淺析10kV～35kV變電所綜合自動化系統的設計方案

文章更新時間：2023-07-24　點擊量：873

摘要：變電站綜合自動化是變電站領域自動化技術、計算機技術、通信技術等高科技的綜合應用。通過收集相對完整的數據和信息，利用計算機的高速計算能力和邏輯判斷能力，可以方便地監控和控制變電站內各種設備的運行和操作。本文利用現代計算機技術和通信技術，通過功能組合和優化變電站二次設備的設計，采用多臺微型計算機和大規模集成電路組成的自動化系統，改變常規測量和監控儀表，替代常規控制面板、信號系統和遠程保護器。

關鍵字：變壓站；綜合自動化系統；系統設計；變壓站改造

引言

隨著我國電力工業和電力系統的發展，變電站的經濟運行要求越來越高。通過實現變電站的綜合自動化，可以提高電網的經濟運行水平，減少基礎設施投資，為推廣變電站無人值班提供手段[1]。為了及時掌握電網和變電站的運行狀況，各級調度需要更多的信息，這是電網復雜程度的提高。為了提高變電站的可控性，需要采取更多的遠程集中控制、集中操作和反事故措施。本文利用現代計算機技術和通信技術，提供先進的技術設備，可以改變傳統的二次設備模式，實現信息共享，簡化系統，減少電纜，減少占地面積，改造變電站。變電站綜合自動化是利用先進的計算機技術、現代電子技術、通信技術和信號處理技術，實現對全站主要設備和輸電、配電線路的自動監控、測量、自動控制和微機保護，通過功能的組合和優化設計，實現與調度通信等綜合自動化功能[2]。通過變電站自動化，可以提高供電質量和電壓合格率；可以提高變電站的可靠運行水平；可以提高電力系統的運行和管理水平；縮小變電站占地面積，降低成本，減少總投資；減少維護工作量，減少值班人員的勞動，減少人員，提高效率。

1變電站綜合自動化的基本功能

1.1監控系統的功能

對于過去的變電站技術改造和對新建變電站的先進技術，需要提高變電站的自動化水平，逐步實現無人值班和調度自動化。結合我國情況，變電站綜合自動化系統應實現以下五個變化:(1)監控系統應取代常規測量系統；(2)取代指針儀表；(3)更換常規操作機構和模擬盤；(4)取代常規報警、報警、信號、光字卡等。；(5)取代常規遠程移動設備等。

1.2操作控制和人機聯系功能

操作人員可以通過CRT屏幕對斷路器和隔離開關進行投切控制，同時可以接受遙控操作命令進行遠程操作；為了防止被控設備在計算機系統出現故障時無法操作，在設計過程中應保留人工跳閘和關閉手段[4]。在監控系統的運行過程中，應不斷監控采集的電流、電壓、主變壓器的溫度和頻率。如果發現越限，應立即發出報警信號，并記錄和顯示越xian時間和越限值。此外，還應監控保護裝置是否斷電，自動控制裝置是否正常。只要操作人員或調度員面對CRT顯示屏，操作鼠標或鍵盤，就能一目了然全站的運行情況和運行參數，可以對全站的斷路器和隔離開關進行分組和合作，改變了依靠指針儀表和模擬屏幕或操作屏幕的傳統操作模式。包括:實時運行參數的采集和計算；實時主接線圖；事件順序記錄；報警顯示越限；值班記錄顯示；歷史趨勢顯示；保護值和自動控制裝置的設置顯示等。變電站投入運行后，由于輸電量的變化，需要修改保護值、越限值等，甚至由于負荷的增加，需要更換原裝設備。監控系統可以定期打印報告和日志，打印開關操作記錄，打印事件順序記錄等。

1.3微機保護系統的功能

變電站綜合自動化系統具有自動控制功能，保證可靠的電力供應，提高電能質量。電壓和頻率是電能質量的重要指標。因此，電壓和無功控制的具體控制目標如下:(1)保持供電電壓在規定范圍內；(2)保持電力系統的穩定性和適當的無功平衡；(3)在保證電壓合格的前提下，電能損耗為[5]。在變電站中，電壓和無功自動控制主要是自動調節有載變壓器的分接頭位置，自動控制無功補償設備的投切或操作條件。電力系統的頻率是電力質量的重要指標之一。當電力系統頻率偏移過大時，發電設備和用電設備都會受到不良影響。因此，當系統發生有功功率缺陷時，迅速切斷部分負荷，減少系統的有功功率缺陷，使系統頻率保持在正常水平或允許的范圍內。電源進線可分為工作電源進線和備用電源進線，這兩種變電站都有兩種電源供電。備用電源自投裝置是指在工作電源因故障而被切斷后，可以自動快速地將備用電源投入工作的裝置。

2變電站綜合自動化系統硬件結構特性

變電站自動化系統的結構形式有三種:集中式、分層式、分散式和集中式。本文采用分散式和集中式的結構。對于10千伏～35kV的配電線可以分散安裝在各個開關柜中的保護、測量和控制單元，然后監控主機可以通過光纖或電纜網絡管理和交換信息。至于高壓線路保護裝置和變壓器保護裝置，控制室仍然可以安裝集中屏幕。因此，本文采用的硬件結構如下:(1)10kV～35kV饋線保護采用分散結構，現場安裝，節省控制電纜；(2)集中組屏用于高壓線路保護和變壓器保護，控制室內安裝保護屏，保護管理機通過現場總線通信；(3)在其他自動裝置中，集中組屏結構安裝在控制室或保護室內的備用電源自投控制裝置、電壓和無功控制裝置。

3安科瑞Acrel-1000變電站綜合自動化系統

3.1方案綜述

Acrel-1000變電站綜合自動監控系統在邏輯功能上由站控層和間隔層兩層設備組成，通過分層和開放式網絡系統連接。站控層設備包括監控主機，提供站內運行的人機聯系界面，實現管理控制間隔層設備等功能，形成全站監控，并與遠程監控調度通信；間隔層由幾個二次子系統組成，在站控層和站控層網絡失效的情況下，間隔層設備的現場監控功能仍然可以獨立完成。

根據項目的具體情況，設計方案可靠性高，易于擴展友好的人機界面，性能價格比*。監控系統由站控層和間隔層組成，采用分層分布式網絡結構，站控層網絡采用TCP/IP協議的以太網。站控層網絡采用單網雙機熱備配置。

3.2應用場所：

用戶端配、用電系統運行監控和控制管理，適用于公共建筑、工業建筑、居住建筑等各行業35kV以下電壓等級。

3.3系統結構