陳 偉（國(guó)網(wǎng)四川省電力公司丹棱供電公司，四川眉山丹棱620200）

解析35kV變電站綜合自動(dòng)化設(shè)計(jì)

陳 偉（國(guó)網(wǎng)四川省電力公司丹棱供電公司，四川眉山丹棱620200）

近些年來，隨著我國(guó)綜合國(guó)力迅猛發(fā)展，電力事業(yè)也隨著有了較大的突破和進(jìn)步，現(xiàn)代電力系統(tǒng)更加要求可靠、穩(wěn)定、安全的性能.變電站在電力系統(tǒng)中具有非常重要的作用，在建設(shè)電力系統(tǒng)過程中變電站的設(shè)計(jì)備受重視。為此，電力系統(tǒng)的相關(guān)專業(yè)和工作人員對(duì)變電站的建設(shè)進(jìn)行了全方位的自動(dòng)化設(shè)計(jì)，從而使變電站能夠具有高質(zhì)量的運(yùn)行效果。本文以相關(guān)技術(shù)人員的設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，結(jié)合前人的總結(jié)以及自身的有關(guān)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)設(shè)計(jì)原則、設(shè)計(jì)過程做了簡(jiǎn)要的分析，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了在設(shè)計(jì)35kV變電站過程中所需要遵循的原則以及應(yīng)該注意的問題。

變電站；自動(dòng)化設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)原則

1 引言

變電站自動(dòng)化技術(shù)伴隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展，尤其是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)及超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展而不斷進(jìn)步，自動(dòng)化系統(tǒng)以按對(duì)象設(shè)計(jì)的全分層分布式為潮流，朝著二次設(shè)備功能集成化，一次設(shè)備智能數(shù)字化方向發(fā)展同時(shí)經(jīng)濟(jì)性和可靠性也是變電站自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展所要考慮的實(shí)際問題。標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施應(yīng)用，電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)管理，一次設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)，以及網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)，變電站綜合自動(dòng)化將更多地融入當(dāng)今流行的各種新觀念、新技術(shù)，其發(fā)展結(jié)果也使整個(gè)系統(tǒng)更加安全、高效、經(jīng)濟(jì)和可靠?？偟陌l(fā)展趨勢(shì)可從以下幾個(gè)不同角度來描述：

（1）系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)向開放和全分散型發(fā)展。

（2）子站模塊設(shè)計(jì)向綜合化、多功能發(fā)展。

（3）通信媒介將更多地引入光纖。

（4）從專用設(shè)備到總體控制平臺(tái)，站內(nèi)綜合管理向全開放式。

（5）從傳統(tǒng)控制方法向綜合智能方向發(fā)展。

（6）從單純的屏幕數(shù)據(jù)監(jiān)視到多媒體監(jiān)視。

2 35kV變電站自動(dòng)化設(shè)計(jì)原則

目前，相關(guān)電力專家和工作人員主要是根據(jù)《縣級(jí)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化功能規(guī)范》來進(jìn)行35kV變電站的自動(dòng)化設(shè)計(jì)與改造，從而盡可能使35kV變電站能夠?qū)崿F(xiàn)控制事故信號(hào)、繼電保護(hù)、遠(yuǎn)程控制、程序設(shè)備的診斷和自檢等功能同時(shí)實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行的目的，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)綜合一體化配置和性能。在電力系統(tǒng)建設(shè)過程中，需要遵循相關(guān)的原則與標(biāo)準(zhǔn)。35kV變電站綜合自動(dòng)化設(shè)計(jì)的原則具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

在進(jìn)行變電站設(shè)計(jì)時(shí)，相關(guān)的工作人員和專家首先要認(rèn)清的基礎(chǔ)就是35kV變電站在工作時(shí)，具有需求較低的供電可靠性、比較分散的用電負(fù)荷、建設(shè)用地要盡可能節(jié)約。在設(shè)計(jì)時(shí)，切入點(diǎn)要明確，即嚴(yán)格把控變電站規(guī)模，變電站的設(shè)備的選擇要充分體現(xiàn)現(xiàn)代化和自動(dòng)化，從而保證變電站能夠以較高的性價(jià)比長(zhǎng)期穩(wěn)定的運(yùn)行下去。與此同時(shí)，工作人員要盡可能的做到變電站相關(guān)測(cè)量、保護(hù)工作的同時(shí)性和一體化，從而更加便利的控制管理變電站系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)保護(hù)和測(cè)量工作的同時(shí)性和一體化的過程可以采用分散式、組屏式、分層分布種結(jié)構(gòu)形式。

同時(shí)，在相關(guān)技術(shù)人員設(shè)計(jì)的過程中，要充分考慮變電站在未來幾年內(nèi)對(duì)于負(fù)荷需求的變化，所以在采購(gòu)設(shè)備時(shí)應(yīng)該配備足夠的變壓器，并且還要注意變壓器的節(jié)能效果和性價(jià)比。同時(shí)，變電站的設(shè)計(jì)應(yīng)該更多的考慮采用不用人員值班的運(yùn)營(yíng)形式，從而保證變電站的可靠性和良好的供電質(zhì)量。另外，需要注意的是，變電站的設(shè)備通常都存在滲油問題，相關(guān)工作人員在配備設(shè)備時(shí)要充分考慮這個(gè)問題，做好比較，選擇高性價(jià)比設(shè)備。

