淺談變電站的電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)

1、<p>　　淺談變電站的電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：隨著我國市場經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，科技水平的不斷提高，我國變電站電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)的技術(shù)水平也在不斷提高。對變電站電氣自動(dòng)化的系統(tǒng)進(jìn)行分析，其目的就是使傳統(tǒng)的變電站向智能化變電站轉(zhuǎn)變，這也是今后城網(wǎng)規(guī)劃與建設(shè)的一個(gè)重要課題。本文分析了變電站電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)的原則，并詳細(xì)闡述了變電站電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)的相關(guān)要點(diǎn)。 </p><p>

2、　　關(guān)鍵詞：變電站；電氣自動(dòng)化；計(jì)算機(jī)監(jiān)控；綜合自動(dòng)化；電纜 </p><p>　　中圖分類號(hào)：U665文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p><p>　　一、變電站電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)的概述 </p><p>　　變電站電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)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(diào)整電壓的電力設(shè)施等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。目前，我國對變電站電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)的研究已經(jīng)取得了一定的成果。在電

3、氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)的超高壓變電方面，我國普遍采用了微機(jī)故障錄波裝置、微機(jī)線路保護(hù)、微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置檢測系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)了實(shí)時(shí)在線的微機(jī)監(jiān)測裝置、遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備以及繼電保護(hù)等，這些裝置的使用為變電站電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。但我國在變電站電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)方面也一直存在著一些問題，特別是變電站電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)中的系統(tǒng)配置及其系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)無法滿足變電站電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的要求，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)生故障等，這都嚴(yán)重影響著變電站電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的正常運(yùn)行。因此，諸方

4、面問題還有待進(jìn)一步解決。 </p><p>　　二、變電站電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)原則 </p><p>　　（一）遵循電氣自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 </p><p>　　應(yīng)遵循電氣自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)方案時(shí)應(yīng)注意：在變電站開關(guān)柜內(nèi)的繼電保護(hù)等相關(guān)方面的設(shè)計(jì)應(yīng)保持不變，值班室的繼電保護(hù)屏與中央信號(hào)系統(tǒng)也應(yīng)保持原設(shè)計(jì)，然后再設(shè)計(jì)一套重復(fù)的計(jì)量、信號(hào)與控制回路進(jìn)入計(jì)算

5、機(jī)監(jiān)測與控制系統(tǒng)。因此，我們不難看出，遵循電氣自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則是非常關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。 </p><p>　　（二）遵循電氣自動(dòng)化監(jiān)視和控制原則 </p><p>　　電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)原則之二是電氣自動(dòng)化監(jiān)視和控制原則。電氣自動(dòng)化監(jiān)視系統(tǒng)的數(shù)據(jù)是統(tǒng)一采集處理的，以達(dá)到資源共享的目的，因此不用再另外設(shè)計(jì)其他常規(guī)的控制屏及模擬屏。電氣自動(dòng)化監(jiān)視系統(tǒng)有與電力調(diào)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(tái)。電氣自動(dòng)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(hù)電氣自動(dòng)化配置原則 </p><p>　　電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)原則之三是保護(hù)電氣自動(dòng)化配置原則。電氣自動(dòng)化系統(tǒng)配置一般采用微機(jī)型保護(hù)測控一體化裝置，裝設(shè)在成套開關(guān)柜上，這種設(shè)置具備自投功能，可以在一定程度上保護(hù)微機(jī)的低周減載功能。 </p><p>　　變電站

7、的電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)要點(diǎn) </p><p><b>　?。ㄒ唬┫到y(tǒng)選型 </b></p><p>　　主要從繼電保護(hù)及站內(nèi)集中監(jiān)測與遠(yuǎn)方調(diào)度幾方面考慮。對于繼電保護(hù)而言，35kV 及以上的變配電站一般都有變壓器保護(hù)，應(yīng)優(yōu)先考慮選用微機(jī)保護(hù)或變配電站綜合自動(dòng)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(yīng)以常規(guī)繼電保護(hù)為主。選用價(jià)格低、性

