110KV變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)和功能

盧建兵

蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院 730021

110KV變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)和功能

盧建兵

蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院 730021

計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展使變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)，變電站綜合自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)了變電站設(shè)計(jì)安裝、調(diào)試和運(yùn)行、維護(hù)、管理等各個(gè)方面巨大變革，本文結(jié)合某110KV變電站的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對(duì)于變電站綜合自動(dòng)化的系統(tǒng)的功能和發(fā)展進(jìn)行了分析。

110kV變電站；變電站綜合自動(dòng)化；電磁干擾；通信

變電站綜合自動(dòng)化是將變電站的二次設(shè)備經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)變電站的設(shè)備和線路自動(dòng)控制和微機(jī)保護(hù)以及綜合自動(dòng)化功能。變電站自動(dòng)化系統(tǒng)在本質(zhì)上是一個(gè)分層分布式控制系統(tǒng)，包含多個(gè)子系統(tǒng)，各個(gè)子系統(tǒng)中還包含多個(gè)智能模塊。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)有著獨(dú)特的優(yōu)越性，主要表現(xiàn)為，在線運(yùn)行的可靠性高；供電質(zhì)量高；專業(yè)綜合，易于發(fā)現(xiàn)隱患，處理事故恢復(fù)供電快；減少控制電纜，縮小占地面積；維護(hù)調(diào)試方便；實(shí)現(xiàn)了無人值班看守，保證了變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)全面代替了常規(guī)二次設(shè)備，以計(jì)算機(jī)為核心樞紐，結(jié)合現(xiàn)場總線技術(shù)，利用先進(jìn)的通信和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，系統(tǒng)不但有著良好的抗干擾能力，還有著良好的擴(kuò)展性，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享，統(tǒng)一操作和統(tǒng)一管理。并且有著功能綜合化，分層分布式、微機(jī)化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，測量顯示數(shù)字化，操作監(jiān)視屏幕化，運(yùn)行智能管理化，通信手段多元化的特點(diǎn)。自從上個(gè)世紀(jì)70年代日本研制出第一個(gè)綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)以后，已經(jīng)得到了非常普遍的應(yīng)用。

1 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

1.1 變電站概況

設(shè)有110KV總降變一座，建有63MVA三相雙卷自冷有載調(diào)壓變壓器3臺(tái)，電壓變比為115/10.5 kV。110kV線路進(jìn)線共有3回，10kV為單母線四分段接線形式，出線共42回。并且設(shè)有無功補(bǔ)償裝置。

1.2 設(shè)計(jì)目標(biāo)

依照無人值守綜合自動(dòng)化變電站設(shè)計(jì)，完成遠(yuǎn)動(dòng)與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)整體化設(shè)計(jì)，信息傳輸和通道設(shè)計(jì)，建成后擬實(shí)現(xiàn)監(jiān)控；電壓、無功綜合控制；低頻減負(fù)荷控制等功能。

1.3 設(shè)計(jì)原則

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)要全面代替常規(guī)的二次設(shè)備；

要保持設(shè)備接口的兼容性設(shè)計(jì)，遵循先進(jìn)、合理的通信標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議；

系統(tǒng)的功能和胚子一定要滿足無人值守的要求；

作為電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的子系統(tǒng)，一定要服從電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的總體設(shè)計(jì)；

要具備高可靠性和抗干擾能力；

系統(tǒng)應(yīng)有良好的擴(kuò)展性和適應(yīng)性；

系統(tǒng)應(yīng)有良好的標(biāo)準(zhǔn)化程度和開放性能；

系統(tǒng)應(yīng)該實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

1.4 設(shè)計(jì)方案

要根據(jù)《地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》的要求擬定遠(yuǎn)動(dòng)信息內(nèi)容，信息傳輸方式以電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)通道方式為主，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模擬通道為備用。本變電站電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)采用路由器組網(wǎng)，就近接入地區(qū)電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)。要根據(jù)相關(guān)規(guī)定建立二次系統(tǒng)安全防護(hù)體系，重點(diǎn)保護(hù)實(shí)時(shí)控制等關(guān)鍵業(yè)務(wù)，采用安全隔離設(shè)備有效保護(hù)各安全區(qū)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)。擬考慮使用貿(mào)易結(jié)算電量計(jì)量裝置，同時(shí)，用戶另配置1臺(tái)電能量信息采集與監(jiān)控終端。

（1）遠(yuǎn)動(dòng)與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

采用開放式分層分布結(jié)構(gòu)，包括站控層、間隔層以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備三個(gè)部分，采用以太單網(wǎng)連接結(jié)構(gòu)，合用I/O測控單元。擬采用Windos XP操作系統(tǒng)，IEC60870－5－104運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)協(xié)議和TCP／IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。站控層設(shè)備按變電站遠(yuǎn)景規(guī)模配置，間隔層設(shè)備按工程實(shí)際建設(shè)規(guī)模配置。

