110kV綜合自動化變電站的電氣二次設(shè)計問題研究

康麗嫚

摘 要：如何科學(xué)、合理地設(shè)計繼電保護(hù)，跳、合閘操作，同期并列和遠(yuǎn)程通信等，已成為變電站二次設(shè)計的關(guān)鍵。從110 kV綜合自動化變電站的實(shí)際情況出發(fā)，對電氣二次設(shè)計展開了深入研究。

關(guān)鍵詞：綜合自動化變電站；電氣二次設(shè)計；遠(yuǎn)程通信；電力系統(tǒng)

中圖分類號：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.02.152

目前，變電站的二次電氣系統(tǒng)已經(jīng)由以傳統(tǒng)的單向功能為主的設(shè)計模式轉(zhuǎn)變?yōu)榉?wù)、互動面向?qū)ο蟮脑O(shè)計模式。對于變電系統(tǒng)而言，其不只關(guān)注系統(tǒng)中的某個參數(shù)或某個設(shè)備，還會考慮整個系統(tǒng)的綜合性能，從而保證變電系統(tǒng)運(yùn)行的綜合平穩(wěn)性和可靠性。因此，電氣二次設(shè)計作為變電系統(tǒng)設(shè)計的重要組成部分，在眾多的設(shè)計環(huán)節(jié)中，應(yīng)兼顧局部與整體的統(tǒng)一性，從全局出發(fā)，注重各個子系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)性，從而保證整體的可持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

1 繼電保護(hù)設(shè)計

繼電保護(hù)作為整個變電系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)計，在電力系統(tǒng)的平穩(wěn)、高效運(yùn)行中發(fā)揮著極為重要的作用。繼電保護(hù)應(yīng)在變電系統(tǒng)軟、硬件發(fā)生故障時，具有保障電力正常供應(yīng)的功能，該系統(tǒng)應(yīng)獨(dú)立于監(jiān)控系統(tǒng)存在。在設(shè)計工作中，對于變壓器、線路、母線、電容器、接地線等，都需要配備相關(guān)的測控裝置工作，從而對各個間隔層的電壓、電流數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、分析和處理，且其內(nèi)部CPU的邏輯判斷能有效完成對各個間隔層的保護(hù)。對于電氣二次設(shè)計而言，應(yīng)注重考慮電氣一次設(shè)備需要配備的保護(hù)功能類型，從而選擇合適的保護(hù)測控裝置的型號，CT和PT的精度等級、容量等。

2 跳、合閘操作設(shè)計

綜合自動化系統(tǒng)可遠(yuǎn)方遙控變電站系統(tǒng)中斷路器、接地刀閘和隔離開關(guān)等，因此，該部分設(shè)計的關(guān)鍵在于如何對操作機(jī)構(gòu)進(jìn)行有效設(shè)計，從而使自動化系統(tǒng)所發(fā)出的跳、合閘弱電信號與跳、合閘線圈強(qiáng)電回路的電平轉(zhuǎn)換。此外，還應(yīng)保證斷路器的獨(dú)立性，并有效確保保護(hù)裝置與跳、合閘回路的連接。

對于地刀而言，需要除去主變中性點(diǎn)地刀，并進(jìn)行相關(guān)的遙控操作設(shè)計，其他部分不需要進(jìn)行相關(guān)的遙控設(shè)計。對于隔離開關(guān)的操作，常由測控裝置發(fā)出跳、合閘信號到隔離開關(guān)的操作機(jī)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的有效運(yùn)轉(zhuǎn)。

3 同期并列設(shè)計

同期并列設(shè)計一般用于110 kV線路斷路器、110 kV旁路斷路器和110 kV側(cè)路斷路器等裝置，能實(shí)時、同步地檢測斷路器兩側(cè)的電壓幅值、相位、頻率，并發(fā)出同期合閘啟動或閉鎖信號。采用該部分設(shè)計可滿足正常運(yùn)行下的同期運(yùn)行，還可滿足在變電系統(tǒng)發(fā)生事故時的同期運(yùn)行。同期方式分為集中式和分布式手動準(zhǔn)同期。通常情況下，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、遠(yuǎn)東主站退出運(yùn)行程序后，可采用后臺監(jiān)控計算機(jī)手動準(zhǔn)同期的方式。上述設(shè)計各元件能同期并列操作，且工作人員能在各自的中央信號屏處手動操作。此外，在電氣二次設(shè)計中，還需要對此功能加以完善，注重對手動操作、遙控操作、實(shí)現(xiàn)方式的有機(jī)設(shè)計。

4 遠(yuǎn)程通信設(shè)計

應(yīng)將變電站中各類設(shè)備、元件的有關(guān)數(shù)據(jù)通過信息傳輸通道發(fā)送至設(shè)備的運(yùn)行管理單位。其中，主要包括設(shè)備正常運(yùn)行和故障狀態(tài)時的信息，為調(diào)度中心的工作人員提供數(shù)據(jù)，從而為變電站系統(tǒng)的高效、安全、平穩(wěn)運(yùn)行提供有效的數(shù)據(jù)支持。此外，還應(yīng)實(shí)現(xiàn)四遙，遠(yuǎn)方修改、整定保護(hù)值，故障錄播，測距信號的遠(yuǎn)傳等。

