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淺析10kV～35kV變電所綜合自動化係統的設計方案

更新日期：2023-08-16瀏覽：754次

簡婷

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摘要：變電站綜合自動化是自動化技術、計算機技術和通信技術等高科技在變電站領域的綜合應用。通過采集到比較齊全的數據和信息,利用計算機的高速計算能力和邏輯判斷能力,可方便的監視和控製變電站內(nei) 各種設備的運行和操作。本文利用現代計算機技術、通信技術將變電站的二次設備經過功能的組合和優(you) 化設計,采用多台微型計算機和大規模集成電路組成的自動化係統,改變常規的測量和監視儀(yi) 表,代替常規控製屏、信號係統和遠動屏,用微機保護代替常規的繼電保護屏,從(cong) 而改變了常規的繼電保護裝置不能與(yu) 外界通信的缺陷,實現了對全站的主要設備和輸、配電線路的自動監視、測量、自動控製和微機保護,以及與(yu) 調度通信等綜合性的自動化功能。

關(guan) 鍵詞：變壓站；綜合自動化係統；係統設計；變壓站改造

0 引言

隨著我國電力工業(ye) 和電力係統的發展,對變電站的、經濟運行要求越來越高,通過實現變電站綜合自動化,可以提高電網的、經濟運行水平,減少基建投資,並為(wei) 推廣變電站無人值班提供了手段[1]。隨著電網複雜程度的增加,各級調度要求更多的信息,以便及時掌握電網及變電站的運行情況。為(wei) 提高變電站的可控性,要求采用更多的遠方集中控製、集中操作和反事故措施,本文利用現代計算機技術、通信技術等,提供先進的技術裝備,可改變傳(chuan) 統的二次設備模式,實現信息共享,簡化係統,減少電纜,減少占地麵積,對變電站進行的技術改造。變電站綜合自動化是將變電站的二次設備經過功能的組合和優(you) 化設計,利用先進的計算機技術、現代電子技術、通信技術和信號處理技術、實現對全站的主要設備和輸、配電線路的自動監視、測量、自動控製和微機保護,以及與(yu) 調度通信等綜合性的自動化功能[2]。通過變電站自動化可提高供電質量,提高電壓合格率;可提高變電站的、可靠運行水平;可提高電力係統的運行、管理水平;縮小變電站占地麵積,降低造價(jia) ,減少總投資;減少維護工作量,減少值班員勞動,實現減人增效。

1變電站綜合自動化的基本功能

1.1監控係統的功能

對於(yu) 以往的變電站技術改造和對於(yu) 新建的變電站采用先進的技術,都要提高變電站的自動化水平,逐步實現無人值班和調度自動化。結合我國的情況,變電站綜合自動化係統的要實現下述五個(ge) 方麵的變化:(1)監控係統應取代常規的測量係統;(2)取代指針式儀(yi) 表;(3)改變常規的操作機構和模擬盤;(4)取代常規的告警、報警、信號、光字牌等;(5)取代常規的遠動裝置等。

1.2操作控製及人機聯係功能

操作人員可通過CRT屏幕對斷路器和隔離開關(guan) 進行投、切控製,同時要能接受遙控操作命令,進行遠方操作;為(wei) 防止計算機係統故障時無法操作被控設備,在設計時,應保留人工直接跳、合閘手段[4]。監控係統在運行過程中,對采集的電流、電壓、主變壓器溫度、頻率等量,要不斷的進行越限監視,如發現越限,立刻發出告警信號,同時記錄和顯示越和越限值,另外,還要監視保護裝置是否失電,自控裝置是否正常等。操作人員或調度員隻要麵對CRT顯示器的屏幕,通過操作鼠標或鍵盤,就可以對全站的運行情況和運行參數一目了然,可以對全站的斷路器和隔離開關(guan) 等進行分、合操作,改變了傳(chuan) 統的依靠指針式儀(yi) 表和依靠模擬屏或操作屏等手段的操作方式。包括:采集和計算的實時運行參數;實時主接線圖;事件順序記錄;越限報警顯示;值班記錄顯示;曆史趨勢顯示;保護定值和自控裝置的設定顯示等。變電站投入運行後,隨著送電量的變化,保護定值、越限值等需要修改,甚至由於(yu) 負荷的增長,需要更換原有的設備。監控係統可完成定時打印報表和日誌、開關(guan) 操作記錄打印、事件順序記錄打印等。

1.3微機保護係統的功能

變電站綜合自動化係統具有保證、可靠供電和提高電能質量的自動控製功能。電壓和頻率是電能質量的重要指標,因此,電壓、無功控製的具體(ti) 調控目標如下:(1)維持供電電壓在規定的範圍內(nei) ;(2)保持電力係統穩定和合適的無功平衡;(3)保證電壓合格的前提下使電能損耗為(wei) [5]。在變電站中,對電壓和無功的自動控製,主要是自動調節有載變壓器的分接頭位置和自動控製無功補償(chang) 設備的投、切或控製其運行工況。電力係統的頻率是電能質量重要的指標之一。電力係統頻率偏移過大時,發電設備和用電設備都會(hui) 受到不良的影響。因而當係統發生有功功率缺額的事故時,迅速地切斷部分負荷,減小係統的有功缺額,使係統頻率維持在正常水平或允許的範圍內(nei) 。在具有兩(liang) 路電源供電的變電所中,電源進線可分為(wei) 工作電源進線和備用電源進線兩(liang) 種。備用電源自投裝置就是當工作電源因故障被斷開後,能自動的而迅速的將備用電源投入工作的裝置。

2 變電站綜合自動化係統的硬件結構特點

變電站自動化係統的結構形式有集中式、分層分布式、分散與(yu) 集中相結合三種類型,本文采用的是分散與(yu) 集中相結合的結構。對於(yu) 10kV～35kV的配電線路,可以將這個(ge) 的保護、測量、控製單元分散安裝在各個(ge) 開關(guan) 櫃中,然後由監控主機通過光纖或電纜網絡,對它們(men) 進行管理和交換信息。至於(yu) 高壓線路保護裝置和變壓器保護裝置,仍可采用集中組屏安裝在控製室內(nei) 。因此,本文所采用的硬件結構是:(1)10kV～35kV饋線保護采用分散式結構,就地安裝,節約控製電纜;(2)高壓線路保護和變壓器保護采用集中組屏,保護屏安裝在控製室內(nei) ,通過現場總線於(yu) 保護管理機通信;(3)其它自動裝置中,備用電源自投控製裝置和電壓、無功控製裝置采用集中組屏結構,安裝於(yu) 控製室或保護室內(nei) 。

3 安科瑞Acrel-1000變電站綜合自動化係統

3.1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。

3.2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安科瑞Acrel-1000變電站綜合自動化係統

4.1方案綜述

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。