110kV智能變電站電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)

劉婧丹

(黑龍江省林業(yè)設(shè)計(jì)研究院，黑龍江 哈爾濱 150080)

隨著電網(wǎng)智能化的發(fā)展，變電站也逐步向智能化方向發(fā)展，以提高人們的生活質(zhì)量，為人們提供優(yōu)質(zhì)電能。事實(shí)上，在變電站運(yùn)行中，智能電網(wǎng)的應(yīng)用，促進(jìn)了變電站的可靠運(yùn)行。其可以利用信息網(wǎng)絡(luò)采集變電站運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過(guò)分析數(shù)據(jù)，達(dá)到測(cè)量、監(jiān)控和保護(hù)的目的。新型智能變電站以“系統(tǒng)高度集中，結(jié)構(gòu)布局合理，設(shè)備先進(jìn)適用，節(jié)約和保護(hù)能源，綜合配套支持調(diào)控”為目標(biāo)，可解決智能變電站安裝復(fù)雜，建設(shè)周期長(zhǎng)，運(yùn)行維護(hù)困難，成本高等問(wèn)題。雖然110kV變電站自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展迅速，但在電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中仍存在一些問(wèn)題，需要采取科學(xué)的維護(hù)管理措施，以提高其穩(wěn)定性和安全性。針對(duì)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)存在的故障問(wèn)題，必須找出相應(yīng)的解決辦法，不僅要重視故障的排查，而且要不斷提高系統(tǒng)各部件的功能，準(zhǔn)確判斷故障位置，保證日常用電的安全穩(wěn)定。主要研究110kV智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。

1 智能變電站的技術(shù)特征

110kV智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)主要是通過(guò)采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)化技術(shù)和通信技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)變電站繼電保護(hù)、信號(hào)系統(tǒng)和自動(dòng)裝置等二次設(shè)備的功能優(yōu)化組合，這種自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可有效地實(shí)現(xiàn)變電站的綜合自動(dòng)化控制。110kV智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是能實(shí)現(xiàn)運(yùn)行監(jiān)控的可視化和運(yùn)行管理的智能化，所以在使用過(guò)程中能有效地提高生產(chǎn)效率，也能保證變電站的正常運(yùn)行。另外，采用該設(shè)計(jì)方法可以節(jié)省一定的成本，在充分發(fā)揮其高速運(yùn)算能力的同時(shí)，還能得到更全面、準(zhǔn)確的信息，從而保證整個(gè)系統(tǒng)強(qiáng)大的控制功能[1-3]。

2 智能變電站易發(fā)生的電氣故障類型

2.1 變壓器故障

變電站的核心設(shè)備變壓器一旦發(fā)生火災(zāi)將會(huì)發(fā)生燒毀，造成重大責(zé)任安全事故。在變壓器的中低壓近區(qū)，常會(huì)發(fā)生短路現(xiàn)象，從而造成大電流沖擊，使變壓器的動(dòng)穩(wěn)定性受到破壞，從而出現(xiàn)燒損。

2.2 次級(jí)設(shè)備故障

例如繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置等都采用小型集成電路，所以在使用過(guò)程中，由于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，往往會(huì)導(dǎo)致故障，可靠性較低。

2.3 運(yùn)動(dòng)功能不健全

許多變電所的二次設(shè)備運(yùn)動(dòng)功能不完善，特別是不能準(zhǔn)確地為變電所提供更準(zhǔn)確的信息，在進(jìn)行系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整時(shí)，也不能有效地進(jìn)行配合。

2.4 抗干擾能力差

當(dāng)前國(guó)內(nèi)使用的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)不能與不同廠家的設(shè)備相互操作，抗干擾能力較低。

除此之外，我國(guó)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)還具有明顯的優(yōu)越性，它能降低變電站的維護(hù)費(fèi)用，有效地提高供電質(zhì)量。同時(shí)在對(duì)110kV變電站自動(dòng)化系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析的過(guò)程中，也要不斷地進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)[4-6]。

3 智能110kV變電站的自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的計(jì)劃

110kV智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)注重建立一種新型的中央集中控制系統(tǒng)，使整個(gè)系統(tǒng)更易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，同時(shí)還可不斷加強(qiáng)系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，以保證設(shè)計(jì)質(zhì)量，從而降低成本。

3.1 自動(dòng)化系統(tǒng)的繼電保護(hù)功能

繼電保護(hù)功能是110kV變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，它主要是利用繼電保護(hù)功能來(lái)監(jiān)測(cè)變電站的繼電設(shè)備運(yùn)行狀況，如果在使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)通知有關(guān)人員進(jìn)行處理。為保證110kV變電站安全穩(wěn)定的運(yùn)行，必須科學(xué)地采用繼電保護(hù)技術(shù)。而伴隨著其不斷的發(fā)展，智能化繼電保護(hù)技術(shù)也在不斷地被推廣應(yīng)用，其接收速度更快，檢測(cè)效果更準(zhǔn)確，能夠?qū)崿F(xiàn)110kV變電站的精確控制。