3 35kV變電站自動(dòng)化設(shè)計(jì)方案

3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

當(dāng)?shù)乇O(jiān)控以及測(cè)控保護(hù)是35kV變電站自動(dòng)化系統(tǒng)最主要的兩個(gè)方面，其中，測(cè)控保護(hù)系統(tǒng)能夠維持和保護(hù)整個(gè)電力系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化的工作開展，在其工作過程中會(huì)與通信系統(tǒng)產(chǎn)生合作關(guān)系，傳送電源信號(hào)、遠(yuǎn)程信號(hào)、監(jiān)控工程信號(hào)等。而當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)則主要負(fù)責(zé)傳遞和接受信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、全方位的監(jiān)控變電站的自動(dòng)化工作情況。

圖1

3.2系統(tǒng)配備

屏式結(jié)構(gòu)為自動(dòng)化電力系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)方式，電力系統(tǒng)運(yùn)行的核心通常情況下都是通信系統(tǒng)。在電源方面，絕大多數(shù)情況下都是采用220V的交流電，同時(shí)配備220V的直流電防止意外情況的出現(xiàn)。連接系統(tǒng)中的功能單元時(shí)主要借助總線來進(jìn)行，從而保證電力系統(tǒng)在工作過程中，能夠保持獨(dú)立與完整。除此之外，綜合自動(dòng)化的電力系統(tǒng)中還有后臺(tái)機(jī)、GYS時(shí)鐘、智能電度表通信接口、調(diào)試窗口、防誤閉鎖系統(tǒng)、交流和直流屏等系統(tǒng)設(shè)備。

3.3 布設(shè)方案

（1）在35kV變電站的建造過程中，其結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)成為分層分布，每個(gè)電氣單元作為系統(tǒng)的配置對(duì)象，而且需要工作人員格外注意的是，這些電氣單元都是雙CPU單元，相關(guān)的工作人員在組合與分散的安裝過程中要特別注意這一點(diǎn)。除此之外，變電站中的各項(xiàng)裝置的獨(dú)立設(shè)置通常采用模塊化方式，也就是說如果某一模塊裝置出現(xiàn)故障和問題，不會(huì)產(chǎn)生連帶的影響，對(duì)其他模塊的裝置沒有損害。

（2）電力系統(tǒng)中所具有的測(cè)控和保護(hù)功能在接入時(shí)，主要采取分開交流電回路的方式，整個(gè)過程中的狀態(tài)基本獨(dú)立，因而即使電力系統(tǒng)的測(cè)控網(wǎng)絡(luò)和通信網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，其保護(hù)功能也不會(huì)受影響。并且在電氣系統(tǒng)工作時(shí)，相關(guān)工作人員還能夠通過人為手動(dòng)方式操縱測(cè)控保護(hù)裝置，從而能夠分析出斷路器的位置。并且該系統(tǒng)的測(cè)控和保護(hù)功能的銜接也采用一體化的方式，從而省去了繁多的二次接線過程，電力系統(tǒng)的相應(yīng)負(fù)載也大大減少。

圖2 分散（層）分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

（3）這種電氣系統(tǒng)在采樣時(shí)采取交流采樣的方式，在屏幕技術(shù)上采取全漢化，可以清晰明了的收集測(cè)控保護(hù)信息，相關(guān)的工作人員也可以通過屏幕進(jìn)行對(duì)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的收集和分析，實(shí)時(shí)調(diào)整參數(shù)設(shè)置，遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)等，從而達(dá)到第一時(shí)間確定系統(tǒng)故障的目的，這大大方便了維護(hù)人員正定參數(shù)的工作。

（4）在設(shè)計(jì)電氣系統(tǒng)的過程中，設(shè)定的功能非常豐富，其主要具有的功能如以下所示：并列電壓功能、繼電保護(hù)功能、操作同期功能、控制測(cè)量功能、當(dāng)?shù)乇O(jiān)控功能、遠(yuǎn)程傳遞數(shù)據(jù)功能、低周減載功能、自主投切備用電源的功能等等，并且該系統(tǒng)的質(zhì)量效果較高，具有非?？煽康男阅?，在工作時(shí)還能對(duì)外界干擾因素產(chǎn)生自身防護(hù)效果，例如抵抗錯(cuò)誤閉鎖、電磁干擾、火災(zāi)等不利影響因素，甚至還能夠在系統(tǒng)產(chǎn)生故障時(shí)，進(jìn)行自主診斷并且做到自行糾錯(cuò)，全面的做到35kV變電站的自動(dòng)化作業(yè)。

