110KV變電站自動化新功能設(shè)計研究

王波　李芳芳　李靜　劉青　劉淑娜

摘要：變電站自動化技術(shù)應(yīng)用計算機技術(shù)、通信技術(shù)、檢測技術(shù)和控制技術(shù)等，將變壓器中傳統(tǒng)的繼電保護系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、調(diào)試系統(tǒng)、信號系統(tǒng)和運動系統(tǒng)等多個獨立的功能系統(tǒng)，經(jīng)濟化，組合為一套智能化的綜合系統(tǒng)。文章對110kV變電站自動化系統(tǒng)主體的變電站自動化系統(tǒng)設(shè)計進行了相關(guān)研究。

關(guān)鍵詞：110kV變電站；自動化系統(tǒng)；系統(tǒng)設(shè)計；繼電保護；信息采集；遠程通信

1原始資料分析

設(shè)計有關(guān)原始資料：

（1）變電站的類型：地方降壓變電站。

（2）電壓等級：110/35/10kV。

（3）負荷情況。

（4）系統(tǒng)情況：系統(tǒng)經(jīng)雙回路給變電站供電；系統(tǒng)110kV母線短路容量為2500MVA。

（5）電氣主接線。電氣主接線方案如圖1所示：

（6）變壓器及輸電線路型號SFS7-31500/110型三繞組無勵磁調(diào)壓電力變壓器。

2 110kV變電站自動化系統(tǒng)設(shè)計

2.1 變電站自動化系統(tǒng)的概念

常規(guī)變電所的二次系統(tǒng)主要由就地控制、繼電器、錄波裝置、遠動控制裝置組成。在實際應(yīng)用中，按照就地監(jiān)控、電保護、遠動、測量、錄波等功能組織，構(gòu)成錄波屏、控制屏、保護屏、中央信號屏等。

我國變電站自動化系統(tǒng)研究起步較晚，我國首個變電站自動化系統(tǒng)是由清華大學機電工程系設(shè)計，但由于受到投資和技術(shù)限制，當時并沒有大面積推廣和應(yīng)用。隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，20世紀90年代越來越多的單位和企業(yè)開始投入到變電站自動化系統(tǒng)的研究中，其中南瑞公司、申瑞公司都投入了大量資金針對變電站自動化系統(tǒng)進行了開發(fā)。隨著變電站自動化系統(tǒng)研究的深入，我國變電站自動化系統(tǒng)不論是技術(shù)上，還是理論上都逐漸完善。變電站自動化系統(tǒng)有效提高了變電站穩(wěn)定性和可靠性，提高了變電站運行效率，變電站自動化系統(tǒng)在不久的將來將成為變電站系統(tǒng)改革的主流方向和必然趨勢。變電站自動化系統(tǒng)通過利用計算機技術(shù)、通信技術(shù)對變電站所有設(shè)備運行情況進行監(jiān)測、控制、協(xié)調(diào)，以此保障變電站安全運行。變電站自動化系統(tǒng)有效降低了變電站的維護費用，提高了供電質(zhì)量。

2.2 變電站自動化系統(tǒng)設(shè)計原理與計劃

2.2.1 設(shè)計的原理。設(shè)計的基本理念是建立一個新型中央集中控制系統(tǒng)，從而實現(xiàn)自動化；同時在盡可能增強各項功能的基礎(chǔ)上降低設(shè)計成本。110kV變電站自動化系統(tǒng)設(shè)計配置及通訊網(wǎng)絡(luò)圖如圖2所示。

