趙群　陸學(xué)兵

摘要：變電站自動化技術(shù)應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、檢測技術(shù)和控制技術(shù)等，將變壓器中傳統(tǒng)的繼電保護(hù)系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、調(diào)試系統(tǒng)、信號系統(tǒng)和運(yùn)動系統(tǒng)等多個(gè)獨(dú)立的功能系統(tǒng)，經(jīng)濟(jì)化，組合為一套智能化的綜合系統(tǒng)。文章對110kV變電站自動化系統(tǒng)主體的變電站自動化系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了相關(guān)研究。

關(guān)鍵詞：110kV變電站；自動化系統(tǒng)；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；繼電保護(hù)；信息采集；遠(yuǎn)程通信 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM764 文章編號：1009-2374（2015）21-0027-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.21.014

1 原始資料分析

設(shè)計(jì)有關(guān)原始資料：

（1）變電站的類型：地方降壓變電站。

（2）電壓等級：110/35/10kV。

（3）負(fù)荷情況。

（4）系統(tǒng)情況：系統(tǒng)經(jīng)雙回路給變電站供電；系統(tǒng)110kV母線短路容量為2500MVA。

（5）電氣主接線。電氣主接線方案如圖1所示：

（6）變壓器及輸電線路型號。SFS7-31500/110型三繞組無勵(lì)磁調(diào)壓電力變壓器。

2 110kV變電站自動化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 變電站自動化系統(tǒng)的概念

常規(guī)變電所的二次系統(tǒng)主要由就地控制、繼電器、錄波裝置、遠(yuǎn)動控制裝置組成。在實(shí)際應(yīng)用中，按照就地監(jiān)控、電保護(hù)、遠(yuǎn)動、測量、錄波等功能組織，構(gòu)成錄波屏、控制屏、保護(hù)屏、中央信號屏等。

我國變電站自動化系統(tǒng)研究起步較晚，我國首個(gè)變電站自動化系統(tǒng)是由清華大學(xué)機(jī)電工程系設(shè)計(jì)，但由于受到投資和技術(shù)限制，當(dāng)時(shí)并沒有大面積推廣和應(yīng)用。隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，20世紀(jì)90年代越來越多的單位和企業(yè)開始投入到變電站自動化系統(tǒng)的研究中，其中南瑞公司、申瑞公司都投入了大量資金針對變電站自動化系統(tǒng)進(jìn)行了開發(fā)。隨著變電站自動化系統(tǒng)研究的深入，我國變電站自動化系統(tǒng)不論是技術(shù)上，還是理論上都逐漸完善。變電站自動化系統(tǒng)有效提高了變電站穩(wěn)定性和可靠性，提高了變電站運(yùn)行效率，變電站自動化系統(tǒng)在不久的將來將成為變電站系統(tǒng)改革的主流方向和必然趨勢。變電站自動化系統(tǒng)通過利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)對變電站所有設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測、控制、協(xié)調(diào)，以此保障變電站安全運(yùn)行。變電站自動化系統(tǒng)有效降低了變電站的維護(hù)費(fèi)用，提高了供電質(zhì)量。

2.2 變電站自動化系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理與計(jì)劃

2.2.1 設(shè)計(jì)的原理。設(shè)計(jì)的基本理念是建立一個(gè)新型中央集中控制系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)自動化；同時(shí)在盡可能增強(qiáng)各項(xiàng)功能的基礎(chǔ)上降低設(shè)計(jì)成本。110kV變電站自動化系統(tǒng)設(shè)計(jì)配置及通訊網(wǎng)絡(luò)圖如圖2所示。

2.2.2 設(shè)計(jì)計(jì)劃。在對國內(nèi)110kV變電站分析的基礎(chǔ)上，對變電站自動化系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)劃如表1所示。

3 系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)

3.1 自動化系統(tǒng)的繼電保護(hù)功能

變電站自動化系統(tǒng)的繼電保護(hù)功能是變電站自動化系統(tǒng)的核心組成部分和關(guān)鍵技術(shù)。通過繼電保護(hù)功能能夠?qū)崿F(xiàn)對變電站繼電設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)控和保護(hù)。一旦變電站繼電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)出現(xiàn)異常，繼電保護(hù)功能便會啟動保護(hù)機(jī)制。其中包括：發(fā)電機(jī)保護(hù)、變壓器保護(hù)、母線保護(hù)、電氣線路保護(hù)等。繼電保護(hù)功能降低了電力系統(tǒng)發(fā)生故障的可能，在故障發(fā)生時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)最小范圍和最短時(shí)間，自動將故障點(diǎn)與設(shè)備進(jìn)行隔離以及切除，消除隱患，保障供電正常。繼電保護(hù)功能的技術(shù)特點(diǎn)是具有選擇性、靈敏性、可靠性、速動性。選擇性指故障發(fā)生時(shí)能夠僅選擇將故障設(shè)備切除，不影響其他正常設(shè)備。速動性指以最快速度切除故障，縮短故障時(shí)間，降低設(shè)備損壞程度，及時(shí)穩(wěn)定設(shè)備運(yùn)行。靈敏性指的是在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障或異常時(shí)，能夠快速啟動保護(hù)機(jī)制，并正確做出反應(yīng)動作?？煽啃灾傅氖抢^電保護(hù)功能具有安全性和信賴性，不會做出錯(cuò)誤反應(yīng)，錯(cuò)誤動作必然會給電力系統(tǒng)帶來危害，影響正常供電。

