淺析35kV變電站綜合性自動化係統的設計應用方案

簡婷

开云体育手机下载教程 上海嘉定 201801

摘  要：分析了現階段 35kV變電站的綜合性自動化係統的基本概念與(yu) 特點，探討了35kV變電站的綜合性自動化係統的基本功能和結構設計原則，提出了具有針對性的設計應用方案，保障 35kV變電站在綜合性自動化係統的安全穩定運行。

關(guan) 鍵詞：35kV變電站；綜合性自動化係統；應用 

0 引言

      變電站是電力係統中的一個(ge) 關(guan) 鍵性節點，是連接發電廠與(yu) 用電負荷的紐帶，擔負著電能匯集、電壓等級轉換、傳(chuan) 輸、分配等重要任務，其運行的穩定性與(yu) 安全可靠性對整個(ge) 電網的影響重大。而二次設備的可靠性與(yu) 穩定性能決(jue) 定著變電站的基本運行狀態，為(wei) 了讓變電站的運行更加穩定、安全和可靠，現階段的辦法就是提高變電站的自動化水平。即實現35kV變電站綜合性自動化。本文結合35kV變電站基本概念及運行特點，分析其結構設計原則與(yu) 應用方案，進一步提高變電站的安全可靠性與(yu) 穩定性。

1 35kV變電站綜合性自動化係統的概念與(yu) 特點

1.1基本概念

      35kv變電站綜合性自動化指的是采取先進的現代電子通信技術、信息處理技術、計算機技術等，對變電站的二次設備功能重新組合並優(you) 化設計。二次設備主要包括有：信號測量裝置、控製裝置、繼電保護裝置、自動裝置、遠動裝置以及故障錄波裝置等。利用先進的現代電子通信技術、信息處理技術、計算機技術等，使變電站實現設備運行狀態的監控，執行測量與(yu) 微機保護功能等，從(cong) 而實現綜合性調度的通信功能。

1.2主要特點

      35kV變電站的綜合性自動化係統將采集的比較完整的相關(guan) 電力係統信息與(yu) 數據，通過計算機的快速計算、邏輯判斷等能力，監控變電站設備的運行操作，並把輸入的信息經過自動化係統轉化成數字量，通過計算機的通信網絡來交換數據，讓信息與(yu) 數據實現資源共享，同時通過對數據進行變換與(yu) 數字濾波等處理，保證各種量值的度。除此之外。防抖技術、冗餘(yu) 技術和自我診斷技術也能夠在一定程度上提高監控的可靠性與(yu) 準確性，變電站屏幕顯示其運行狀態與(yu) 操作故障情況，能夠代替傳(chuan) 統的控製屏與(yu) 信號屏等顯示設備，從(cong) 而使得監控的信息更加清晰直觀，還能夠減少硬件設備的重複投資、節省更多的控製電纜、節約控製麵積，進而提高變電站的經濟效益。總而言之，變電站綜合性自動化係統的主要特點表現在功能的綜合化、監控的清晰化與(yu) 結構的微機化等。

2 35kV變電站綜合性自動化係統的主要功能

2.1監控子係統功能

      變電站中監控子係統功能主要體(ti) 現在以下幾個(ge) 方麵中：①數據的采集與(yu) 處理功能。包括：采集與(yu) 處理模擬量功能。通過采集、顯示、傳(chuan) 輸和處理電壓、電流、頻率、油溫、功率因數及功率等模擬量來完成變電站的測量功能；采集、顯示、處理及判斷、觸發相應開關(guan) 量的警報信號來實現設備運行情況的顯示、警報與(yu) 記錄的功能；獲取相應有功與(yu) 無功的電能，同時實現電能平衡與(yu) 分時累計等統計功能來完成電能采集與(yu) 處理：通過數據的通信接口來采集各種設備信息，並通過計算機的監控係統對這些數據進行分別處理。②控製操作的功能。采用監控係統來調節控製斷路器、隔離開關(guan) 、接地開關(guan) 、有載分接開關(guan) 以及安全自動裝置等，同時能分為(wei) 自動控製與(yu) 手動控製。③警報與(yu) 處理的功能。在監控係統運行的時候，對變電站中采集的電壓電流、頻率溫度及設備開關(guan) 等量值進行不問斷監視，一旦有異常現象，就能夠及時發出事故警報．同時把事故發生的時間與(yu) 發生的原因記錄下來。方便後來的故障分析與(yu) 檢查，有利於(yu) 故障隱患。④遠動的功能。在綜合性自動化係統中，遠動功能是其一個(ge) 重要的組成部分，當變電站中沒有人值班時，遠動功能就可以把數據直接傳(chuan) 輸到集控站中，從(cong) 而實現數據的遠傳(chuan) 並執行遙控命令。⑤同步時鍾的功能。在變電站中電網的時鍾準確性決(jue) 定了電網設備安全可靠與(yu) 穩定運行．電網的自動監控與(yu) 記錄要求有統一的時鍾，現階段選擇的是全球標準時鍾，滿足變電站的同步時鍾要求。⑥人機聯合功能。變電站的操作人員可以通過自動化信息係統對變電站的數據與(yu) 信息進行了解，主要是對事件的記錄順序、值班記錄、警報記錄與(yu) 保護整定值等通過電子麵板全部顯示在操作人員麵前。⑦運行管理的功能。按照運行管理的需求實現各項工作的管理功能。主要包括：事故記錄、模擬操作、操作指導、運行監控及記錄、交班記錄、設備管理等。

