shù)量少

21、時，可以幾個變電站合用一個現(xiàn)場控制站，每個現(xiàn)場控制站可帶犯個電力監(jiān)控器。電力監(jiān)控器到現(xiàn)場控制站及現(xiàn)場控制站之間的最遠距離均為 5km。 </p><p>　　2、變電站綜合自動化系統(tǒng)的二次接線圖設計 </p><p>　　變電站綜合自動化系統(tǒng)的二次接線圖設計按所選用的電力監(jiān)控器種類分為只有監(jiān)控功能與帶保護功能兩種。10kV 及以下電壓等級的供電系統(tǒng)一般應選用只有監(jiān)控功能的電力監(jiān)控器，其二次

22、接線圖見有關產品設計項或手冊。 </p><p>　　3、變電站綜合自動化系統(tǒng)的選用 </p><p>　　變電站綜合自動化系統(tǒng)的成套設備生產廠商有很多，例如國內的魯能、南瑞、南自、許繼、思達、四通，國外的 SIMENS、ABB 等公司。應該根據(jù)實際設計要求與系統(tǒng)的功能，綜合考慮選用，一般的變電站綜合自動化系統(tǒng)應該具有以下功能：SCADA功能、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、高級專家功能、運行管理功能、網(wǎng)絡互

23、聯(lián)功能。選用的基本原則是: 在滿足要求的情況下，系統(tǒng)運行的可靠性好、性能價格比高。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1]李明海.淺析綜合自動化變電所運行可靠性[J].黑龍江科技信息，2009.23. </p><p>　　[2]黃狄.淺談110kV變電站的電氣自動化設計[J].企業(yè)家天地（理論版），201