李明海

(貴州電網(wǎng)公司銅仁供電局，貴州 銅仁 554300)

引言

隨著計算機應(yīng)用的普及和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，計算機監(jiān)控系統(tǒng)在國內(nèi)外的電力行業(yè)中得到普遍的應(yīng)用。變電站在確保工程安全可靠、經(jīng)濟穩(wěn)定運行的前提下，依靠科技進步，可以考慮結(jié)合數(shù)字化變電站技術(shù)將保護設(shè)備下放以提高變電站的自動化水平，控制經(jīng)濟指標，達到運行管理現(xiàn)代化，節(jié)約投資，實現(xiàn)與調(diào)度中心的高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信,使工程的設(shè)備等級、自動化水平及運行管理水平邁上一個新臺階。

1 數(shù)字化變電站中保護下放布置的形式

1.1 采用保護小室方式

在變電站配電裝置內(nèi)或旁設(shè)保護小室，保護小室采用普通磚混結(jié)構(gòu)或壓型鋼板，為小室內(nèi)的二次設(shè)備提供了一個可以安全正常工作的電磁環(huán)境。按一定原則將所有二次設(shè)備安放于保護小室內(nèi)。 這種形式適合變電站出線規(guī)模較多的敞開布置式戶外變電站。

1.2 配電裝置柜方式

計算機監(jiān)控系統(tǒng)間隔層按所內(nèi)一次設(shè)備配置，完全物理分散，將保護、監(jiān)控、計量和電源組柜分散布置在間隔內(nèi)，一二次設(shè)備完全對應(yīng)。取消就地端子箱。所有下放的保護設(shè)備均采用戶外柜，每回220kV 線路配置2 面柜，每個柜內(nèi)配有溫濕度傳感器、保護裝置、監(jiān)控單元、數(shù)字式電能表等。由于采用完全分散的方案。去主控室的電纜僅有光纜和一些交直流電源電纜。各間隔相對獨立通過通信網(wǎng)同變電站站控層設(shè)備通信。這種形式適合全戶內(nèi)GIS 變電站。

1.3 可吊裝小室的方式

在變電站設(shè)保護小室，要涉及到土建問題，為避免由土建帶來的不必要的麻煩，國外有些變電站采用保護小室可吊裝的方式。在生產(chǎn)廠家按照保護小室的屏蔽要求制作五面體的保護小室。預(yù)留電纜出口，整體吊裝到開關(guān)場安裝。這種形式適合變電站規(guī)模較小或建設(shè)周期要求短的戶外站。

2 保護下放和數(shù)字化變電站的關(guān)系是密不可分的

數(shù)字化變電站是將計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)綜合應(yīng)用于變電站，實現(xiàn)變電站電氣一、二次設(shè)備的信息采集、傳輸、處理、控制過程全部數(shù)字化，以實現(xiàn)變電站的全過程自動化管理。

保護下放技術(shù)指以保護屏為主，將保護、監(jiān)控、計量、電源裝置單元化、模塊化配置，經(jīng)抗電磁干擾設(shè)計，分散到各相應(yīng)間隔的保護屏上布置到配電裝置附近。從而節(jié)約屏間電纜，使得二次回路更加清晰、簡單、可靠。提高了數(shù)據(jù)采集功能，降低了保護及CT 的負載。

數(shù)字化變電站為保護下放提供了平臺和載體，推動無人值班變電站的建設(shè)。由于采用了數(shù)字化技術(shù)，將分散布置的保護、監(jiān)控、計量、通過光纖網(wǎng)絡(luò)緊密聯(lián)系起來，形成功能分散，物理分散，風(fēng)險分散，信息集中，采集共享，這樣就能提高整個系統(tǒng)的抗干擾能力，減少施工的工作量，減輕維護人員的查線工作。

3 數(shù)字化變電站為保護下放創(chuàng)造了條件

3.1 數(shù)字化變電站采用電子式互感器把模擬信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息傳輸。采用電子式互感器沒有電氣聯(lián)系，絕緣結(jié)構(gòu)大為簡單，從根本上改變了互感器原有的設(shè)計思路，光電互感器及光纖基本上不消耗能量，不存在二次短路和開路，避免了因電壓互感器二次短路、電流互感器二次開路造成用戶失電、設(shè)備損壞的經(jīng)濟損失。采用電子式互感器工作電壓低，運行更為安全、可靠。它的采用提高了保護、測量和計量系統(tǒng)的精度；簡化二次接線，提高系統(tǒng)的可靠性。采用數(shù)字式電表，不存在電度表本身的采樣誤差，減少設(shè)備的維護和更新，提高工作效率。

