110kV變電站電氣自動(dòng)化技術(shù)及應(yīng)用研究

柳斌

摘要：110kV變電站是電力配置與輸送的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是我國(guó)供電電網(wǎng)建設(shè)的核心所在。伴隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，斷路器操作技術(shù)的日漸成熟，110kV變電站保護(hù)裝置、自動(dòng)控制、監(jiān)控系統(tǒng)的安全可靠性能大幅提升，為開(kāi)展?110kV變電站無(wú)人值班、無(wú)房屋建筑和無(wú)電纜溝道等建設(shè)模式莫定了基礎(chǔ)。但原有的一次、二次電氣設(shè)計(jì)和老舊的二次設(shè)備難以完成上述要求，所以必須選取新的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：110kV變電站;電氣自動(dòng)化;技術(shù);應(yīng)用研究

導(dǎo)言：

110kV變電站電氣自動(dòng)化是關(guān)于電工基礎(chǔ)、電子技術(shù)、控制理論、自動(dòng)檢測(cè)與儀表、系統(tǒng)工程、信息處理、計(jì)算機(jī)技術(shù)、應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等相關(guān)的工程技術(shù)理論。在電氣控制中，采用適當(dāng)?shù)目刂萍夹g(shù)，從電氣設(shè)備自動(dòng)裝置的控制性能與運(yùn)行安全性方面人手，保證電氣自動(dòng)化技術(shù)的適用性。實(shí)時(shí)對(duì)運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，及時(shí)調(diào)控，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)出告警后，監(jiān)控人員可通過(guò)電子設(shè)備掌握系統(tǒng)運(yùn)行信息，對(duì)電氣設(shè)備出現(xiàn)異常的原因進(jìn)行分析，并做出相應(yīng)的處理，保證供電系統(tǒng)運(yùn)行安全。

一、110kV變電站電氣自動(dòng)化技術(shù)的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)

1.1? 110kV變電站電氣自動(dòng)化的優(yōu)勢(shì)

與傳統(tǒng)的電氣技術(shù)相比，110kV變電站電氣自動(dòng)化技術(shù)在結(jié)構(gòu)上做了改進(jìn)，比原來(lái)傳統(tǒng)的電氣技術(shù)簡(jiǎn)單了很多，便于工作人員操作。其次，結(jié)構(gòu)性能比之前完善，技術(shù)應(yīng)用范圍更加全面。最后，110kV?變電站電氣自動(dòng)化技術(shù)的系統(tǒng)適用性比較強(qiáng)，操作方法比較多，可供多數(shù)人員同時(shí)操作，操作效率大大提高。同時(shí)，110kV變電站電氣自動(dòng)化技術(shù)所具備的系統(tǒng)適應(yīng)能力，也在一定程度上，提高了電氣技術(shù)結(jié)構(gòu)的整體效率，促進(jìn)電氣工程能夠得到良好的發(fā)展與進(jìn)步。

1.2? 110kV變電站電氣自動(dòng)化技術(shù)的設(shè)計(jì)范圍廣

隨著科技的飛躍發(fā)展，110kV變電站電氣自動(dòng)化技術(shù)廣泛應(yīng)用到現(xiàn)代各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域中，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為技術(shù)支持，從當(dāng)前發(fā)展趨勢(shì)和運(yùn)用程度來(lái)看，硬件部分和軟件板塊都是支持整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，都需嚴(yán)謹(jǐn)考慮?？偠灾?，根據(jù)生產(chǎn)需求量和技術(shù)要求，進(jìn)行全面系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)，必將促進(jìn)電氣自動(dòng)化技術(shù)更加成熟，并且廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中。

二、110kV變電站電氣自動(dòng)化技術(shù)

2.1?? 110kV變電站電氣自動(dòng)化的二次設(shè)備分布與UPS系統(tǒng)

110kV變電站電氣自動(dòng)化的二次設(shè)備主要有：二次安防設(shè)備、故障錄波器、監(jiān)控系統(tǒng)主站設(shè)備、變壓器柜、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)柜和微機(jī)五防系統(tǒng)等。監(jiān)控設(shè)備和繼電器可以一起布置或隔開(kāi)布置，采用相應(yīng)檢測(cè)裝備和測(cè)控系統(tǒng)。主要的二次設(shè)備分布在主控樓中，如監(jiān)控系統(tǒng)主站控制設(shè)備、變壓器柜、故障錄波器等。而容量大小為3kVA的UPS?系統(tǒng)為繼電設(shè)備、監(jiān)控系統(tǒng)等提供了電源保障，使其不會(huì)出現(xiàn)斷電現(xiàn)象。