8、能可靠的智能化開關(guān)，智能化開關(guān)柜或綜合自動(dòng)化系統(tǒng)之后，可以取消常規(guī)繼電保護(hù)。 </p><p>　　對于站內(nèi)集中監(jiān)測與遠(yuǎn)方調(diào)度來講，有集中式與分散于開關(guān)柜內(nèi)的集散系統(tǒng)兩種形式，變配電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是一種最先進(jìn)的分散安裝于開關(guān)柜內(nèi)的變配電站站內(nèi)集中監(jiān)測與遠(yuǎn)方調(diào)度系統(tǒng)。集中式變配電站計(jì)算機(jī)監(jiān)測與遠(yuǎn)方調(diào)度系統(tǒng)需要安裝各種電量變送器。測量、信號(hào)與控制電纜要由開關(guān)柜內(nèi)引出，外部電纜數(shù)量多，設(shè)計(jì)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(dòng)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(guān)柜內(nèi)，大都采用交流采樣從電流或電壓互感器直接進(jìn)行測量，省掉了電量變送器，有些還可以省掉開關(guān)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(shè)計(jì)與施工簡單，所以應(yīng)積極推廣選用。智能化開關(guān)與智能化開關(guān)柜本身已經(jīng)具備集中監(jiān)測與遠(yuǎn)方調(diào)度功能。只要設(shè)計(jì)一根通信電纜引到調(diào)度值班室中央控制站計(jì)算機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)測與遠(yuǎn)方調(diào)度。但由于各廠家的通信協(xié)議不統(tǒng)一，不同廠家的產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)聯(lián)

10、網(wǎng)比較困難，所以近期還難以推廣應(yīng)用。 </p><p>　　（二）電氣自動(dòng)化信息的分層設(shè)計(jì) </p><p>　　電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)的要點(diǎn)之一是電氣自動(dòng)化信息的分層設(shè)計(jì)。在進(jìn)行電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)時(shí)，必須完善一次設(shè)備與間隔層間的信息分層設(shè)計(jì)，這樣才能有利于電壓和電流相關(guān)設(shè)備的正常運(yùn)行。 </p><p>　　1、間隔層的信息交換設(shè)計(jì) </p><p>

11、　　針對在一個(gè)間隔層內(nèi)部的功能模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，保持繼電保護(hù)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(shè)計(jì) </p><p>　　變電站電氣自動(dòng)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(jī)，這些信息設(shè)計(jì)內(nèi)容大體上包括多個(gè)方面，主要有正常情況以及事故情況下的測量值和計(jì)算值、斷路器狀態(tài)、保護(hù)操作等。 &l

12、t;/p><p>　　（三）計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p><b>　　1、設(shè)計(jì)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(shí)仍可以正常的工作，因此其設(shè)計(jì)要采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)管理，并且嚴(yán)格的遵循以下的原則： </p><p>　?。?）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全應(yīng)該按照《電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定》執(zhí)行;

13、</p><p>　?。?）計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)使用可以進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與分層分布式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)并簡化其后臺(tái)部分； </p><p>　?。?）實(shí)時(shí)監(jiān)控、控制、數(shù)據(jù)的采集、處理分析由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)獨(dú)立的完成，除此之外不再增設(shè)其它的模擬屏或控制屏； </p><p>　?。?）使用硬接點(diǎn)來傳輸重要的信號(hào)，例如保護(hù)動(dòng)作信號(hào)與報(bào)警裝置信號(hào)； </p><p

14、>　?。?）使用交流采樣來實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的電氣模擬量采集； </p><p>　?。?）為了避免重復(fù)采集以及設(shè)備的冗余，可以通過遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)設(shè)備資源與計(jì)算機(jī)主站資源共享； </p><p>　　（7）為了完成防誤閉鎖操作，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)需要具備相應(yīng)的防誤閉鎖功能。 </p><p><b>　　2、監(jiān)控范圍 </b></p>&