變電站自動化系統(tǒng)能與調(diào)度中心對時或采同衛(wèi)星通信裝置進(jìn)行GPS對時。在變電站的二次設(shè)計中，需要綜合考慮通信通道的選擇是否同步、通信協(xié)議的選擇是否正確等；在電源方面的設(shè)計中，應(yīng)與監(jiān)控系統(tǒng)保持一致，實(shí)現(xiàn)不間斷供電。

5 防誤閉鎖設(shè)計

在防誤閉鎖設(shè)計中，應(yīng)關(guān)注可能引發(fā)誤操作的高壓設(shè)備。通常而言，防誤閉鎖可分為微機(jī)防誤閉鎖、電氣防誤閉鎖。前者通過設(shè)計相關(guān)軟件可編寫斷路器、隔離開關(guān)等的程序，并采集數(shù)據(jù)，形成“五防”閉鎖規(guī)則庫，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化應(yīng)用；后者通過現(xiàn)場的電氣連鎖技術(shù)實(shí)現(xiàn)，需要采取硬接線的方式，整個設(shè)計過程具有一定的復(fù)雜性，后期維護(hù)難度大、穩(wěn)定性差。由此可見，采用微機(jī)防誤閉鎖方式更加安全、可靠，具有簡單、便捷的特點(diǎn)。在防誤閉鎖的設(shè)計中，還可采用嵌套的方式，并將此功能與后臺監(jiān)控軟件相融合，進(jìn)而取代獨(dú)立的微機(jī)防誤閉鎖，可降低造價成本。

6 備自投設(shè)計

對于110 kV綜合自動化變電站而言，可采取的自投方式有以下2種：①母聯(lián)分段供電方式。該方案的關(guān)鍵在于，在分段開關(guān)處于斷開的狀態(tài)下，通過工作電源向設(shè)備供電。因此，在整個供電系統(tǒng)中，兩電源處于備用狀態(tài)。②雙進(jìn)線向單母線供電方式。在實(shí)際運(yùn)用過程中，通常將母聯(lián)分段供電方式稱為暗備用方式，將雙進(jìn)線向單母線供電方式稱為明備用方式。對于110 kV電壓等級變電站而言，需要綜合考慮系統(tǒng)自動化運(yùn)行的特點(diǎn)，結(jié)合電壓、電流、斷路器備自投等多種因素綜合考量。此外，還應(yīng)選用合適的備自投裝置，并合理設(shè)計PT、CT與斷路器輔助結(jié)點(diǎn)電纜的連接方式。

7 SOE與事故追憶

應(yīng)對事故進(jìn)行后續(xù)分析，查找事故原因，從而為故障預(yù)防提供依據(jù)。SOE可記錄故障前、后遙信的變化狀況，并有效判斷開關(guān)動作的時序；事故追憶可記錄事故前、后重要模擬量的變化情況，從而為管理層提供更加完備的信息數(shù)據(jù)。在綜合自動化系統(tǒng)中，二者功能的實(shí)現(xiàn)都是由保護(hù)、測控裝置完成后，通過通信網(wǎng)絡(luò)上傳至調(diào)度端或監(jiān)控系統(tǒng)的后臺機(jī)完成的。在變電站的二次設(shè)計中，不需要著重考慮電氣方面的連接，應(yīng)注重所有保護(hù)測控裝置GPS的一致性。

8 自動化系統(tǒng)與電氣二次設(shè)計的聯(lián)系

變電站的綜合自動化設(shè)計對計算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)和通信技術(shù)進(jìn)行了綜合運(yùn)用，保障了變電系統(tǒng)對各項(xiàng)電氣設(shè)備的有效監(jiān)測，從而在管理層中達(dá)到了數(shù)據(jù)交換、共享的目的。對變電站系統(tǒng)中的各項(xiàng)設(shè)備、元件的運(yùn)行狀況進(jìn)行有效監(jiān)視，對保障變電系統(tǒng)的高效、平穩(wěn)運(yùn)行有重要作用。變電綜合自動化系統(tǒng)可視為電氣二次設(shè)備中的重要組成部分，為電氣一次設(shè)備提供了更高水平的保障。變電站二次設(shè)備具有繼電保護(hù)、四搖、防誤閉鎖等功能。在變電站綜合自動化系統(tǒng)和變電站二次部分功能實(shí)現(xiàn)的過程中，兩者發(fā)揮的作用具有較大的差異性。

9 結(jié)束語

在110 kV綜合自動化變電站電氣二次設(shè)計中，應(yīng)保證變電系統(tǒng)的整體性，綜合分析自動化系統(tǒng)的功能，考慮電氣二次部分的運(yùn)行環(huán)節(jié)，從而避免重復(fù)投資，提升二次設(shè)計的效率。這對實(shí)現(xiàn)變電系統(tǒng)的自動化、智能化有重要意義。

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〔編輯：張思楠〕