變電站電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)探析

陳珊珊

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，電力資源的使用已成為人們生活中不可缺少的一部分。因此，變電站的電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)需要從綜合設(shè)計(jì)，安裝，調(diào)試，運(yùn)行等方面進(jìn)行綜合分析，合理優(yōu)化設(shè)備配置方法，實(shí)現(xiàn)站內(nèi)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集，完成對(duì)電氣設(shè)備的控制和監(jiān)控。因此，深入討論變電站電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)對(duì)促進(jìn)變電站電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本章討論變電站的電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)，分析電氣自動(dòng)化的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并研究相關(guān)的具體設(shè)計(jì)。

在變電站建設(shè)過(guò)程中，加強(qiáng)電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)主要是通過(guò)電壓調(diào)整設(shè)計(jì)，分配電能，電流控制和電力設(shè)施電壓調(diào)整。在超高壓電氣設(shè)計(jì)中，通常使用微機(jī)故障記錄裝置，微機(jī)線路保護(hù)裝置和微機(jī)遙控裝置來(lái)檢測(cè)整個(gè)系統(tǒng)。此外，還安裝了相應(yīng)的實(shí)時(shí)微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，遠(yuǎn)程控制設(shè)備和繼電保護(hù)裝置，極大地改善了變電站的電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)，為后續(xù)工作奠定了基礎(chǔ)。為了確保變電站電氣自動(dòng)化的有效設(shè)計(jì)，有必要充分了解其在變電站中的應(yīng)用意義和價(jià)值，否則會(huì)導(dǎo)致其應(yīng)用不當(dāng)，不能滿足其供電要求，嚴(yán)重降低供電水平整個(gè)電源系統(tǒng)。因此，有必要加強(qiáng)變電站電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)的有效研究與應(yīng)用。

1.集中式設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)分析

集中式變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)示意圖。它是按功能要求配置相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置及遠(yuǎn)動(dòng)裝置并安裝在變電站的中央控制室內(nèi)。變壓器、各進(jìn)出線及其它電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)通過(guò)CT， PT、開關(guān)輔助觸點(diǎn)由電纜傳送到變電站的中央控制室的保護(hù)裝置和遠(yuǎn)動(dòng)裝置內(nèi)，經(jīng)初步處理后送到工//0通信控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)格式的變換（規(guī)約轉(zhuǎn)換），并將變電站所有保護(hù)、測(cè)量、信號(hào)和控制信息統(tǒng)一處理，與當(dāng)?shù)氐暮笈_(tái)機(jī)和遠(yuǎn)方調(diào)度中心進(jìn)行信息交換。其特點(diǎn)是變電站中的所有信息統(tǒng)一集中處理，形成一個(gè)系統(tǒng)、并符合傳統(tǒng)的變電站運(yùn)行模式。此種方式實(shí)際上是現(xiàn)有微機(jī)保護(hù)與微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)的系統(tǒng)集成。缺點(diǎn)是組屏多，占地面積大，而且需敷設(shè)大量電纜，投資和工程量大，應(yīng)用會(huì)越來(lái)越少。如圖1

2.分散式設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)分析

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的不斷發(fā)展，分散式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是繼集中式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之后的又一大進(jìn)步。在分散式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，變電站中的各種輸入和輸出單元組件都安裝在低壓開關(guān)柜中或高壓一次設(shè)備附近。單元組件可以實(shí)現(xiàn)保護(hù)和監(jiān)視的雙重功能，可以有效地執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)單元組件的繼電保護(hù)和安全監(jiān)視。信息通信方式主要采用RS-422 / RS-485。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷進(jìn)步，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在諸lon-EOS和can現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)等分散結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用逐漸增多，使變電站的自動(dòng)控制更加完善和同步。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，遙測(cè)，遠(yuǎn)程信令，采集和處理，遠(yuǎn)程信令執(zhí)行和繼電保護(hù)等功能已反映在站點(diǎn)的單元部分中。在工作中，每個(gè)單元都通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_(tái)主機(jī)。此時(shí)，后臺(tái)主機(jī)將在變電站中進(jìn)行自動(dòng)處理控制?？偟膩?lái)說(shuō)，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法對(duì)主控制室的要求不那么嚴(yán)格，可以有效減小主控制室的面積，大大減少維修工作的難度，降低工程成本和維護(hù)難度，操作更安全，更穩(wěn)定，更可行。如圖2

3.分散與集中結(jié)合式

分散的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得變電站自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)在單獨(dú)使用時(shí)具有兩種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，但也具有一些明顯的優(yōu)點(diǎn)。例如，低壓配電線路的保護(hù)采用分散式結(jié)構(gòu)，可以就地安裝，可以節(jié)省大量控制電纜。同時(shí)，還簡(jiǎn)化了變電站二次系統(tǒng)的配置，有效地節(jié)省了資金。在主控制室中設(shè)置了高壓線路和變壓器的集中屏蔽網(wǎng)。PCI總線技術(shù)用于數(shù)據(jù)交換，有效地提高了可靠性，避免了一些意外。

1.一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)

