110KV創(chuàng)利變電站自動化系統(tǒng)工程設(shè)計與體會

摘 要：根據(jù)創(chuàng)利變電站的設(shè)計工作實踐，筆者介紹了無人值守110kV變電站自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、布置及功能特點。并闡述了在設(shè)計綜合變電站自動化系統(tǒng)工程中，監(jiān)控系統(tǒng)的選用、組網(wǎng)結(jié)構(gòu)的確定、間隔單元性能的選擇以及與電氣一次設(shè)計的配合方面應(yīng)考慮的問題及要求。

關(guān)鍵詞：變電站；間隔保護；無人值守；組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

引言

110千伏創(chuàng)利變電站建設(shè)規(guī)模為2臺5萬千伏安三相雙卷變壓器，同時裝設(shè)相應(yīng)容量的無功補償電容器及其它附屬設(shè)備，110kV出線2回，10kV出線20回，創(chuàng)利變電站110千伏母線采用單母分段接線型式；10千伏母線采用單母分段四段接線型式。采用戶外常規(guī)設(shè)備全站利用了目前國內(nèi)較成熟、先進的變、配電設(shè)備及變電站自動化技術(shù)成果，在設(shè)備先進與占地少、投資省、運行費用低和可靠性高之間取得較滿意的平衡和統(tǒng)一。110千伏創(chuàng)利變電站建成后將是江門市新會區(qū)一座較為先進的110kV無人值守變電站。

1 自動化系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

創(chuàng)利變電站自動化系統(tǒng)初步選用的是南京南瑞繼保電氣有限公司的110kV變龜站自動化系統(tǒng)解決方案。該系統(tǒng)采用三層結(jié)構(gòu)兩層網(wǎng)模式，屬分層分布式系統(tǒng)。三層結(jié)構(gòu)即站控層、通訊層和間隔層：站控層由監(jiān)控工作站、繼保工作站組成，完成變電站的監(jiān)視、操作、控制及變電管理功能：通訊層采用RCS-9794系列通信管理裝置，它具有多個通信口與遠方調(diào)度控制中心、站控層、間隔層及GPS連接，建立起一套完整的通信網(wǎng)從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；間隔層即繼電保護、智能測控裝置層，它獨立完成間隔層的保護、測量、控制和通信等功能。通訊層分別與站控層、間隔層組成的以太網(wǎng)現(xiàn)場總線通信網(wǎng)，全冗余配置，A、B雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，雙網(wǎng)互為備用。

1.2 系統(tǒng)組屏及布置

創(chuàng)利變電站綜合自動化系統(tǒng)采用分散與集中相結(jié)合的布置方式，主變及110kV線路的保護和測控裝置以及公共設(shè)備集中布置在變電站主控室；10kV部分的保護及測控裝置、電能表分散安裝于各間隔開關(guān)柜，在高壓室隔出一間繼保小室布置一面交換機屏和一面10kV公共測控屏，專門組成10kV裝置以太網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)和采集10kY間隔的測控及遙信信號，這種分散與集中相結(jié)合的布置方式，既減少了主控室的屏位。又節(jié)省了控制電纜和通信線纜。

考慮到主變保護及測控裝置的復(fù)雜性，每臺主變保護及測控裝置需各組一屏，每回110kV線路保護與測控共組一屏，全站公共設(shè)備的測量及信號采集插箱組一面公共測控屏，通訊控制工作站及遙控輸出插箱組一面遠動通信屏，雙以太網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)需要組一面通信（交換機）屏，交、直流系統(tǒng)和自動跟蹤補償消弧線圈控制柜也布置于主控室，另外，監(jiān)控工作站及繼保工作站置于專用工作臺。

2 幾點設(shè)計體會

2.1 監(jiān)控系統(tǒng)的選用

成熟可靠的后臺監(jiān)控系統(tǒng)是綜合自動化系統(tǒng)成功的關(guān)鍵。隨著自動控制技術(shù)、通信技術(shù)、多媒體技術(shù)的不斷發(fā)展，性能越來越高和多樣化的系統(tǒng)層出不窮。選擇時要注意考慮以下幾方面：

（1）先進性與可靠性。在變電站自動化技術(shù)日新月異的今天，仍應(yīng)把系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性放在第一位。盡量選用經(jīng)過鑒定的、有成熟運行經(jīng)驗的適用產(chǎn)品和技術(shù)。創(chuàng)利站采用了交流采樣技術(shù)，大大簡化了二次設(shè)備配置，減輕了CT、PT負載，消除了零漂；