2.2? 110kV變電站電氣自動(dòng)化的安全系統(tǒng)

在110kV變電站中，當(dāng)有人值守時(shí)，安全系統(tǒng)的作用相對(duì)較小，因?yàn)槠涔ぷ鲀?nèi)容被人為取代，但當(dāng)無(wú)人值守時(shí)，其安全系統(tǒng)就顯得尤為重要。安全系統(tǒng)可通過(guò)圖像監(jiān)視和安全預(yù)警系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。這兩部分可對(duì)變電站進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，一旦變電站或其周圍出現(xiàn)緊急情況時(shí)，圖像監(jiān)控和安全預(yù)警系統(tǒng)都能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，找出事故的原因，工作人員通過(guò)圖像監(jiān)控和安全預(yù)警系統(tǒng)反饋的相關(guān)信息，采取相應(yīng)的方法進(jìn)行處理。這樣不僅省時(shí)，而且很大程度上使得變電站的管理更加高效。安全系統(tǒng)首先要對(duì)其配置進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，其次對(duì)于攝像頭的安裝位置要恰到好處，尤其是在變電站的關(guān)鍵通道和關(guān)鍵位置，屬于事故多發(fā)的位置，關(guān)注好這些點(diǎn)，變電站才能夠更好地避免事故的發(fā)生，減小損失。再者，紅外檢測(cè)設(shè)備的設(shè)置也十分重要，一般會(huì)在變由的圍墻進(jìn)行設(shè)置。最后，要進(jìn)行防盜、防火等等的設(shè)置。

2.3? 直流系統(tǒng)

直流系統(tǒng)是一種獨(dú)立的電路設(shè)備，該設(shè)備很少受到其他設(shè)備的。用，如果變電站出現(xiàn)電源故障導(dǎo)致停電，直流系統(tǒng)可以充當(dāng)備用電液并繼續(xù)為蓄電池充電。直流系統(tǒng)中的蓄電池個(gè)數(shù)和容量需要根據(jù)具“的情況確定，容量按照?2h?事故放電的時(shí)間進(jìn)行考慮。蓄電池一般其他的二次設(shè)備儀器放置在保護(hù)室內(nèi)。

2.4? 監(jiān)控系統(tǒng)

監(jiān)控系統(tǒng)主要目的就是對(duì)變電站的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，以便及時(shí)的袋現(xiàn)設(shè)備故障，對(duì)設(shè)備進(jìn)行修復(fù)，降低損失。110kV變電站的監(jiān)控系袋由3部分組成，包括：設(shè)備層、上位機(jī)、PLC.?監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)變電站的實(shí)時(shí)監(jiān)控，也能夠反應(yīng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。監(jiān)控系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行貼控，可達(dá)到無(wú)須工作人員值班的要求。其主要目的歸為降低成本，保證電網(wǎng)安全高效地運(yùn)行。

三、110kV變電站電氣自動(dòng)化應(yīng)用

基于以上對(duì)110kV變電站電氣自動(dòng)化技術(shù)的分析可知，正是由于自動(dòng)化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守的目標(biāo)，還能節(jié)約很大一部分資金，因此應(yīng)用較為廣泛。

3.1? 電子互感器的應(yīng)用

實(shí)踐中，雖然是110kV變電站，但其電壓保護(hù)等級(jí)通常都是按照220kV變電站的電壓等級(jí)來(lái)配置的;在110kV變電站電氣化自動(dòng)化系統(tǒng)中，為了有效的實(shí)現(xiàn)110kV變電站電氣化系統(tǒng)的雙套保護(hù)方案，可將其電子互感器的遠(yuǎn)端模塊與合并單元設(shè)計(jì)成獨(dú)立的雙套采樣回路設(shè)備，同時(shí)還要著重就電子式、純光纖以及常規(guī)互感器配合對(duì)保護(hù)所產(chǎn)生的影響進(jìn)行研究。從實(shí)踐來(lái)看，110kV?變電站自動(dòng)化控制系統(tǒng)的線路與橋電子式的互感器，主要采用了羅氏原理，即電壓與電流相互組合的互感器，從而可以有效的避免電壓、電流互感器出現(xiàn)同步問(wèn)題。從110kV變壓器電氣自動(dòng)化應(yīng)用實(shí)踐來(lái)看，該系統(tǒng)中的主變套管電流互感器主要采用的是全光纖、互感器配置方案，同時(shí)還進(jìn)行了電子式和純光互感器的配合對(duì)母差保護(hù)試點(diǎn)。