2.2微機係統的保護功能

      微機係統的保護功能是變電站中也是基本的功能，其主要保護包括變電站中高壓輸電線路及其後備保護，變壓器與(yu) 非電量及其後備保護，母線、低壓配電線路、無功補償(chang) 等裝置的保護以及站用變保護等，各個(ge) 保護項目除了具備完善、獨立的保護功能之外，還要有下列附屬功能：①記錄事件的功能，對在變電站中發生過的重要事件進行記錄與(yu) 保存。②與(yu) 係統時鍾同步功能，方便準確的記錄‘事故的時間與(yu) 保護操作的時間。③能夠同時把多種定值保護儲(chu) 存下來。④能夠提供通信接口，支持保護項目和計算機係統之間的通信協議。⑤能夠在出現故障時進行自我診斷。⑥各個(ge) 保護項目能夠滿足繼電保護裝置所具有的選擇性與(yu) 快速性、靈敏性及可靠性要求。

3 變電站的綜合性自動化係統設計主要原則

3.1自動化係統的配置設計

      整個(ge) 變電站配置一台高性能的工控機．在進行變電站的調試與(yu) 試運行、檢查、維護及檢修期間。要以變電站本身的工作為(wei) 核心，采用測控裝置對現場的數字量及模擬量進行采集，對實時信息數據進行及時的統計分析與(yu) 處理，向操作人員提供各種顯示畫麵和警報事件以及打印報表，從(cong) 而實現對所有電器設備的測量與(yu) 監視、警報與(yu) 控製、記錄與(yu) 管理功能．進一步實現無功控製與(yu) 自動電壓調節的功能，並通過預設的控製方案或者是無功電壓曲線，來給相關(guan) 的測控裝置發出主變電站調整有載開關(guan) 抽頭及低壓無功的補償(chang) 設備投切命令。一般在正常運行的過程中，可以通過一口或者是多口的調製解調器來及時響應變電站係統調度端與(yu) 核心控製站之間的數據召集，從(cong) 而將繼電保護數據資料與(yu) 信息傳(chuan) 送到上層設備中。與(yu) 此同時，還能方便變電站工程師完善係統數據庫與(yu) 係統參數、報表製作、網絡維護、遠程維護和係統診斷等功能。

3.2 35kV綜合性自動化的設計方案

      35kV變電站原有的保護裝置中所具有的性能並不能很好地滿足現階段綜合性自動化的需求，所以就需要替換35kV的間隔保護監控項目與(yu) 電壓切換裝置。這是一種集保護、監控的設備，並把它經由規約轉換器在監控網中接人．從(cong) 而實現35kV全部出線P、Q、I的遙測與(yu) 保護信號、斷路器的遙信以及遙控複歸保護信號、斷路器的遙控操作等。而對於(yu) 一些重要的保護裝置信號，要接人公用的測控係統，加裝隔離35kV間隔刀閘的輔助接點，其具體(ti) 的內(nei) 容主要體(ti) 現在下列幾個(ge) 方麵：①對35kV母線的二次電壓回路向二次措施票轉移的過程要嚴(yan) 格地執行。②把35kV母線原來的二次電壓回路向220kV的電壓接入，同時切換並列裝置。

3.3後備控製與(yu) 緊急控製的功能設計

      在變電站的綜合性自動化係統的功能設計中。主要采用後備控製與(yu) 緊急控製的功能，其功能主要包括：人工進行的操作控製功能、低頻減載的功能、備自投使用功能及穩定控製的功能等。完善後備控製與(yu) 緊急控製的功能設計，能夠地實現變電站綜合性自動化。

3.4變電站中綜合性自動化係統的結構模型設計

      在變電站的綜合性自動化係統設計中．要根據實際情況充分考慮供電現場的環境，對綜合自動化係統的結構模型進行合理的設計，主要包括集中式、全分散式與(yu) 集中分散結合式結構。

4 安科瑞Acrel-1000變電站綜合自動化係統

4.1方案綜述

      Acrel-1000變電站綜合自動化監控係統在邏輯功能上由站控層、間隔層二層設備組成，並用分層、開放式網絡係統實現連接。站控層設備包括監控主機，提供站內(nei) 運行的人機聯係界麵，實現管理控製間隔層設備等功能，形成全站監控，並與(yu) 遠方監控、調度通信；間隔層由若幹個(ge) 二次子係統組成，在站控層及站控層網絡失效的情況下，仍能獨立完成間隔層設備的就地監控功能。

