解析35kV變電站綜合自動化設計

陳 偉（國網(wǎng)四川省電力公司丹棱供電公司，四川眉山丹棱620200）

解析35kV變電站綜合自動化設計

陳 偉（國網(wǎng)四川省電力公司丹棱供電公司，四川眉山丹棱620200）

近些年來，隨著我國綜合國力迅猛發(fā)展，電力事業(yè)也隨著有了較大的突破和進步，現(xiàn)代電力系統(tǒng)更加要求可靠、穩(wěn)定、安全的性能.變電站在電力系統(tǒng)中具有非常重要的作用，在建設電力系統(tǒng)過程中變電站的設計備受重視。為此，電力系統(tǒng)的相關專業(yè)和工作人員對變電站的建設進行了全方位的自動化設計，從而使變電站能夠具有高質量的運行效果。本文以相關技術人員的設計為基礎，結合前人的總結以及自身的有關經(jīng)驗，對設計原則、設計過程做了簡要的分析，重點強調了在設計35kV變電站過程中所需要遵循的原則以及應該注意的問題。

變電站；自動化設計；設計原則

1 引言

變電站自動化技術伴隨著現(xiàn)代科學技術發(fā)展，尤其是網(wǎng)絡技術、計算機軟、硬件技術及超大規(guī)模集成電路技術的發(fā)展而不斷進步，自動化系統(tǒng)以按對象設計的全分層分布式為潮流，朝著二次設備功能集成化，一次設備智能數(shù)字化方向發(fā)展同時經(jīng)濟性和可靠性也是變電站自動化技術發(fā)展所要考慮的實際問題。標準的實施應用，電能質量監(jiān)測管理，一次設備的在線監(jiān)測，以及網(wǎng)絡安全技術，變電站綜合自動化將更多地融入當今流行的各種新觀念、新技術，其發(fā)展結果也使整個系統(tǒng)更加安全、高效、經(jīng)濟和可靠?？偟陌l(fā)展趨勢可從以下幾個不同角度來描述：

（1）系統(tǒng)總體結構向開放和全分散型發(fā)展。

（2）子站模塊設計向綜合化、多功能發(fā)展。

（3）通信媒介將更多地引入光纖。

（4）從專用設備到總體控制平臺，站內綜合管理向全開放式。

（5）從傳統(tǒng)控制方法向綜合智能方向發(fā)展。

（6）從單純的屏幕數(shù)據(jù)監(jiān)視到多媒體監(jiān)視。

2 35kV變電站自動化設計原則

目前，相關電力專家和工作人員主要是根據(jù)《縣級電網(wǎng)調度自動化功能規(guī)范》來進行35kV變電站的自動化設計與改造，從而盡可能使35kV變電站能夠實現(xiàn)控制事故信號、繼電保護、遠程控制、程序設備的診斷和自檢等功能同時實現(xiàn)安全運行的目的，進而實現(xiàn)電力系統(tǒng)綜合一體化配置和性能。在電力系統(tǒng)建設過程中，需要遵循相關的原則與標準。35kV變電站綜合自動化設計的原則具體體現(xiàn)在以下幾個方面：

在進行變電站設計時，相關的工作人員和專家首先要認清的基礎就是35kV變電站在工作時，具有需求較低的供電可靠性、比較分散的用電負荷、建設用地要盡可能節(jié)約。在設計時，切入點要明確，即嚴格把控變電站規(guī)模，變電站的設備的選擇要充分體現(xiàn)現(xiàn)代化和自動化，從而保證變電站能夠以較高的性價比長期穩(wěn)定的運行下去。與此同時，工作人員要盡可能的做到變電站相關測量、保護工作的同時性和一體化，從而更加便利的控制管理變電站系統(tǒng)。實現(xiàn)保護和測量工作的同時性和一體化的過程可以采用分散式、組屏式、分層分布種結構形式。

同時，在相關技術人員設計的過程中，要充分考慮變電站在未來幾年內對于負荷需求的變化，所以在采購設備時應該配備足夠的變壓器，并且還要注意變壓器的節(jié)能效果和性價比。同時，變電站的設計應該更多的考慮采用不用人員值班的運營形式，從而保證變電站的可靠性和良好的供電質量。另外，需要注意的是，變電站的設備通常都存在滲油問題，相關工作人員在配備設備時要充分考慮這個問題，做好比較，選擇高性價比設備。