實(shí)施站監(jiān)視后，它實(shí)際上不會(huì)影響原始變電站的主系統(tǒng)連接。因此，在系統(tǒng)訪問(wèn)過(guò)程中，仍應(yīng)按照原始變電站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃進(jìn)行設(shè)計(jì)，供電計(jì)劃也應(yīng)參考原始計(jì)劃標(biāo)準(zhǔn)。在變電站中進(jìn)行計(jì)算機(jī)監(jiān)視后，應(yīng)充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的圖形顯示功能，并可以通過(guò)計(jì)算機(jī)接線圖實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，遠(yuǎn)程測(cè)量，遠(yuǎn)程調(diào)整和遠(yuǎn)程信號(hào)“四個(gè)遠(yuǎn)程”功能。同時(shí)，采用微機(jī)防誤操作系統(tǒng)的程序設(shè)置，防止變電站操作人員誤操作。后來(lái)的監(jiān)視計(jì)算機(jī)替換了原始的模擬磁盤。主系統(tǒng)的電氣布線設(shè)計(jì)包括以下幾個(gè)方面：主布線模式不變，使用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)后添加的設(shè)備數(shù)量和類型應(yīng)在單線系統(tǒng)圖的設(shè)備模型描述中指出。功率發(fā)送器，功率監(jiān)控器等;該開關(guān)被設(shè)計(jì)為具有一定遙控功能的自動(dòng)開關(guān)，即計(jì)算機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)應(yīng)包括閉合的工作狀態(tài)，并且通常應(yīng)將一對(duì)獨(dú)立的常開觸點(diǎn)引入計(jì)算機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)。在低壓自動(dòng)開關(guān)的設(shè)計(jì)中，必須滿足此要求，并應(yīng)選擇一對(duì)常開輔助觸點(diǎn)。

2.二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)

①開關(guān)柜中的計(jì)量，信號(hào)和控制電路以及繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)不變;值班室的繼電保護(hù)和中央信號(hào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)沒(méi)有改變;一組重復(fù)信號(hào)，控制電路和計(jì)量裝置已添加到檢測(cè)和控制系統(tǒng)中。②開關(guān)柜中的繼電保護(hù)，信號(hào)，計(jì)量和控制電路的設(shè)計(jì)保持不變。值班室的中央信號(hào)系統(tǒng)僅連接到母線，電源輸入線和開關(guān)柜。所有開關(guān)設(shè)備均不得進(jìn)入中央信號(hào)系統(tǒng)。③開關(guān)柜的繼電保護(hù)，信號(hào)，計(jì)量和控制電路設(shè)計(jì)保持不變。值班室中沒(méi)有中央信號(hào)系統(tǒng)，并且保留了用于集中保護(hù)的繼電保護(hù)屏幕。然后將計(jì)量，控制電路和信號(hào)連接到計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。此外，用于連接開關(guān)柜，電源輸入線和所有中央信號(hào)系統(tǒng)的開關(guān)柜中的母線也連接至設(shè)備的計(jì)算和監(jiān)視系統(tǒng)。

3.回路設(shè)計(jì)

測(cè)量回路設(shè)計(jì)：測(cè)量參數(shù)根據(jù)不同變電站的不同需求用戶自行設(shè)定，測(cè)量回路的主要目的是完成對(duì)整個(gè)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)各個(gè)數(shù)值的測(cè)量。由于實(shí)現(xiàn)了測(cè)量的自動(dòng)化，監(jiān)控單元均為交流采樣，電量變送器可以從整個(gè)系統(tǒng)中除去，繼而可以取消掉開關(guān)柜上的儀表測(cè)量。在設(shè)計(jì)過(guò)程中要優(yōu)先的選用自帶供電電源的有源型，輸出為隔離型的脈沖電度表。

控制回路設(shè)計(jì)：為實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)柜的遠(yuǎn)程合分開關(guān)閘的功能，需要將繼電器監(jiān)測(cè)和控制的輸出接點(diǎn)并入開關(guān)柜上的合分閘開關(guān)上，同時(shí)還應(yīng)該設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程自動(dòng)合分開關(guān)閘功能與手動(dòng)開關(guān)之間的轉(zhuǎn)換方式，目前一般設(shè)計(jì)為在開關(guān)柜上柜門處設(shè)置“遠(yuǎn)方/就地“切換把手硬接點(diǎn)信號(hào)通過(guò)保護(hù)裝置上傳至遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)，對(duì)于?10k V及以上的供配電系統(tǒng)進(jìn)行控制回路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)取消控制開關(guān)的對(duì)應(yīng)接線，選用控制按鈕。對(duì)于所有監(jiān)控體系中的所有手動(dòng)開關(guān)閘或者按鈕都應(yīng)該接入到計(jì)算機(jī)監(jiān)控中某一個(gè)獨(dú)立的點(diǎn)中，當(dāng)人工操作過(guò)程中，能夠產(chǎn)生一個(gè)開關(guān)的輸入信號(hào)，避免信號(hào)的重復(fù)和沖突或者是誤報(bào)。

信號(hào)回路設(shè)計(jì)：信號(hào)回路中的信號(hào)地線需要與所有的常開接點(diǎn)連接，除了交流系統(tǒng)之外任何與監(jiān)測(cè)、控制以及計(jì)算機(jī)相關(guān)的開關(guān)狀態(tài)，其常開接點(diǎn)需要接入到計(jì)算機(jī)。任何信號(hào)繼電器應(yīng)該有一對(duì)常開接點(diǎn)接入控制統(tǒng)。

總而言之，結(jié)合電力運(yùn)行實(shí)際狀態(tài)，完善電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)方案，合理進(jìn)行系統(tǒng)類型選擇，結(jié)合系統(tǒng)控制重點(diǎn)內(nèi)容，優(yōu)化一次和二次設(shè)計(jì)過(guò)程，合理設(shè)計(jì)回路單元，保障施工簡(jiǎn)便的前提下，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)化控制功能，對(duì)變電站系統(tǒng)展開實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制

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