15、lt;p>　　計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主要進(jìn)行以下六個(gè)方面的監(jiān)控工作: </p><p>　　（1）進(jìn)行圖像以及安全警衛(wèi)系統(tǒng)的監(jiān)視； </p><p>　　（2）通信設(shè)備以及通信電源警報(bào)信號(hào)的監(jiān)視； </p><p>　　（3）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(hào)無功補(bǔ)償裝置的自動(dòng)的投切和變壓器分接頭的調(diào)節(jié)； </p><p>　?。?）進(jìn)行主變壓器中性點(diǎn)的隔離開關(guān)、不同電壓等級(jí)的斷路器、電動(dòng)操作開關(guān)、隔離開關(guān)的監(jiān)控。 </p><p><b>　　3、操作控制方式 </b></p><p>　　計(jì)算機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)是為滿足無人值班的目的而設(shè)計(jì)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(shè)備的不同功能的分層。除了集控中心的后面三層因?yàn)橹蛔鳛闄z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(dāng)?shù)恼{(diào)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(shè)備包括: 遠(yuǎn)動(dòng)主站、GPS對時(shí)裝置、公用接口裝置、打印機(jī)、主機(jī)兼操作員站以及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。計(jì)算

18、機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的外圍的設(shè)備要盡量的簡化，例如免去操作員站的設(shè)定，當(dāng)然可以預(yù)留一個(gè)便攜機(jī)接口。同時(shí)為了今后的升級(jí)以及其他的考慮，在進(jìn)行主線圖的設(shè)計(jì)以及站點(diǎn)控制層的數(shù)據(jù)庫建設(shè)時(shí)要有發(fā)展的眼光。 </p><p>　　（四）變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng) </p><p>　　變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是以一個(gè)配電間隔為單元，由一臺(tái)電力監(jiān)控器完成信號(hào)測量、繼電保護(hù)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(hào)或交流。0V~100V 電壓信號(hào)，380/220V 低壓系統(tǒng)直接取交流 0V~220V 或0V~380V 電壓信號(hào)。所有電力監(jiān)控器通過通信電纜引到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 </p><p>　　1、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)外部電纜設(shè)計(jì) </p><p>　　變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的外電纜設(shè)計(jì)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(jì)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(yīng)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(shí)可以由直流屏集中供電。變電站數(shù)量少時(shí)，可以不設(shè)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(nèi)單獨(dú)提供，距離中央控制站近時(shí)，也可以由中央控制站供電。通信距離可達(dá) 3km。變電站內(nèi)開關(guān)柜數(shù)量少

21、時(shí)，可以幾個(gè)變電站合用一個(gè)現(xiàn)場控制站，每個(gè)現(xiàn)場控制站可帶犯個(gè)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(yuǎn)距離均為 5km。 </p><p>　　2、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的二次接線圖設(shè)計(jì) </p><p>　　變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的二次接線圖設(shè)計(jì)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(hù)功能兩種。10kV 及以下電壓等級(jí)的供電系統(tǒng)一般應(yīng)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(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)項(xiàng)或手冊。 </p><p>　　3、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的選用 </p><p>　　變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的成套設(shè)備生產(chǎn)廠商有很多，例如國內(nèi)的魯能、南瑞、南自、許繼、思達(dá)、四通，國外的 SIMENS、ABB 等公司。應(yīng)該根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)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(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)該具有以下功能：SCADA功能、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、高級(jí)專家功能、運(yùn)行管理功能、網(wǎng)絡(luò)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(yùn)行的可靠性好、性能價(jià)格比高。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]李明海.淺析綜合自動(dòng)化變電所運(yùn)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(dòng)化設(shè)計(jì)[J].企業(yè)家天地（理論版），201