3 35kV變電站自動化設計方案

3.1 系統(tǒng)結構

當?shù)乇O(jiān)控以及測控保護是35kV變電站自動化系統(tǒng)最主要的兩個方面，其中，測控保護系統(tǒng)能夠維持和保護整個電力系統(tǒng)進行自動化的工作開展，在其工作過程中會與通信系統(tǒng)產生合作關系，傳送電源信號、遠程信號、監(jiān)控工程信號等。而當?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)則主要負責傳遞和接受信號，從而實現(xiàn)實時、全方位的監(jiān)控變電站的自動化工作情況。

圖1

3.2系統(tǒng)配備

屏式結構為自動化電力系統(tǒng)的主要結構方式，電力系統(tǒng)運行的核心通常情況下都是通信系統(tǒng)。在電源方面，絕大多數(shù)情況下都是采用220V的交流電，同時配備220V的直流電防止意外情況的出現(xiàn)。連接系統(tǒng)中的功能單元時主要借助總線來進行，從而保證電力系統(tǒng)在工作過程中，能夠保持獨立與完整。除此之外，綜合自動化的電力系統(tǒng)中還有后臺機、GYS時鐘、智能電度表通信接口、調試窗口、防誤閉鎖系統(tǒng)、交流和直流屏等系統(tǒng)設備。

3.3 布設方案

（1）在35kV變電站的建造過程中，其結構的主要構成為分層分布，每個電氣單元作為系統(tǒng)的配置對象，而且需要工作人員格外注意的是，這些電氣單元都是雙CPU單元，相關的工作人員在組合與分散的安裝過程中要特別注意這一點。除此之外，變電站中的各項裝置的獨立設置通常采用模塊化方式，也就是說如果某一模塊裝置出現(xiàn)故障和問題，不會產生連帶的影響，對其他模塊的裝置沒有損害。

（2）電力系統(tǒng)中所具有的測控和保護功能在接入時，主要采取分開交流電回路的方式，整個過程中的狀態(tài)基本獨立，因而即使電力系統(tǒng)的測控網(wǎng)絡和通信網(wǎng)絡出現(xiàn)故障，其保護功能也不會受影響。并且在電氣系統(tǒng)工作時，相關工作人員還能夠通過人為手動方式操縱測控保護裝置，從而能夠分析出斷路器的位置。并且該系統(tǒng)的測控和保護功能的銜接也采用一體化的方式，從而省去了繁多的二次接線過程，電力系統(tǒng)的相應負載也大大減少。

圖2 分散（層）分布式系統(tǒng)結構

（3）這種電氣系統(tǒng)在采樣時采取交流采樣的方式，在屏幕技術上采取全漢化，可以清晰明了的收集測控保護信息，相關的工作人員也可以通過屏幕進行對數(shù)據(jù)準確的收集和分析，實時調整參數(shù)設置，遠程操控系統(tǒng)等，從而達到第一時間確定系統(tǒng)故障的目的，這大大方便了維護人員正定參數(shù)的工作。

（4）在設計電氣系統(tǒng)的過程中，設定的功能非常豐富，其主要具有的功能如以下所示：并列電壓功能、繼電保護功能、操作同期功能、控制測量功能、當?shù)乇O(jiān)控功能、遠程傳遞數(shù)據(jù)功能、低周減載功能、自主投切備用電源的功能等等，并且該系統(tǒng)的質量效果較高，具有非?？煽康男阅?，在工作時還能對外界干擾因素產生自身防護效果，例如抵抗錯誤閉鎖、電磁干擾、火災等不利影響因素，甚至還能夠在系統(tǒng)產生故障時，進行自主診斷并且做到自行糾錯，全面的做到35kV變電站的自動化作業(yè)。