      針對工程具體(ti) 情況，設計方案具有高可靠性，易於(yu) 擴充和友好的人機界麵，性能價(jia) 格比*，監控係統由站控層和間隔層兩(liang) 部分組成，采用分層分布式網絡結構，站控層網絡采用TCP/IP協議的以太網。站控層網絡采用單網雙機熱備配置。

4.2應用場所：

      適用於(yu) 公共建築、工業(ye) 建築、居住建築等各行業(ye) 35kV以下電壓等級的用戶端配、用電係統運行監視和控製管理。

4.3係統結構

4.4係統功能

4.4.1 實時監測

      Acrel-1000變電站綜合自動化係統，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態，實時監測各回路電壓、電流、功率、功率因數等電參數信息，動態監視各配電回路斷路器、隔離開關(guan) 、地刀等合、分閘狀態及有關(guan) 故障、告警等信號。

4.4.2 報警處理

      監控係統具有事故報警功能。事故報警包括非正常操作引起的斷路器跳閘和保護裝置動作信號；預告報警包括一般設備變位、狀態異常信息、模擬量或溫度量越限等。

      1） 事故報警。事故狀態方式時，事故報警立即發出音響報警（報警音量任意調節），操作員工作站的顯示畫麵上用顏色改變並閃爍表示該設備變位，同時彈窗顯示紅色報警條文，報警分為(wei) 實時報警和曆史報警，曆史報警條文具備選擇查詢並打印的功能。

事故報警通過手動，每次確認一次報警。報警一旦確認，聲音、閃光即停止。

次事故報警發生階段，允許下一個(ge) 報警信號進入，即次報警不覆蓋上一次的報警內(nei) 容。報警處理具備在主計算機上予以定義(yi) 或退出的功能。

      2） 對每一測量值（包括計算量值），由用戶序列設置四種規定的運行限值（物理下限、告警下限、告警上限、物理上限），分別定義(yi) 作為(wei) 預告報警和事故報警。

      3） 開關(guan) 事故跳閘到次數或開關(guan) 拉閘到次數，推出報警信息，提示用戶檢修。

      4）報警方式。

      報警方式具有多種表現形式，包括彈窗、畫麵閃爍、聲光報警器、語音、短信、電話等但不限於(yu) 以上幾種方式，用戶根據自己的需要添加或修改報警信息。

4.4.3 調節與(yu) 控製

      操作員對需要控製的電氣設備進行控製操作。監控係統具有操作監護功能，允許監護人員在操作員工作站上實施監護，避免誤操作。

操作控製分為(wei) 四級：

      第控製，設備就地檢修控製。具有優(you) 先級的控製權。當操作人員將就地設備的遠方/就地切換開關(guan) 放在就地位置時，將閉鎖所有其他控製功能，隻進行現場操作。

      級控製，間隔層後備控製。其與(yu) 第三級控製的切換在間隔層完成。

      第三級控製，站控層控製。該級控製在操作員工作站上完成，具有遠方/站控層的切換。

第四級控製，遠方控製，優(you) 先級。

      原則上間隔層控製和設備就地控製作為(wei) 後備操作或檢修操作手段。為(wei) 防止誤操作，在任何控製方式下都需采用分步操作，即選擇、返校、執行，並在站級層設置操作員、監護員口令及線路代碼，以確保操作的安全性和正確性。對任何操作方式，保證隻有在上一次操作步驟完成後，才進行下一步操作。同一時間隻允許一種控製方式。

      納入控製的設備有：35kV及以下斷路器；35kV及以下隔離開關(guan) 及帶電動機構的接地開關(guan) ；站用電380V斷路器；主變壓器分接頭；繼電保護裝置的遠方複歸及遠方投退連接片。

      3）定時控製。操作員對需要控製的電氣設備進行定時控製操作，設定啟動和關(guan) 閉時間，完成定時控製。

      4） 監控係統的控製輸出。控製輸出的接點為(wei) 無源接點，接點的容量對直流為(wei) 110V（220V）、5A，對交流為(wei) 220V、5A。

4.4.4 用戶權限管理

      係統設置了用戶權限管理功能，通過用戶權限管理能夠防止未經授權的操作係統可以定義(yi) 不同操作權限的權限組（如管理員、維護員、值班員組等），在每個(ge) 權限組裏添加用戶名和密碼，為(wei) 係統運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

5 係統硬件配置

6 結語

      本文分析並設計了適合35kV變電站綜合性自動化係統采用先進的計算機互聯網通信技術，完成變電站中各個(ge) 子係統與(yu) 裝置的信息交換，讓變電站中測控與(yu) 保護功能不僅(jin) 相對獨立，而且互相，從(cong) 而保護變電站內(nei) 裝置工作不受到外界通信影響，實現資源共享，為(wei) 變電站的綜合性自動化係統提供一個(ge) 的解決(jue) 對策，讓綜合性自動化係統更地應用到35kV的變電站中，保證變電站的安全可靠性與(yu) 運行的穩定性。

參考文獻

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作者介紹：

簡婷，女，現任職於(yu) 开云体育手机下载教程，主要研究變電站綜合自動化係統、電力監控係統解決(jue) 方案。