余　銳（國(guó)網(wǎng)江西省電力公司九江供電分公司）

綜合自動(dòng)化變電站設(shè)計(jì)中若干技術(shù)問(wèn)題探討

余銳（國(guó)網(wǎng)江西省電力公司九江供電分公司）

變電站是電力網(wǎng)絡(luò)中連接各個(gè)線路的關(guān)鍵，具有變化電壓和功率、匯集和分配電能的實(shí)際作用，其實(shí)際的運(yùn)行狀況對(duì)于整個(gè)電力系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生直接的影響作用，與人們生活和社會(huì)生產(chǎn)用電具有緊密的聯(lián)系。我國(guó)變電站主要包括了常規(guī)變電站，部分自動(dòng)化變電站和全微機(jī)式的綜合自動(dòng)化變電站。本文主要針對(duì)綜合自動(dòng)化變電站設(shè)計(jì)中的若干技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了深入的分析，以促進(jìn)我國(guó)變電站運(yùn)行的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

綜合自動(dòng)化變電站；設(shè)計(jì)；技術(shù)

前言

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，全微機(jī)式的綜合自動(dòng)化變電站是我國(guó)電力系統(tǒng)現(xiàn)階段主要應(yīng)用的內(nèi)容，同時(shí)也是我國(guó)電力系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)。對(duì)于傳統(tǒng)的常規(guī)變電站來(lái)說(shuō)，其并不具備對(duì)故障的自動(dòng)記錄、分析和診斷等功能，已經(jīng)難以適應(yīng)現(xiàn)代化的實(shí)際供電需求，而綜合自動(dòng)化變電站不僅能夠?qū)崿F(xiàn)資源和設(shè)備之間的信息共享，而且還具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與保護(hù)、自動(dòng)運(yùn)動(dòng)和控制等功能，且系統(tǒng)中二次接線的方式變得更加的方便靈活，對(duì)于電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行起到了積極的保障作用。

1綜合自動(dòng)化變電站的發(fā)展現(xiàn)狀

變電站是電力系統(tǒng)中極其重要的一部分環(huán)節(jié)，伴隨著供電范圍的擴(kuò)大和電壓等級(jí)的增加，傳統(tǒng)的變電站及其相關(guān)的控制技術(shù)已經(jīng)無(wú)法再繼續(xù)滿(mǎn)足現(xiàn)代化電力系統(tǒng)的管理模式。綜合自動(dòng)化變電站實(shí)際上就是以計(jì)算機(jī)信息技術(shù)為依托，實(shí)現(xiàn)對(duì)二次設(shè)備功能的設(shè)計(jì)優(yōu)化，同時(shí)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)視和控制，這種綜合自動(dòng)化技術(shù)在一定程度上提高了變電站的運(yùn)行質(zhì)量，而且還有效的降低了維護(hù)成本。

然而，隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行過(guò)程中也逐漸暴露出了一些問(wèn)題：①二次模擬量傳輸和控制電纜的數(shù)量較多，對(duì)故障的查找和問(wèn)題的處理增加了難度；②傳統(tǒng)的互感器無(wú)法在較為廣泛的范圍內(nèi)適應(yīng)保護(hù)和測(cè)量裝置的精度及暫態(tài)要求；③在一些變電站內(nèi)仍然存在各種“信息孤島”的問(wèn)題，信息共享還沒(méi)有完全實(shí)現(xiàn)；另外，設(shè)備之間不具備互操作性、可擴(kuò)展性較差等也是現(xiàn)階段存在的實(shí)際問(wèn)題。

2綜合自動(dòng)化變電站設(shè)計(jì)中若干技術(shù)問(wèn)題

2.1保護(hù)系統(tǒng)的技術(shù)要求

保護(hù)系統(tǒng)是綜合自動(dòng)化變電站設(shè)計(jì)中較為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，主要包括了線路保護(hù)、變壓器保護(hù)、母線保護(hù)以及電容器保護(hù)等；要求和自動(dòng)化系統(tǒng)保持相對(duì)的獨(dú)立，在35kV以上的電壓等級(jí)中需要設(shè)置專(zhuān)用的電源回路，使得保護(hù)TA和測(cè)量TA是相互分開(kāi)的，當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候，保護(hù)系統(tǒng)可以獨(dú)立的完成作業(yè)，其在設(shè)計(jì)中需要注意的技術(shù)問(wèn)題包括了以下幾個(gè)方面：

