淺析35kV變電所綜合自動化係統的設計方案

簡婷

韦德1946网址 上海嘉定 201801

 

摘要：35kV變電所綜合自動化係統主要為(wei) 無人值班形式，其設計應服從(cong) 電網調度自動化的總體(ti) 設計，其配置、功能包括設備的布置應滿足電網、、經濟運行以及信息分層傳(chuan) 輸、資源共享的原則。本文對35kV變電所微機保護及綜合自動化係統設計進行了闡述。

關(guan) 鍵詞：變電所；微機保護；綜合自動化係設計

0引言

       變電站自動化係統作為(wei) 電網調度自動化的一個(ge) 子係統，應服從(cong) 電網調度自動化的總體(ti) 設計。根據各方麵的考證，我們(men) 先擬訂這裏的二次係統設計基本情況如下：電氣二次設備室內(nei) 布置主變壓器保護櫃、交流櫃、直流櫃、通信機櫃、通信電源及匯控櫃等。

       二次凹路監控、保護、測量均采用DC220V和AC100V／5A。35kV側(ce) 不設電壓互感器，35kV橋斷路器備自投電壓取自lOkV母線。

10kV係統應無電源線。

       各元件就地測量表計均采用測控或保護裝置所帶顯示功能，不再另設表計。其中電能計量僅(jin) 為(wei) 內(nei) 部考核使用，計費電能汁量應另行設計安裝。

       35kV和10kV斷路器與(yu) 隔離開關(guan) 之間防誤操作利用開關(guan) 櫃本身的機械五防閉鎖裝置，故不再另設閉鎖措施。

      變電所的綜合自動化係統是將變電所的繼電保護裝置、控製裝置、測量裝置、信號裝置綜合為(wei) 一體(ti) ，以全微機化的新型二次設備替代機電式的二次設備，用不同的模塊化軟件實現機電式二次設備的功能，

用計算機局部網絡通信替代大量信號電纜的連接，通過人機接口設備，實現變電所的綜合自動化管理、監視、控製及打印記錄等所有功能。

與(yu) 常規變配電所的二次係統相比，變配電所綜合自動化係統具有下列優(you) 點：

     (1)功能綜合化

     (2)操作監視屏幕化

     (3)結構微機化

     (4)運行管理智能化

      在本次設計中變電所綜合自動化的監測和保護裝置采用分布式的微機遠動終端，具有遙測、遙信、遙控、遙調等功能，安裝在各個(ge) 間隔單元內(nei) 。所有信息經微機匯控單元，發送至控製端以實現遠方控製端對本變電所的遠方監控，所內(nei) 不設當地微機操作界麵，留有當地監控接口。

      在我們(men) 這裏說到微機保護提到目前一種先進的自動控製係統即SCADA係統，該係統的中文即為(wei) 配電網監視控製和數據采集係統，我們(men) 可以看到配電網SCADA係統包括進線監視，lOkV變電所自動化(SA)，饋線自動化(FA)，變壓器巡檢與(yu) 無功補償(chang) 。其中進線監視是指對配電網進線變電站的開關(guan) 位置，母線電壓，線路電流，有功和無功功率以及電量的監視。饋線自動化(FA)是指在正常情況下，遠方實時監視饋線分段開關(guan) 與(yu) 聯絡開關(guan) 的狀態和饋線電壓、電流的情況，而且能完成線路開關(guan) 的遠方合閘和分閘操作，在發生故障時獲取故障記錄，並自動判別和隔離饋線故障區段以及恢複對非故障區域供電。變壓器巡檢是指對配電網中變壓器、箱式變的參數遠方監視。無功補償(chang) 是指對補償(chang) 電容器的自動投切和遠方投切等。

      從(cong) 各種資料我們(men) 可以看出利用計算機係統(微處理器)采集和處理來自電力係統運行過程中的數據，並通過數值計算迅速而準確判斷係統中發生故障的範圍，經過嚴(yan) 密邏輯過程後有選擇性地執行跳閘等命

令。這種基於(yu) 計算機係統的繼電保護裝置，就是微機保護。

微機保護具有以下優(you) 點：

     (1)有強的綜合分析與(yu) 判斷能力，自動識別，排除幹擾，可靠性高。

     (2)微機保護的特性主要是由軟件決(jue) 定的，具有較大，保護性能的選擇和調試方便。

     (3)具有較完善的通信功能，便於(yu) 構成綜合自動化係統，提高係統運行的自動化水平。

     我們(men) 這裏由於(yu) 是35kV總降壓變電所設計，而且涉及到的都為(wei) 一、二級負荷，因此考慮起見，我們(men) 這裏需要增設備用電源自動投切裝置(以下簡稱備自投)。

     在要求供電可靠性較高的變配電所中，通常設有兩(liang) 路及以上的電源進線。如果裝設備用電源自動投入裝置(APD)，則當T作電源線路突然斷電時，在APD作用下，自動將T作電源斷開，將備用電源投入

運行，從(cong) 而大大提高供電可靠性，保證對用戶的不間斷供電。

     對備用電源自動投入裝置的基本要求：

    (1)不論什麽(me) 原因失去丁作電源，APD都能迅速起動並投入備用電源；

    (2)在T作電源確已斷開、而備用電源電壓也正常時，才允許投入備用電源；

    (3)APD應隻動作一次，以免將備用電源重複投入性故障回路中；

   (4)當電壓互感器二次回路斷線時，APD不應誤動作。

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。

3.3係統結構

3.4係統功能

3.4.1 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。

 

3.4.2 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。

 

3.4.3 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。

 

3.4.4 用戶權限管理

     係統設置了用戶權限管理功能，通過用戶權限管理能夠防止未經授權的操作係統可以定義(yi) 不同操作權限的權限組（如管理員、維護員、值班員組等），在每個(ge) 權限組裏添加用戶名和密碼，為(wei) 係統運行、維護、管理提供可靠的保障。

 

     在變電所綜合自動化設計中，微機保護自然要作為(wei) 討論，在我們(men) 這裏微機保護的保護內(nei) 容又表現為(wei) 變壓器的微機保護，可以總結為(wei) 以下幾點：變樂(le) 器差動保護、後備保護、瓦斯保護、過電流保護、溫度保護、備自投保護，彈簧未儲(chu) 能、斷路器分合閘等等。

[1]餘(yu) 程.35kV變電所微機保護及綜合自動化係統設計．

[2]黃夫平.對現代35kV變電站係統主設計的探討[J].廣東(dong) 科技.2012(03)

[3]謝玉蘭(lan) .結合實例淺談變電所綜合自動化係統設計[J].西南民族大學學報(自然科學版).2010(02)

[4]安科瑞企業(ye) 微電網設計與(yu) 應用手冊(ce) 2022.05版．

作者介紹：

       簡婷，女，現任職於(yu) 韦德1946网址，主要研究變電站綜合自動化係統、電力監控係統解決(jue) 方案，