淺析35kV變電站綜合自動化係統在農網中的應用方案

簡婷

韦德1946网址 上海嘉定 201801

 

摘要：本文主要介紹的是農(nong) 網35kV變電站的自動化設計問題。

關(guan) 鍵詞：農(nong) 網35kV變電站設計

0引言

      隨著我國經濟建設的發展，農(nong) 村電網建設也得到了快速的發展對於(yu) 農(nong) 網35ky變電站實行綜合自動化及無人值班已成為(wei) 縣級電網自動化發展的方向。

      國家電網公司《農(nong) 村電網建設與(yu) 改造技術原則》第4章“35kV輸變電工程"和“35~110kV變電所設計規範"中規定的35kV變電站設計原則如下：

     (1)針對農(nong) 村用電負荷分散、供電可靠性相對較低的特點以及節約用地的原則，從(cong) 控製規模入手，采用先進設備，以減少一次性投入和長期運行費用考慮，應推廣使用保護、測量和控製設計，采用分層分布式結構，組屏式或就地分散安裝式變電站綜合自動化設計方案；

     (2)考慮到供電質量與(yu) 供電可靠性、設計成無人值班變電站；

     (3)預測10年負荷發展需求，主變至少按兩(liang) 台考慮，選用低損耗、節能型調壓變壓器；

     (4)考慮到變電站設備滲油問題，在設備選型方麵，優(you) 先選用先進國產(chan) 和進口設備，以提高供電可靠性降低運行費用。

    (1)電氣主接線35kV母線采用單母線運行方式，一進一出兩(liang) 條35kV線路組成，進線側(ce) 不加保護，出線側(ce) 設線路保護，10kV母線采用單母分段等形式，6回10kV出線。

電氣設備主變壓器設主變1#、主變2#，先將1#變選低耗、節能有載調壓變壓器；35kV進出線均配置獨立式CT；35kV開關(guan) 和10kV開關(guan) 均采用SF6開關(guan) ,全站電容補償(chang) 按主變容量的10%考慮,分兩(liang) 組裝設,由10kV開關(guan) 控製。

     (2)直流係統采用和集控屏配套的整流設備，輸出電壓為(wei) 220V、24V分別作為(wei) 35kV及10kV控製保護電源，屏內(nei) 設儲(chu) 能電容作為(wei) 35kV及10kV開關(guan) 備用分合閘電源、同時配置UPS不間斷電源作為(wei) 備用電源。

     35kV變電站綜合自動化設計依據《縣級電網調度自動化功能規範》，采用集繼電保護、遠程控製、小電流接地選線，設備程序自檢測、診斷、事故及故障信號檢測等功能為(wei) 一體(ti) 的係統配置方式。

2.1自動化係統結構與(yu) 配置

     變電站自動化係統包括變電站測控保護係統和當地監控係統。測控保護係統完成綜合自動化功能，同時還通過通信完成與(yu) 當地監控係統、遠方調度主站、智能直流屏、智能電度表屏、微機“五防"係統及通信電源的信號傳(chuan) 送。變電站綜合自動化係統采用屏式結構，以通信為(wei) 核心，以總線形式把各功能單元聯成一個(ge) 完整係統。設置調試窗口，可備有後台機、GPS時鍾及與(yu) 交直流屏、智能電度表的通信接口以及微機防誤閉鎖係統。自動化係統裝置的電源由交流220V主供、直流220V備用，裝置本身具有交直流電源自動切換功能。

2.2自動化係統技術設計方案

2.2.1係統技術特點：

      (1)采用分層分布式結構，以電氣單元為(wei) 配置對象，進行分散、組合安裝。單元中采用雙CPU結構，保護與(yu) 測控功能相對獨立，測控及通信網故障不影響保護功能運行；

      (2)采用模塊化設計、使各裝置相對獨立，某一裝置故障不影響其他裝置運行:

      (3)保護、測控，簡化二次接線，減少PT、CT負載，節省投資、方便維護；

      (4)測量采用交流菜樣技術；

      (5)保護、測控交流電流回路分開接入，各測控保護裝置可手動控製並顯示斷路器位置；

      (6)全漢化屏幕液晶顯示測控保護信息，具有良好的人機界麵，可進行參數設置、實時數據顯示、本地遙控操作及信道監視等；

      (7)能進行遠程維護，實現遠方故障診斷、參數整定等。

2.2.2係統技術功能：

      具有繼電保護、控製、測量、數據遠傳(chuan) 、低周減載、同期操作、小電流接地選線、備用電源自投、電壓並列、計算分析及當地監控等功能，有較高的運行可靠性和較強的抗幹擾能力，能進行自診斷、自恢複、遠方診斷、故障錄波、防誤閉鎖、防火及防盜監控功能，可實現變電站無人值班。

2.2.3係統與(yu) 主站聯係：

      通過一點多址，光纖或音纜等通信方式組成主備兩(liang) 道接入調度端，數據由兩(liang) 條通道同時發送，主站選擇數據接收，拔通自動切換和故障報警。係統與(yu) 主站具有可靠完善的數據接口。

2.2.4係統監控設計：

      采用光電隔離板及驅動接口子係統，每個(ge) 單元都有一個(ge) 經光電隔離的串行通信RS232口和422/485接口，通過後台機的調製解調器、網卡與(yu) 遠方調度進行通信。整套係統具備“四遙"功能，能夠進行電能脈衝(chong) 采集、處理、遠傳(chuan) ，並能采集遠傳(chuan) 直流電源係統報警信號，具備完善的監控報警係統與(yu) 事故及故障信號檢測係統。良好的人機界麵，可使遠方調度直觀監視變電站運行情況，遙控、遙視操作方便。

 

2.2.5電量采集和設計：

      全部電量的測量采用交流采樣獲得，采樣元件為(wei) 電壓、電流傳(chuan) 感器，可測電壓、電流、無功功率、有功功率、功率因數及頻率等。

2.2.6信號單元箱的設計：

      每個(ge) 信號單元箱可輸入8個(ge) 模擬量、8個(ge) 遙信量、可自動記錄事故的時間、性質、動作值以及站內(nei) 喇叭、電警鈴的控製，可顯示變電站各種運行信息。

2.2.7微機保護的設計：

      考慮到節省投資，采用係統保護與(yu) 遠動監控係統合為(wei) 一屏，其中35kV、10kV線路采用帶時限過流和速斷保護，通過負荷定值，實現負荷監控；考慮到10kV母線電壓補償(chang) ，10kV電容器采用過壓、欠壓、過流保護；主變采用速斷、重瓦斯為(wei) 主保護，過負荷、輕瓦斯、過溫發信號為(wei) 後備保護。遠方投停保護與(yu) 遠方複歸保護動作信號，可進行故障記錄，實現遠方查詢、修改並下發保護定值。微機保護係統設有可靠的數據接口和通信規約，保證信息被主站接收。

2.2.8係統通信設計：

      係統通信主要完成各相關(guan) 裝置及主站間的數據采集的傳(chuan) 遞，是變電站綜合自動化的，包括人機對話、通信管理、數據庫管理、規約處理和係統檢測等功能，可進行現場控製和維護。

     (1)減輕值班人員的工作量，值班員定時抄表、計算電量、負荷率，點擊鼠標頃刻完成；

     (2)與(yu) 常規站相比，節省近一半投資，節約l/3占地麵積，建設工期縮短，節省了資金；

     (3)設備運行可靠檢修、維護方便，減輕了勞動強度，提高了工作效率；

4.1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。

4.2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。

4.3係統結構

4.4係統功能

4.4.1 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。

 

4.4.2 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) 事故跳閘到次數或開關(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。

 

4.4.3 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。

 

4.4.4 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。

 

 

     35kV變電站采用具有先進技術和完備功能的綜合自動化設計，不僅(jin) 在技術上追求，在設備選型上還要注重產(chan) 品質量以及良好的售後服務。

[1] 周順霞.農(nong) 網35kV 變電站的綜合自動化設計．

[2] 吳國威.數字化變電站中信息處理及網絡信息分析[J].繼電器,2007,(12).

[3] 周蓉.基於(yu) 強口令認證的變電站實時數據通信[J].中國電力教育,2008,(S1)

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

     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。