3.2 數(shù)字化變電站采用一次智能化設(shè)備。國外已有全數(shù)字化一次智能化設(shè)備如PASS 開關(guān)，對于國內(nèi)而言，由于投資的限制多采用傳統(tǒng)一次設(shè)備（如斷路器、主變壓器等）+智能終端的方法，實現(xiàn)一次設(shè)備智能化。這種方案不僅可以充分利用現(xiàn)有一次設(shè)備，同時還可以大大降低全數(shù)字化變電站建設(shè)投入。智能終端分GIS型和AIS型兩種，均就地安裝。

3.3 數(shù)字化變電站按IEC61850 協(xié)議建立變電站中各種設(shè)備的信息模型。設(shè)備間交換信息均使用該模型構(gòu)建統(tǒng)一的信息平臺。提高了信息的可靠性、準確性、完整性和實時性；解決了設(shè)備間的互操作問題，通過通信網(wǎng)絡(luò)的改變使保護、監(jiān)控、在線檢測、五防和VQC 等信息傳輸，在統(tǒng)一的信息平臺上實現(xiàn)了信息共享。

4 數(shù)字化變電站保護下放的優(yōu)點

4.1 保護設(shè)備分散布置在配電裝置內(nèi)，一二次設(shè)備對應(yīng)性強，便于維護、檢修和巡視。在各測控裝置設(shè)置斷路器的一對一后備操作手段?？梢詫崿F(xiàn)三級控制，從而可以提高檢修質(zhì)量和效率。提高變電站安全運行的可靠性，減少維護工作量，實現(xiàn)減人增效。使變電站真正可靠運行,為無人值班創(chuàng)造條件。

4.2 保護設(shè)備分散布置,保護控制設(shè)備組合在保護屏中或一體化，減少二次設(shè)備間的連接。減少變電站二次設(shè)備的重復(fù)配置，實現(xiàn)資源共享，數(shù)字化變電站采用光纜及少量的交直流電纜，取消電纜溝及橋架,二次設(shè)計和施工得以大大簡化。同時減少變電站建筑面積，降低工程造價。保護設(shè)備分散布置擴建時對原有設(shè)備改動小,可以從根本解決變電站二次系統(tǒng)設(shè)備集中布置時存在擴建電氣接線復(fù)雜、電纜集中等問題，有利于設(shè)計、施工、擴建和二次維護。

5 數(shù)字化變電站保護下放布置帶來的問題

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5.1 電源的分配問題,數(shù)字化變電站保護下放后,直流和交流電源成為站內(nèi)主要電纜來源，傳統(tǒng)的直流分配及交流分配模式將被打亂,直流和交流都應(yīng)該分散在負荷中心以便更有效地縮短電纜長度。

5.2 保護下放分散布置后，保護控制設(shè)備需要解決的一個重要的問題就是抗干擾問題。變電站主要從設(shè)備及外部環(huán)境兩個方面采取抗干擾措施。下放到配電裝置區(qū)的保護設(shè)備均需按國家標準進行九項抗擾度試驗。外部環(huán)境的抗干擾主要體現(xiàn)在電纜、光纜和就地智能設(shè)備的抗干擾設(shè)計，具體包括交直流電纜采用屏蔽電纜，二次電纜與一次電纜分開敷設(shè)以及變電站內(nèi)的智能終端光偶、光纜的抗干擾、抗雷擊、抗老化設(shè)計。

5.3 保護完全下放后帶來的另一個重要問題就是采暖通風(fēng)設(shè)計。當采用完全下放布置方式時，保護完全下放到間隔，對間隔內(nèi)保護柜的要求就特別高，防護等級不僅要求IP55，而且機柜的散熱、驅(qū)潮、檢修、防鹽霧、屏蔽設(shè)計都要求更加合理，柜體能前后開門、加裝風(fēng)扇或雙層隔熱?？紤]到惡劣天氣時檢修、維護設(shè)備的要求，目前220kV 變電站設(shè)計中仍建議在柜體集中的地方采用簡易保護小屋方案，小屋約6m2,內(nèi)設(shè)計有照明,輻射保溫層、消防、通風(fēng)、插座等，不設(shè)置特殊屏蔽措施。

6 結(jié)束語

本文對數(shù)字化變電站中保護下放問題進行了論證探討。為今后220kV 變電站的無人值班設(shè)計提出了設(shè)想和嘗試，由于國內(nèi)變電站采用數(shù)字化保護、控制模式的時間不長，大量問題還有待于發(fā)現(xiàn)和研究。隨著保護、通信技術(shù)的發(fā)展，我們將不斷在工程中研究、總結(jié)。為提高工程建設(shè)質(zhì)量、實現(xiàn)更好的經(jīng)濟技術(shù)指標、為變電站建設(shè)的真正革命打下堅實的基礎(chǔ)。

[1]國家電力公司西北電力設(shè)計院.DL/T 5149-2001220～500kV 變電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)規(guī)程[M].北京.中國電力出版社.2001.

[2]國家電力公司西北電力設(shè)計院.DL/T 5136-2001 火力發(fā)電廠、變電站二次接線設(shè)計技術(shù)規(guī)程[M].北京.中國電力出版社,2001.