3.2? 共網(wǎng)傳輸技術(shù)的應(yīng)用

從實(shí)踐來(lái)看，電子式互感器主要采用的是將IEC組網(wǎng)方式和間隔層實(shí)現(xiàn)通信，從而可以有效的分析共網(wǎng)傳輸模式對(duì)保護(hù)特性產(chǎn)生的影響，主要目的在于實(shí)現(xiàn)通信保護(hù)與同步技術(shù)的實(shí)用化功能。測(cè)控I/O與保護(hù)操作箱二者合一的智能終端安裝在就地開(kāi)關(guān)端子箱中，同時(shí)還采用了GOOSSE通信技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)母差、線路以及主變壓器保護(hù)跳閘功能;為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化該網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)配置，并實(shí)現(xiàn)組播流量的優(yōu)化配置，過(guò)程層的交換機(jī)與二次設(shè)備，可支持動(dòng)態(tài)組播協(xié)議高精度的冗余度時(shí)，適應(yīng)于110kV變電站自動(dòng)化系統(tǒng)擴(kuò)建和網(wǎng)絡(luò)配置的改造。110kV變電站保護(hù)、測(cè)控以及電度表等都可以通過(guò)IEC網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行采樣，而電壓的切換主要是由保護(hù)、測(cè)控以及電度表來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)處理。其中，電度表所采集的電量信息主要采用了MMS協(xié)議來(lái)傳送采集終端;網(wǎng)絡(luò)通信中的同步技術(shù)與相關(guān)的設(shè)備具有一定兼容性、穩(wěn)定性以及可靠性，這是110kV變電站自動(dòng)化控制技術(shù)得以成功應(yīng)用的核心。

3.3? 110kV變電站電氣自動(dòng)化的直流系統(tǒng)

直流系統(tǒng)額定電壓采用220V或110V，單母線分段接線，設(shè)一組閥控式鉛酸蓄電池組和雙套冗余配置的高頻開(kāi)關(guān)電源充電裝置，設(shè)置一套微機(jī)型直流接地自動(dòng)檢測(cè)裝置。規(guī)模較大的或半地下的110kV變電站，也可設(shè)置兩組閥控式鉛酸蓄電池組。蓄電池組的容量、電池個(gè)數(shù)等參數(shù)，在具體工程實(shí)施中，可根據(jù)實(shí)際情況計(jì)算確定。交流不停電電源（UPS）系統(tǒng)變電站配置一套交流不停電電源（UPS）系統(tǒng)，可采用模塊化N+1冗余配置，每套容量3kVA左右。UPS為變電站內(nèi)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、保護(hù)裝置及通信設(shè)備等重要二次設(shè)備提供不停電電源。UPS系統(tǒng)不自帶蓄電池組，直流電源由站內(nèi)220V或110V直流系統(tǒng)提供。工程設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)變電站的規(guī)模和UPS負(fù)荷，對(duì)UPS容量進(jìn)行汁算確定。

3.4? 110kV變電站電氣自動(dòng)化的圖像監(jiān)視及安全警衛(wèi)系統(tǒng)

為加強(qiáng)變電站安全管理，保證電氣設(shè)備正常運(yùn)行，在變電站內(nèi)設(shè)置一套圖像監(jiān)視及安全警衛(wèi)系統(tǒng)。其功能按滿足安全防范要求配置，不考慮對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。配置原則如下：沿變電站圍墻四周設(shè)置遠(yuǎn)紅外線探測(cè)器或電子?xùn)艡?大門和主控制樓人口處設(shè)置攝像頭;各配電裝置區(qū)設(shè)置室外攝像頭;繼電器室、蓄電池室以及各電壓等級(jí)配電裝置室均安裝室內(nèi)攝像頭;上述共同完成變電站全站安全、防火、防盜功能配置，安全警衛(wèi)系統(tǒng)報(bào)警接點(diǎn)信號(hào)可遠(yuǎn)傳至集控中心或調(diào)度端。

110kV變電站電氣自動(dòng)化技術(shù)研究，越來(lái)越多的電力人員發(fā)現(xiàn)了其實(shí)用性、重要性，并不斷地對(duì)其進(jìn)行深入研究、優(yōu)化結(jié)構(gòu)，使之得到更為廣泛的應(yīng)用。隨著時(shí)代的發(fā)展，傳統(tǒng)的有人值守變電站將會(huì)逐步地被淘汰，取而代之的是新型的自動(dòng)化程度更高的變電站，而這一切都離不開(kāi)科研人員的不斷研究與探索。

（作者身份證號(hào)碼：422325198506020018）