4 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容

（1）系統(tǒng)通信是變電站中的核心中樞部分，能夠?qū)崿F(xiàn)主站與變電站中各個(gè)部分的實(shí)時(shí)交流和信息傳遞，其設(shè)計(jì)過程包括的模塊有數(shù)據(jù)庫(kù)整理模塊、通信監(jiān)控模塊、系統(tǒng)監(jiān)測(cè)模塊、人機(jī)對(duì)話模塊等，其工作過程中也能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控以及保護(hù)作用。通過一點(diǎn)多址的方式進(jìn)行系統(tǒng)和主站的連接，在設(shè)計(jì)過程中設(shè)置好主用以及備用的兩條穩(wěn)定可靠的端口接入。但在傳輸數(shù)據(jù)的過程中，并沒有主用和備用之分，兩條通道可以同時(shí)的進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)街髡緯r(shí)，主站可以在兩條通道間選擇性獲取。

（2）在微機(jī)保護(hù)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)過程中，可以選擇監(jiān)控與保護(hù)作用一體化的方式從而做到減少資金的投入。保護(hù)環(huán)節(jié)的具體措施可以采用在35kV和10kV的相關(guān)電路上進(jìn)行速斷設(shè)置以及欠壓、過壓、過流保護(hù)。除此之外還要對(duì)負(fù)荷進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控和分析過程。通常情況下，在設(shè)計(jì)過程中還會(huì)將復(fù)歸保護(hù)和投停保護(hù)設(shè)定在遠(yuǎn)程方面，這樣能夠做到出現(xiàn)故障時(shí)及時(shí)錄入相關(guān)數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)故障的遠(yuǎn)程查詢、遠(yuǎn)程維護(hù)和遠(yuǎn)程維修等工作。在設(shè)計(jì)微機(jī)保護(hù)的過程中，要格外注意保護(hù)數(shù)據(jù)的收發(fā)端口，防止傳輸數(shù)據(jù)的過程中發(fā)生意外，保障穩(wěn)定、安全的數(shù)據(jù)傳遞。

（3）在電氣系統(tǒng)的監(jiān)控部分中，每個(gè)單元都含有串行接口RS232和422/485，這兩種接口都經(jīng)由光電隔離板。監(jiān)控部分在進(jìn)行遠(yuǎn)程信息傳遞和交流時(shí)，主要通過網(wǎng)卡以及調(diào)制解調(diào)器來實(shí)現(xiàn)。除此之外，監(jiān)控部分往往通過電能脈沖來收集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)和傳遞數(shù)據(jù)，當(dāng)遠(yuǎn)程出現(xiàn)報(bào)警信號(hào)時(shí)，它也能夠進(jìn)行獲取并做到實(shí)時(shí)分析和維修。整個(gè)系統(tǒng)具有清晰的操作界面，操作時(shí)候簡(jiǎn)便。

（4）該電氣系統(tǒng)采用撥號(hào)進(jìn)行連網(wǎng)，以及相關(guān)的遠(yuǎn)程交流功能和遠(yuǎn)程信息傳遞功能，從而能夠保障信息的準(zhǔn)確性和可靠性，還能夠有效的降低變電站設(shè)備的損耗和破壞。除此之外，對(duì)于信息傳遞存在延遲的現(xiàn)狀可以有效改觀，信息的傳遞更加快讀和安全。為防止設(shè)備遭雷擊，可以為設(shè)備設(shè)置防雷接地線，保護(hù)信號(hào)。

5 變電站操作中的注意事項(xiàng)

在變電站的日常使用時(shí)，要經(jīng)常備份監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和系統(tǒng)操作參數(shù)，這樣能夠有效的防止數(shù)據(jù)由于意外事故而丟失。并且要定期檢查和維修保養(yǎng)那些具有重要作用的機(jī)器設(shè)備，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并且及時(shí)處理。運(yùn)行系統(tǒng)有事會(huì)進(jìn)行更新，要及時(shí)予以關(guān)注，做好相關(guān)系統(tǒng)和軟件更新升級(jí)的準(zhǔn)備。工作人員要對(duì)遠(yuǎn)程系統(tǒng)保持高度的警惕性，防止由于意外情況而造成的遠(yuǎn)程系統(tǒng)中斷狀況。

6 結(jié)束語

由上文可知，35kV變電站在我國(guó)電力系統(tǒng)中的作用非常突出，在科技迅速發(fā)展、智能化和自動(dòng)化越來越普及的今天，只有做到變電站的自動(dòng)化和智能化，才能跟得上時(shí)代的步伐，順應(yīng)我國(guó)對(duì)于電能資源的更大需求，做到電力系統(tǒng)高效的運(yùn)行。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要注重考慮實(shí)際，結(jié)合我國(guó)實(shí)際情況做出具體的分析和對(duì)策，進(jìn)一步完善變電站的自動(dòng)化進(jìn)程。

[1]董璇芳.我國(guó)電力系統(tǒng)的發(fā)展與規(guī)劃[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2015（32）：34～35.

[2]張谷元，石修然，王龍海.35kV變電站的自動(dòng)化設(shè)計(jì)[J].硅谷，2012（22）：29～30.

[3]閆敏敏.農(nóng)網(wǎng)35kV變電站系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012（28）：45～46.

TM63

A

2095-2066（2016）34-0033-02

2016-11-24

陳 偉（1980-），男，助理工程師，本科，主要從事電力系統(tǒng)工作。