3.2 自動化系統(tǒng)的信息采集功能

變電站自動化系統(tǒng)的信息采集功能為變電站的后續(xù)管理和運(yùn)營提供了科學(xué)依據(jù)和研究數(shù)據(jù)。通過信息采集功能能夠?qū)崟r(shí)掌控整個(gè)變電站的運(yùn)行狀態(tài)和設(shè)備裝備，信息的傳遞通過遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)完成。變電站的有效管理離不開信息采集功能。但為了避免變電站自動化系統(tǒng)出現(xiàn)故障，導(dǎo)致采集到的信息失真，變電站運(yùn)行時(shí)仍需留守人員，出現(xiàn)故障時(shí)，及時(shí)對自動化系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)，并直接進(jìn)行人工跳合閘，確保變電站的正常運(yùn)行。

3.3 自動化系統(tǒng)的設(shè)備監(jiān)視及報(bào)警

3.3.1 具有報(bào)警功能。變電站自動化系統(tǒng)故障監(jiān)測功能和報(bào)警功能在發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障時(shí)會發(fā)出警報(bào)，并將故障信息送達(dá)調(diào)度中心，調(diào)度中心便可利用反饋回的故障信息及時(shí)找到故障點(diǎn)，并對故障點(diǎn)進(jìn)行必要的隔離與

維護(hù)。

3.3.2 具有設(shè)備監(jiān)視功能。變電站自動化系統(tǒng)的設(shè)備監(jiān)控功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對設(shè)備的自動監(jiān)控和控制保護(hù)，如：電氣線路監(jiān)視、母線監(jiān)視、變壓器監(jiān)視等。變電站自動化系統(tǒng)在對相關(guān)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視時(shí)能夠自動生成監(jiān)視記錄，為后續(xù)維護(hù)提供依據(jù)。

3.4 具有數(shù)據(jù)處理及打印與人機(jī)接口及遠(yuǎn)程通信功能

3.4.1 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理及打印功能。變電站自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理及打印功能，能夠根據(jù)變電站管理需要自動生成繼電保護(hù)和運(yùn)行管理記錄存檔，其中包含了變電站的日報(bào)表、月報(bào)表等。在數(shù)據(jù)生產(chǎn)后打印站根據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)取需求將歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、打印及轉(zhuǎn)儲。

3.4.2 系統(tǒng)的人機(jī)接口功能。變電站自動化系統(tǒng)具有直觀的可視化操作界面，變電站管理人員可直觀的通過屏幕了解到整個(gè)變電站系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，并進(jìn)行控制操作。

3.4.3 系統(tǒng)的遠(yuǎn)程通信功能。變電站自動化系統(tǒng)的遠(yuǎn)程通信功能實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸。利用遠(yuǎn)程通信功能，能夠精確將變電站信號實(shí)時(shí)顯示，并反饋到控制中心，控制中心便可對變電站進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，遠(yuǎn)程通信功能不僅提高了工作效率，更降低了人工成本。

4 結(jié)語

110kV變電站自動化系統(tǒng)建設(shè)對我國電力發(fā)展有著積極的促進(jìn)作用，雖然目前我國對于110kV變電站自動化系統(tǒng)正處在研究階段，但隨著投資力度的加大及研究的不斷深入，不久的將來110kV變電站自動化系統(tǒng)將逐步成熟起來。變電站自動化系統(tǒng)將成為我國未來變電站發(fā)展的必然趨勢。本文通過對變電站自動化系統(tǒng)原理進(jìn)行分析，提出了變電站自動化系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路，并依據(jù)當(dāng)前110kV變電站自動化系統(tǒng)的研究成果，對110kV變電站自動化系統(tǒng)功能進(jìn)行了設(shè)計(jì)和分析。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳小川.我國鐵路供電繼電保護(hù)與自動化[M].北京：中國鐵道出版社，2010.

[2] 張惠剛.淺談變電站綜合自動化原理與系統(tǒng)[M].北京：中國電力出版社，2004.

（責(zé)任編輯：周 瓊）