（2）電源

配置1臺(tái)逆變電源裝置以保證系統(tǒng)穩(wěn)定供電，采用站內(nèi)220V直流系統(tǒng)，采用110V直流電源經(jīng)兩套互為備用的DC/DC電源變換裝置為通信電源。

（3）GPS對(duì)時(shí)系統(tǒng)

配置獨(dú)立的GPS對(duì)時(shí)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)站內(nèi)系統(tǒng)和設(shè)備的時(shí)間同步，采用雙時(shí)鐘冗余配置，并且增加擴(kuò)展配置保證軟硬件對(duì)時(shí)。

（4）調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入設(shè)備

電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)采用路由器組網(wǎng)，就近接入地區(qū)電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)。

（5）二次系統(tǒng)安全防護(hù)裝置

配置有二次系統(tǒng)安全防護(hù)裝置一套，配置相應(yīng)IP認(rèn)證加密裝置，用以保證信息調(diào)度的實(shí)時(shí)性、安全性、可靠性。

（6）電能計(jì)量裝置的配置

采用用電壓互感器和電流互感進(jìn)行計(jì)量，電能表采用一表一盒的接線方式，并且在總降變安裝一套電能信息采集與監(jiān)控終端，還要符合電網(wǎng)負(fù)荷管理系統(tǒng)的相關(guān)要求。通信和傳輸方式以電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)為主，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直接傳送作為備用。

（7）計(jì)算機(jī)五防閉鎖功能

不獨(dú)立設(shè)置五防操作系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程操控來實(shí)現(xiàn)該功能。

2 設(shè)備選型和功能實(shí)現(xiàn)

2.1 設(shè)備選型

設(shè)備選型一定要選擇性能優(yōu)良、可靠性高的定型產(chǎn)品。

間隔層配置基本上為110kV線路進(jìn)線3回，配置三臺(tái)測控裝置，3臺(tái)主變配置3套主變測控裝置，配置2套公用信號(hào)測控裝置，10kV負(fù)荷出線共有42回，配置42臺(tái)10kV線路保護(hù)測控一體化裝置，配置4組電容器，配置2臺(tái)站用變兼接地，配置6塊電能表就地分散布置在各開關(guān)柜上。

站控層遠(yuǎn)動(dòng)終端配置1面遠(yuǎn)動(dòng)屏柜，包括2臺(tái)通信服務(wù)器，1臺(tái)規(guī)約轉(zhuǎn)換器。監(jiān)控系統(tǒng)為Windows XP，一定配置高性能主機(jī)，系統(tǒng)共配置3臺(tái)主機(jī)，均為當(dāng)前I7主流配置。

網(wǎng)絡(luò)配置有48口一個(gè)和24口交換機(jī)3個(gè)，選用的也都是高性能的交換機(jī)。

此外還配有電能量信息采集與監(jiān)控終端，GPS-01A同步衛(wèi)星系，1套調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備和1套二次系統(tǒng)安全防護(hù)裝置。

2.2 功能實(shí)現(xiàn)

該系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了包括通信功能和系統(tǒng)功能在內(nèi)的自動(dòng)化控制和管理功能，實(shí)現(xiàn)了變電站設(shè)計(jì)安裝、調(diào)試和運(yùn)行、維護(hù)、管理等全面的自動(dòng)化功能，基本上達(dá)到了變電站設(shè)計(jì)的要求。

3 關(guān)于防電磁干擾

變電站自動(dòng)化系統(tǒng)都是弱電系統(tǒng)，在強(qiáng)大電磁干擾下產(chǎn)生的電磁信號(hào)會(huì)通過電磁耦合進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)部，造成很嚴(yán)重的后果，影響到系統(tǒng)的可靠性。

對(duì)于電磁干擾所帶來的問題，本變電站采用電磁兼容技術(shù)，整體上提高系統(tǒng)的抗干擾水平，在裝置中選用高性能的元件，采用先進(jìn)的制造工藝、屏蔽以及隔離技術(shù)，從而減少出現(xiàn)故障和錯(cuò)誤的概率，并且利用微機(jī)的自動(dòng)檢測技術(shù)來實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，在出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)自動(dòng)閉鎖裝置并及時(shí)報(bào)警，防止裝置誤動(dòng)。一般來說具體上采用屏蔽、接地、隔離措施來處置。

4 結(jié)論

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)場總技術(shù)、集成電路技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展和變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的不斷升級(jí)，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)正在向著智能化、二次設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，未來數(shù)字化變電站將會(huì)成為現(xiàn)實(shí)。

[1]孟祥忠，王博.電力系統(tǒng)自動(dòng)化[M].北京：中國林業(yè)出版社，北京大學(xué)出版社，2006.

[2]李葦.220kV無人值班變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案探討[J].電力勘測設(shè)計(jì)，2003，2：70～73.

[3]李國厚.變電站自動(dòng)化的功能設(shè)計(jì)原則[J].繼電器，2002，30(1)：30～33.

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盧建兵，男，漢族，1968年出生，甘肅白銀人，西北師范大學(xué)教育碩士畢業(yè)，副教授，研究方向：電工技術(shù)、電子技術(shù)。）