2.2.2 設(shè)計計劃。在對國內(nèi)110kV變電站分析的基礎(chǔ)上，對變電站自動化系統(tǒng)設(shè)計計劃如表1所示。

3 系統(tǒng)的功能設(shè)計

3.1 自動化系統(tǒng)的繼電保護功能

變電站自動化系統(tǒng)的繼電保護功能是變電站自動化系統(tǒng)的核心組成部分和關(guān)鍵技術(shù)。通過繼電保護功能能夠?qū)崿F(xiàn)對變電站繼電設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)控和保護。一旦變電站繼電設(shè)備運行狀態(tài)出現(xiàn)異常，繼電保護功能便會啟動保護機制。其中包括：發(fā)電機保護、變壓器保護、母線保護、電氣線路保護等。繼電保護功能降低了電力系統(tǒng)發(fā)生故障的可能，在故障發(fā)生時，能夠?qū)崿F(xiàn)最小范圍和最短時間，自動將故障點與設(shè)備進行隔離以及切除，消除隱患，保障供電正常。繼電保護功能的技術(shù)特點是具有選擇性、靈敏性、可靠性、速動性。選擇性指故障發(fā)生時能夠僅選擇將故障設(shè)備切除，不影響其他正常設(shè)備。速動性指以最快速度切除故障，縮短故障時間，降低設(shè)備損壞程度，及時穩(wěn)定設(shè)備運行。靈敏性指的是在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障或異常時，能夠快速啟動保護機制，并正確做出反應(yīng)動作?？煽啃灾傅氖抢^電保護功能具有安全性和信賴性，不會做出錯誤反應(yīng)，錯誤動作必然會給電力系統(tǒng)帶來危害，影響正常供電。

3.2 自動化系統(tǒng)的信息采集功能

變電站自動化系統(tǒng)的信息采集功能為變電站的后續(xù)管理和運營提供了科學依據(jù)和研究數(shù)據(jù)。通過信息采集功能能夠?qū)崟r掌控整個變電站的運行狀態(tài)和設(shè)備裝備，信息的傳遞通過遠程通信系統(tǒng)完成。變電站的有效管理離不開信息采集功能。但為了避免變電站自動化系統(tǒng)出現(xiàn)故障，導致采集到的信息失真，變電站運行時仍需留守人員，出現(xiàn)故障時，及時對自動化系統(tǒng)進行維護，并直接進行人工跳合閘，確保變電站的正常運行。

3.3 自動化系統(tǒng)的設(shè)備監(jiān)視及報警

3.3.1 具有報警功能。變電站自動化系統(tǒng)故障監(jiān)

測功能和報警功能在發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障時會發(fā)出警報，并將故障信息送達調(diào)度中心，調(diào)度中心便可利用反饋回的故障信息及時找到故障點，并對故障點進行必要的隔離與維護。

3.3.2 具有設(shè)備監(jiān)視功能。變電站自動化系統(tǒng)的

設(shè)備監(jiān)控功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對設(shè)備的自動監(jiān)控和控制保護，如：電氣線路監(jiān)視、母線監(jiān)視、變壓器監(jiān)視等。變電站自動化系統(tǒng)在對相關(guān)設(shè)備進行監(jiān)視時能夠自動生成監(jiān)視記錄，為后續(xù)維護提供依據(jù)。

3.4 具有數(shù)據(jù)處理及打印與人機接口及遠程通信功能

3.4.1 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理及打印功能。變電站自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理及打印功能，能夠根據(jù)變電站管理需要自動生成繼電保護和運行管理記錄存檔，其中包含了變電站的日報表、月報表等。在數(shù)據(jù)生產(chǎn)后打印站根據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)取需求將歷史數(shù)據(jù)進行顯示、打印及轉(zhuǎn)儲。

3.4.2 系統(tǒng)的人機接口功能。變電站自動化系統(tǒng)具有直觀的可視化操作界面，變電站管理人員可直觀的通過屏幕了解到整個變電站系統(tǒng)的運行狀況，并進行控制操作。

3.4.3 系統(tǒng)的遠程通信功能。變電站自動化系統(tǒng)的遠程通信功能實現(xiàn)了遠距離數(shù)據(jù)傳輸。利用遠程通信功能，能夠精確將變電站信號實時顯示，并反饋到控制中心，控制中心便可對變電站進行實時控制，遠程通信功能不僅提高了工作效率，更降低了人工成本。

4 結(jié)語

110kV變電站自動化系統(tǒng)建設(shè)對我國電力發(fā)展有著積極的促進作用，雖然目前我國對于110kV變電站自動化系統(tǒng)正處在研究階段，但隨著投資力度的加大及研究的不斷深入，不久的將來110kV變電站自動化系統(tǒng)將逐步成熟起來。變電站自動化系統(tǒng)將成為我國未來變電站發(fā)展的必然趨勢。本文通過對變電站自動化系統(tǒng)原理進行分析，提出了變電站自動化系統(tǒng)設(shè)計思路，并依據(jù)當前110kV變電站自動化系統(tǒng)的研究成果，對110kV變電站自動化系統(tǒng)功能進行了設(shè)計和分析。

參考文獻

[1] 陳小川.我國鐵路供電繼電保護與自動化[M].北京：中國鐵道出版社，2010.

[2] 張惠剛.淺談變電站綜合自動化原理與系統(tǒng)[M].北京：中國電力出版社，2004.