繼電器保護(hù)功能主要包括變壓器保護(hù)、母線保護(hù)和電氣線路保護(hù)等多種功能，從而全面實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站運(yùn)行的保護(hù)。并且要明確繼電保護(hù)裝置的使用情況，可以借助電子互感器裝置來(lái)控制電網(wǎng)系統(tǒng)，以便在繼電保護(hù)裝置發(fā)生故障時(shí)能第一時(shí)間得到解決。在110kV變電站，數(shù)據(jù)信號(hào)可作為繼電保護(hù)與電子互感器之間的橋梁，電子互感器可檢測(cè)到數(shù)據(jù)信號(hào)，數(shù)據(jù)信號(hào)可通過(guò)光纖線路向110kV變電站低壓端傳輸，繼電保護(hù)可接收數(shù)據(jù)信號(hào)，并對(duì)110kV變電站的運(yùn)行進(jìn)行合理的控制。對(duì)于110kV變電站，可通過(guò)繼電裝置進(jìn)行良好的管理。繼電保護(hù)的作用主要在于安全可靠，線路靈活，并且能在最短的時(shí)間內(nèi)解決問(wèn)題，啟動(dòng)系統(tǒng)保護(hù)機(jī)制，以保證正常供電。

最后，按照DL/T620-1997《交流電力裝置的過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配合》設(shè)計(jì)110kV智能變電站防雷接地系統(tǒng)。

3.2 自動(dòng)化系統(tǒng)的信息收集功能

110kV變電站自動(dòng)化系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集功能，當(dāng)使用該功能時(shí)，可根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)信息，為變電站的運(yùn)行提供科學(xué)依據(jù)。收集信息需要具有實(shí)時(shí)性，能夠有效地監(jiān)測(cè)變電站的運(yùn)行狀況，而收集信息主要采用的是遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)。為確保變電站的正常運(yùn)行，需要隨時(shí)收集有關(guān)資料，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)有問(wèn)題，要及時(shí)檢查、判斷出問(wèn)題部位，并及時(shí)采取措施加以糾正。若系統(tǒng)發(fā)生故障，則需對(duì)變電站進(jìn)行維修，可采用人工跳合閘的方法，以確保變電站的正常運(yùn)行[7-9]。

3.3 數(shù)據(jù)分析報(bào)警系統(tǒng)

利用變電站實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)分析報(bào)警系統(tǒng)及監(jiān)控系統(tǒng)，能快速獲取故障信息并將故障信息傳遞到調(diào)度中心。通過(guò)采集數(shù)據(jù)，可以得到溫度變化曲線，從而了解設(shè)備的運(yùn)行狀況。該系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，主要是將采集到的溫度信息傳遞到主控單元，再結(jié)合計(jì)算程序的作用，計(jì)算出設(shè)備的溫升值，溫升值可與主控單元內(nèi)存儲(chǔ)的變電一次設(shè)備不同狀態(tài)的溫升值做比較，以確定溫度升值的狀態(tài)，如果設(shè)備出現(xiàn)故障，主控單元可立即報(bào)警，這樣工作人員可迅速進(jìn)行維修，減少供電事故的發(fā)生。另外在監(jiān)控過(guò)程中，還可以對(duì)電器線路、變壓器等設(shè)備進(jìn)行合理的控制，在監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行時(shí)能自動(dòng)地記錄生產(chǎn)監(jiān)控情況，對(duì)后續(xù)維護(hù)過(guò)程中可發(fā)揮重要的作用[10-11]。

3.4 數(shù)據(jù)處理和打印功能，人機(jī)接口和遠(yuǎn)程通訊功能

110kV變電站自動(dòng)控制系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)處理、打印等功能，主要是形成繼電保護(hù)等內(nèi)容的記錄檔案，包括日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表等內(nèi)容，便于變電站在運(yùn)行過(guò)程中查詢、使用。另外，變電站管理者可利用其可視化操作界面觀察、分析變電站的運(yùn)行狀況，及時(shí)獲取變電站運(yùn)行信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的合理控制。遙控通訊功能主要是指變電站信號(hào)能實(shí)時(shí)顯示，并能及時(shí)反饋給控制中心，在收到信號(hào)后能對(duì)變電站進(jìn)行全面控制，所以其主要優(yōu)點(diǎn)是提高了工作效率，并能節(jié)省一定的人力和時(shí)間成本。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在傳統(tǒng)智能變電站設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，結(jié)合了新一代智能變電站的設(shè)計(jì)思想。依據(jù)電力行業(yè)發(fā)展的實(shí)際情況，逐步實(shí)現(xiàn)對(duì)智能變電站的推廣工作。