（1）保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)具有接受監(jiān)控系統(tǒng)查詢(xún)和傳送事件報(bào)告的通信技術(shù)，主要包括了對(duì)裝置內(nèi)部的自檢和對(duì)輸入信號(hào)的檢查以及跳閘時(shí)間（分辨率為2ms）等內(nèi)容，當(dāng)返回的是正確的應(yīng)答信號(hào)時(shí)，則代表保護(hù)裝置的通信接口是正常的；

（2）對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)該確保其具有一定的修改功能；一方面能夠修改時(shí)鐘和與GPS外部進(jìn)行自動(dòng)對(duì)時(shí)，另一方面在經(jīng)過(guò)反復(fù)對(duì)校和確認(rèn)之后對(duì)保護(hù)定值予以修改，并對(duì)其進(jìn)行有效輸出；

（3）對(duì)保護(hù)的主要狀態(tài)能夠?qū)崟r(shí)顯示，且可以主動(dòng)上傳相關(guān)的故障信息、自診斷信息、動(dòng)作信息等，接受來(lái)自監(jiān)控系統(tǒng)的命令并執(zhí)行。

2.2監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)要求

2.2.1數(shù)據(jù)采集技術(shù)

①狀態(tài)量的采集，主要是采用光電隔離的方式對(duì)斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、接地刀閘和變壓器分接頭的位置等狀態(tài)量，并采用雙位置接點(diǎn)的方式對(duì)重要的狀態(tài)量進(jìn)行采集；②模擬量的采集，對(duì)不同段的母線電壓、進(jìn)出線回路電流、變壓器壓力等闡述進(jìn)行交流采樣；③脈沖量的采集，主要是對(duì)全電子電能表所輸出的電量脈沖數(shù)值進(jìn)行采集。

2.2.2人機(jī)聯(lián)系技術(shù)

當(dāng)變電站有人值班的時(shí)候，人機(jī)聯(lián)系技術(shù)是在監(jiān)控系統(tǒng)的后臺(tái)機(jī)中運(yùn)行；當(dāng)變電站無(wú)人員值班的時(shí)候，人機(jī)聯(lián)系功能則是在遠(yuǎn)方調(diào)度中心的主機(jī)上進(jìn)行，主要可以實(shí)現(xiàn)以下幾方面的操作：①對(duì)各種畫(huà)面、數(shù)據(jù)、系統(tǒng)配置和工作情況等內(nèi)容在CRT屏幕上進(jìn)行顯示；②對(duì)遠(yuǎn)方操作的密碼、保護(hù)定制、允許控制閉鎖等數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入和修改；③對(duì)保護(hù)裝置的投入和退出、隔離開(kāi)關(guān)和斷路器等進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。

2.2.3電壓無(wú)功綜合控制技術(shù)

當(dāng)上級(jí)調(diào)度為直接控制的時(shí)候，電容器組的投切和變壓器分接頭的調(diào)整將會(huì)直接接受控制；在給定電壓曲線的條件下，則是由變電站的自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行控制，按照系統(tǒng)電壓和功率因數(shù)的實(shí)際變化情況來(lái)對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)的調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓質(zhì)量的保護(hù)和對(duì)無(wú)功補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化。

2.2.4與遠(yuǎn)方調(diào)度中心的通信技術(shù)

通信技術(shù)主要是與遠(yuǎn)動(dòng)裝置之間實(shí)現(xiàn)遙信、遙測(cè)、遙調(diào)和遙控這四項(xiàng)功能。將采集到的數(shù)據(jù)信息傳送至調(diào)度中心，同時(shí)接受上級(jí)調(diào)度中心的控制；當(dāng)出現(xiàn)故障和事故的時(shí)候，可以在第一時(shí)間向調(diào)度中心進(jìn)行報(bào)警；通信通道主要包括了微波、光纖和專(zhuān)用通道等形式，其波特率則是由通信方式來(lái)決定的。

