500kV變電站電氣一次部分及其監(jiān)控系統(tǒng)設計

李亞平

【摘要】電氣一次部分是高壓變電站系統(tǒng)的重要組成部分，其設計是否科學合理以及運行狀態(tài)直接關(guān)系到變電站整個電氣系統(tǒng)的功能。本文通過500kV變電站的電氣一次部分進行設計和研究，并探討了與該設計相關(guān)的監(jiān)控系統(tǒng)，通過調(diào)試和運行試驗，表明該監(jiān)控系統(tǒng)能夠有效地控制一次部分設備的狀態(tài)和相關(guān)參數(shù)，有助于維持系統(tǒng)穩(wěn)定運行，為變電站智能化和自動化提供了可靠的經(jīng)驗借鑒。

【關(guān)鍵詞】變電站；500kV；電氣一次部分；監(jiān)控系統(tǒng)；設計

在國家不經(jīng)濟建設不斷取得新發(fā)展、新突破的同時，與經(jīng)濟建設相關(guān)的能源問題開始受到人們的廣泛關(guān)注。能源是經(jīng)濟建設的重要支持，但是在能源需求不斷增加的情況下，輸變電工程中的電壓等級處于不斷變化狀態(tài)，而且電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日趨復雜化，實施傳遞的信息量呈現(xiàn)出不斷增加的趨勢，對電網(wǎng)系統(tǒng)設計提出了更高的要求。

一、電氣一次部分和監(jiān)控系統(tǒng)設計的重要性

電氣一次部分的設計涉及到電氣主接線等重點設計內(nèi)容，而電氣主接線的形式對變電站及其電力系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性、靈活性和建設經(jīng)濟性均有著重要的影響，與此同時，電氣主接線的形式?jīng)Q定了電氣設備型號、相關(guān)的繼電保護裝置以及控制方式的選擇，因此，需對主接線形式進行合理規(guī)劃和設計，以提高電氣一次部分設計的科學性。

變電站監(jiān)控系統(tǒng)主要負責收集變電站系統(tǒng)中的各項數(shù)據(jù)，并對設備運行情況進行監(jiān)控，是排除系統(tǒng)故障和問題的重要途徑，對于保障電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運行有著重要意義。

二、變電站的電氣一次部分設計方案

本文將500kV變電站作為案例，提出了關(guān)于電氣一次部分的設計方案及對應的監(jiān)控系統(tǒng)。本研究選取的某500kV變電站屬于樞紐性超高壓變電站，主要包括500kV的進線共4回和8回110kV的饋出線。其中2回距負荷端40km，2回距負荷端50km，2回距負荷端60km，另有2回距負荷端70km。同時，設置主變單臺共計四臺（規(guī)格：4*370MVA）。在設計系統(tǒng)時，考慮無窮大作為基準。

（一）主接線的設計

主接線指的是通過連接高壓電器而形成的分配、接受電能的電路，是變電站中電氣部分的主體。其設計對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性和繼、配電裝置、控制方式等均有影響，在實際設計工作中，要以靈活調(diào)度、穩(wěn)定可靠、方便檢修、經(jīng)濟可持續(xù)為標準，綜合各方面要素得出科學合理的設計方案，下面就2/3式斷路器接線的設計方案進行探討。

該種接線設計方案是于每3個斷路器間引出兩回回路，將其作為該電網(wǎng)系統(tǒng)的母線主接線，具有如下具體優(yōu)劣勢：優(yōu)勢方面，能夠?qū)崿F(xiàn)靈活的運行調(diào)度，當其處于正常運行狀態(tài)時，全部斷路器和母線之間能夠構(gòu)成多路環(huán)狀供電。每一回回路都有兩臺斷路器提供電能，若母線出現(xiàn)故障，其他回路都不受影響，能夠繼續(xù)正常運行。若有一組母線出現(xiàn)停支情況，其他回路無需切換，在檢修任意一臺斷路器時，其他回路依然能夠在原接線系統(tǒng)中正常運行，無需切換。劣勢方面，主要體現(xiàn)在該種接線設計需投入較多的設備，如電流互感器、斷路器等，其保護接線工作十分復雜。

（二）主變壓器容量的選擇

為了確保電氣一次部分的設計能夠順利落實，需要選擇對應的主變壓器。一般情況下，主變壓器容量較大，容易增加變壓器空載損耗，容易造成過多損耗，不符合能源節(jié)約的要求；而變壓器容量過小，則無法保證電力負荷，也不能適應如今不斷增長的電力負荷要求?；谏鲜龇治?，在選擇變電站主變壓器時，需將長期使用情況下其電力負荷的預期增長情況納入考核標準中，還要充分考慮到一旦有1臺主變壓器故障時，有無其他供正常使用的主變壓器（電能負荷達成其6～7成）。因為500kV變電站屬于樞紐性超高壓變電站，其主變壓器容量的選擇應保證在370MVA左右，變壓器型號考慮SFPZ500/370000。

三、500kV變電站監(jiān)控系統(tǒng)的設計和規(guī)劃

變電站的長期穩(wěn)定運行往往離不開一個科學的、全面的監(jiān)控系統(tǒng)，針對500kV的變電站，其在建設監(jiān)控系統(tǒng)時，需考慮應用高性能通訊技術(shù)和信息化技術(shù)，以實現(xiàn)在線控制和全面監(jiān)督，及時獲取電氣一次部分體系中電氣設備的實際運行信息和相關(guān)數(shù)據(jù)，并將分析結(jié)果及時反饋給監(jiān)控系統(tǒng)終端。

在該500kv變電站監(jiān)控系統(tǒng)中，主要包含三層結(jié)構(gòu)。首先，第一層設計中包含上位機，作為監(jiān)控系統(tǒng)整體的中心，主要由計算機、組態(tài)軟件組成。其次，第二層設計主要是PLC，主要分布在監(jiān)控系統(tǒng)控制室中，屬于軟冗余。最后，第三層設計包括主要的控制電氣設備，如隔離開關(guān)和斷路器等，能夠?qū)﹄娏骱碗妷旱染唧w參數(shù)進行監(jiān)督和控制。除了PLC是通過以太網(wǎng)進行連接以外，其余主控制計算機均通過普通網(wǎng)卡與以太網(wǎng)相連，從而與控制系統(tǒng)構(gòu)成了一個相對完整的通信體系，能夠?qū)崿F(xiàn)實時通信和切換。

四、小結(jié)

通過將該變電站的電氣一次部分和監(jiān)控系統(tǒng)投入調(diào)試和運行試驗，證實了該電氣一次部分設計能夠維持電網(wǎng)系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行，當母線故障時，其他回路仍不受影響而正常運行，且在使用斷路器檢修過程中不涉及到回路切換處理，檢修十分方便，同時該監(jiān)控系統(tǒng)能夠滿足設備運行監(jiān)測和隱患排查的需求，在很大程度上提高了該變電站的自動化程度。

參考文獻

[1]覃予春.35kV變電站電氣一次部分設計技術(shù)分析[J].科學之友，2010，14：4-15.

[2]白鑫龍.500kV變電站電氣一次部分及其監(jiān)控系統(tǒng)設計[J].甘肅科技，2010，20：67-70.

[3]劉應勝，于洋重.500kV變電站電氣一次部分及監(jiān)控系統(tǒng)設計[J].廣東科技，2012，15：70+68.