4 變電站自動化系統(tǒng)設計內容

（1）系統(tǒng)通信是變電站中的核心中樞部分，能夠實現(xiàn)主站與變電站中各個部分的實時交流和信息傳遞，其設計過程包括的模塊有數(shù)據(jù)庫整理模塊、通信監(jiān)控模塊、系統(tǒng)監(jiān)測模塊、人機對話模塊等，其工作過程中也能夠實現(xiàn)現(xiàn)場的監(jiān)控以及保護作用。通過一點多址的方式進行系統(tǒng)和主站的連接，在設計過程中設置好主用以及備用的兩條穩(wěn)定可靠的端口接入。但在傳輸數(shù)據(jù)的過程中，并沒有主用和備用之分，兩條通道可以同時的進行數(shù)據(jù)傳遞，當數(shù)據(jù)傳輸?shù)街髡緯r，主站可以在兩條通道間選擇性獲取。

（2）在微機保護環(huán)節(jié)的設計過程中，可以選擇監(jiān)控與保護作用一體化的方式從而做到減少資金的投入。保護環(huán)節(jié)的具體措施可以采用在35kV和10kV的相關電路上進行速斷設置以及欠壓、過壓、過流保護。除此之外還要對負荷進行實時的監(jiān)控和分析過程。通常情況下，在設計過程中還會將復歸保護和投停保護設定在遠程方面，這樣能夠做到出現(xiàn)故障時及時錄入相關數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)故障的遠程查詢、遠程維護和遠程維修等工作。在設計微機保護的過程中，要格外注意保護數(shù)據(jù)的收發(fā)端口，防止傳輸數(shù)據(jù)的過程中發(fā)生意外，保障穩(wěn)定、安全的數(shù)據(jù)傳遞。

（3）在電氣系統(tǒng)的監(jiān)控部分中，每個單元都含有串行接口RS232和422/485，這兩種接口都經(jīng)由光電隔離板。監(jiān)控部分在進行遠程信息傳遞和交流時，主要通過網(wǎng)卡以及調制解調器來實現(xiàn)。除此之外，監(jiān)控部分往往通過電能脈沖來收集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)和傳遞數(shù)據(jù)，當遠程出現(xiàn)報警信號時，它也能夠進行獲取并做到實時分析和維修。整個系統(tǒng)具有清晰的操作界面，操作時候簡便。

（4）該電氣系統(tǒng)采用撥號進行連網(wǎng)，以及相關的遠程交流功能和遠程信息傳遞功能，從而能夠保障信息的準確性和可靠性，還能夠有效的降低變電站設備的損耗和破壞。除此之外，對于信息傳遞存在延遲的現(xiàn)狀可以有效改觀，信息的傳遞更加快讀和安全。為防止設備遭雷擊，可以為設備設置防雷接地線，保護信號。

5 變電站操作中的注意事項

在變電站的日常使用時，要經(jīng)常備份監(jiān)控數(shù)據(jù)和系統(tǒng)操作參數(shù)，這樣能夠有效的防止數(shù)據(jù)由于意外事故而丟失。并且要定期檢查和維修保養(yǎng)那些具有重要作用的機器設備，及時發(fā)現(xiàn)問題并且及時處理。運行系統(tǒng)有事會進行更新，要及時予以關注，做好相關系統(tǒng)和軟件更新升級的準備。工作人員要對遠程系統(tǒng)保持高度的警惕性，防止由于意外情況而造成的遠程系統(tǒng)中斷狀況。

6 結束語

由上文可知，35kV變電站在我國電力系統(tǒng)中的作用非常突出，在科技迅速發(fā)展、智能化和自動化越來越普及的今天，只有做到變電站的自動化和智能化，才能跟得上時代的步伐，順應我國對于電能資源的更大需求，做到電力系統(tǒng)高效的運行。在進行設計時，要注重考慮實際，結合我國實際情況做出具體的分析和對策，進一步完善變電站的自動化進程。

[1]董璇芳.我國電力系統(tǒng)的發(fā)展與規(guī)劃[J].科技創(chuàng)新導報，2015（32）：34～35.

[2]張谷元，石修然，王龍海.35kV變電站的自動化設計[J].硅谷，2012（22）：29～30.

[3]閆敏敏.農網(wǎng)35kV變電站系統(tǒng)設計原則[J].科技創(chuàng)新與應用，2012（28）：45～46.

TM63

A

2095-2066（2016）34-0033-02

2016-11-24

陳 偉（1980-），男，助理工程師，本科，主要從事電力系統(tǒng)工作。