3綜合自動(dòng)化220V變電站工程應(yīng)用實(shí)例

某市現(xiàn)有一新建的220V變電站，其在設(shè)計(jì)過(guò)程中采用的是基于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的全分散式的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，在縱向上分為變電站層和間隔層，且間隔層中的各個(gè)設(shè)備之間是相對(duì)獨(dú)立的，主要具有以下三方面的功能：①繼電保護(hù)功能，配置方面與常規(guī)的變電站是相同的，只是在此基礎(chǔ)上增加了與站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)相互連接的接口；②測(cè)控功能，對(duì)電流/電壓、有功/無(wú)功、直流、溫度以及開(kāi)關(guān)量等數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集，并上傳至調(diào)度端，同時(shí)接受來(lái)自監(jiān)控端的指令并予以執(zhí)行；③計(jì)量功能。

該220V綜合自動(dòng)化變電站層主要是由監(jiān)控主機(jī)、工程師站和遠(yuǎn)動(dòng)主站等設(shè)備構(gòu)成的，其中的監(jiān)控主機(jī)和遠(yuǎn)動(dòng)主站都是采用雙機(jī)熱備用的方式，與間隔層的設(shè)備之間共同進(jìn)行小電流接地的選線和電壓無(wú)功綜合控制等，還可以形成當(dāng)?shù)貓?bào)表；而工程師站則可以對(duì)微機(jī)保護(hù)等裝置實(shí)現(xiàn)必要的測(cè)試和管理，并通過(guò)MODEM將數(shù)據(jù)信息上傳至調(diào)度端。為了切實(shí)提高傳送速率，在該變電站內(nèi)的主網(wǎng)還采用了光纜結(jié)構(gòu)的雙以太網(wǎng)，網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)都共享10Mb/s的帶寬；間隔層內(nèi)則是由屏蔽雙線所構(gòu)成的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)，并按照保護(hù)下方的原則，將220kV的小間布置在220kV的設(shè)備區(qū)內(nèi)，在小間內(nèi)則放置了220kV系統(tǒng)及其主變的二次設(shè)備，在110kV保護(hù)小間內(nèi)放置系統(tǒng)的二次設(shè)備、交/直流設(shè)備和站層設(shè)備等；除此之外，由于220kV保護(hù)小間和主控室之間的距離較遠(yuǎn)，因此在設(shè)計(jì)的時(shí)候采用了光以太網(wǎng)，同時(shí)設(shè)有光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，而10kV配電室則采用了電以太網(wǎng)。

4結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)本文以上的論述可知，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，人們用電需求日益提高的新形勢(shì)之下，綜合自動(dòng)化變電站的出現(xiàn)、應(yīng)用以及發(fā)展是一種必然化的趨勢(shì)，對(duì)綜合自動(dòng)化變電站設(shè)計(jì)中的若干技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行分析和研究具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。為了在最大的程度上提高變電站的實(shí)際運(yùn)行性能，推動(dòng)我國(guó)電力事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，在對(duì)綜合自動(dòng)化變電站的設(shè)計(jì)工作中，要高度重視對(duì)智能化數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)傳統(tǒng)變電站中所存在的實(shí)際問(wèn)題實(shí)現(xiàn)徹底的解決，推動(dòng)綜合自動(dòng)化變電站朝著信息化、智能化和互動(dòng)化的方向發(fā)展。

［1］林泉國(guó).關(guān)于變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、應(yīng)用以及維護(hù)等問(wèn)題的研究［J］.廣東科技，2008，14：91～92.

［2］丁桂榮，區(qū)偉潮.綜合自動(dòng)化變電站設(shè)計(jì)中相關(guān)技術(shù)的研究［J］.科技創(chuàng)業(yè)家，2013，09：137.

［3］龐紀(jì)寬.綜合自動(dòng)化變電站微機(jī)保護(hù)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題分析［J］.科技致富向?qū)В?014，27：104.

TM63

A

2095-2066（2016）02-0055-02

2015-12-28

余 銳（1988-），男，工程師，碩士，主要從事電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)方面的工作。