（2）完整性和開放性。系統(tǒng)功能的完整性及數(shù)據(jù)庫的開放性都是重要的選擇條件。在功能完整性方面，除實現(xiàn)“四遙”功能和變電管理功能外，要注意考慮系統(tǒng)是否利用了實時數(shù)據(jù)實現(xiàn)電壓無功控制（VQc）、小電流接地選線、防誤操作、合閘同期檢測、設(shè)備壽命管理等功能。數(shù)據(jù)庫的開放性則便于日后升級擴容、修改運行數(shù)據(jù)及二次開發(fā)等，而使原有軟硬件資源得到保護；

（3）人機界面。系統(tǒng)軟件平臺設(shè)計的界面是否簡單、直觀、易操作也是考察系統(tǒng)的重要方面。

2.2 系統(tǒng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)的確定

在變電站自動化系統(tǒng)中常用的串行通信接口RS—232C、RS—422/485具有接口標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化和方便眾多智能設(shè)備接口的優(yōu)點，不足之處是Rs—232C通信有效距離短，而Rs—485總線為主從結(jié)構(gòu)，主站點工作繁忙時影響系統(tǒng)性能。隨著分散分布式系統(tǒng)的發(fā)展，在計算機網(wǎng)絡(luò)通用的以太網(wǎng)現(xiàn)場總線通信方式得到越來越多的應(yīng)用?，F(xiàn)場總線網(wǎng)是一種多點共享的廣播通信信道網(wǎng)，較點對點通信信道網(wǎng)為優(yōu)。當(dāng)然總線型網(wǎng)需要有控制單元解決兩個以上結(jié)點同時發(fā)送信息的沖突。創(chuàng)利站自動化系統(tǒng)是分散與集中布置相結(jié)合的分層分布式系統(tǒng)，通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用了現(xiàn)場總線型與一對一串行通信共存的模式，有效地保障了通信速率和資源共享。

2.3 間隔單元功能與性能選擇

按一次設(shè)備為單位分散布置的保護及監(jiān)控單元裝置有兩種模式：保護獨立而控制、測量、信號合一模式和保護、控制、測量、信號“四合一”模式，兩種模式下保護功能都要求能獨立完成。對于安裝于開關(guān)柜的10kV保護及監(jiān)控單元宜選擇“四合一”模式，但電能計量需另設(shè)專用表計。集中布置的保護及測控裝置（如主變間隔）可選擇保護、測控裝置分開的模式，因為可選擇的現(xiàn)有裝置較成熟可靠。

分散布置的保護及監(jiān)控單元裝置要注意是否適合安裝現(xiàn)場的環(huán)境條件，包括溫度、濕度、電磁感應(yīng)、雷電流、振動等因素。

2.4 與電氣一次設(shè)計的配合

無人值守變電站自動化系統(tǒng)的成功實施，很大程度上依賴電氣一次設(shè)備的可靠性，在可能的條件下應(yīng)選用可靠的一次設(shè)各和盡量簡化主接線的設(shè)計。主接線應(yīng)在滿足供電規(guī)劃的條件下減少電壓層次和簡化，并有利于遠方控制要求。一次設(shè)備除主變外宜采用無油防爆和免維護或少維護量的設(shè)各（如GIS、SF6系列、免維護蓄電池組）。主變中性點地刀應(yīng)采用電動刀閘以滿足遠方投退主變的要求。站用電源系統(tǒng)應(yīng)完善可靠，雙電源應(yīng)互為自動備用投入。此外，電氣布置應(yīng)在滿足有關(guān)規(guī)程要求的基礎(chǔ)上，盡量減少占地面積和建筑面積，市區(qū)變電站更是如此。而分散式綜合自動化系統(tǒng)的應(yīng)用，為減少占用面積創(chuàng)造了一定的有利條件。

3 結(jié)語

本地區(qū)的110kV變電站基本已經(jīng)實現(xiàn)綜合自動化系統(tǒng)的無人值守，工程的實踐表明，該站采用分散與集中布置相結(jié)合的分層分布式綜合自動化系統(tǒng)是可行的，并且必將能取得令人滿意的系統(tǒng)整體性能及總體布置效果。本文介紹的該站自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、布置、功能特點以及幾點工程設(shè)計體會，供同行參考與商榷，不足之處懇請同行和專家批評指正。

作者簡介：

張會欣，身份證號碼：410124197111265015