程嬛 楊豪

摘要：

針對變電站自動化系統(tǒng)體系結構和礦井變電站的特殊性，總結礦井變電站自動化系統(tǒng)設計經驗，主要介紹了塔什店一號礦井35kV變電站自動化系統(tǒng)結構形式，監(jiān)視、控制、數據采集涉及的保護內容以及站端電力調度自動化。實踐證明礦井變電站自動化系統(tǒng)的應用確保了煤礦的安全可靠用電。

關鍵詞：

變電站自動化系統(tǒng)；監(jiān)視；控制；保護；電力調度自動化

中圖分類號：

TB

文獻標識碼：A

文章編號：16723198（2015）09019502

1塔什店一號礦井35kV變電站一次系統(tǒng)簡述

根據《煤礦安全規(guī)程》相關要求，塔什店一號礦井應有兩回路電源線路，線路采用同時工作，分列運行的方式；系統(tǒng)按兩回電源及兩臺主變同時工作，分列運行考慮，單臺主變容量為10000kVA，主變選擇有載調壓方式。變電站一次部分35kV側、10kV側、0.4kV側主接線方式均采用單母線分段方式。高壓無功補償采用MSVC型無功補償裝置。

2變電站自動化系統(tǒng)設計

2.1系統(tǒng)概述

塔什店一號礦井35kV變電站自動化系統(tǒng)采用分布式、集中式相結合的設計思路，即10kV出線柜各控制保護功能均分布在開關柜內，各就地單元相互獨立；主變保護、測控采用模塊化、集中式立柜結構，控制保護功能集中在專用的采集、控制保護柜內處理成數據信號后經光纖總線傳輸至主控室的監(jiān)控計算機。

2.2系統(tǒng)結構

采用分層分布式系統(tǒng)網絡結構，變電站層、間隔層、過程層功能明確。在變電站層，有人機接口系統(tǒng)、數據歸檔功能以及與外部的連接，屬于系統(tǒng)管理層，具有實現遙測、遙信、遙控（調）及與調度通信聯絡，運行管理等功能。間隔層的分布式綜合設備能夠采集開關量、模擬量，加工處理之后，通過網絡上傳監(jiān)測、保護信息，接受主站的定值參數、控制命令，實現系統(tǒng)對終端設備的三遙功能。過程層由與連接到開關場的電纜連接組成，這些連接涉及間隔層的輸入輸出單元、遠方輸入輸出單元設備（RIO）、集成了電子元件的傳感器和操作機構（PISA）。

在每一層中都包含了一根允許同層設備之間或臨近層設備間進行通信的總線。

變電站層總線主要用于人機系統(tǒng)與各個終端和打印機的連接，以及與辦公環(huán)境的接口，并用于服務器的任務監(jiān)視。

間隔層總線將間隔層設備連接到變電站層，此外還允許間隔層設備間進行實時通信。

過程層總線連接傳動裝置、傳感器、智能外圍單元，并將有時間要求的實時數據送到間隔層的處理單元中。

2.3變電站監(jiān)視、控制、數據采集和自動裝置

2.3.1遙測量

（1）35kV進線三相電流；

（2）主變壓器高、低壓側三相電流；

（3）主變10kV側電度量、有功功率；

（4）主變上層油溫；

（5）35kV、10kV母線電壓；

（6）交流所用電壓；

（7）10kV無功補償配出柜三相電流、無功功率。

2.3.2遙信量

（1）主變壓器高、低壓側斷路器開關位置；

（2）主變有載分接開關位置；

（3）主變瓦斯動作信號；

（4）主變過流動作信號；

（5）主變低壓側斷路器彈簧未儲能；

（6）主變超溫信號、油位信號；

（7）35kV進線斷路器開關位置；

（8）10kV無功補償配出柜斷路器開關位置；

（9）10kV無功補償配出柜過壓動作信號、欠壓動作信號、過流動作信號；

（10）10kV無功補償配出柜斷路器彈簧未儲能；

（11）35kV、10kV控制回路斷線；

（12）10kV交流電壓回路斷線。

2.3.3遙控量

主變壓器高、低壓側斷路器分、合。

2.3.4遙調量

主變壓器有載分接開關調節(jié)。

2.4元件保護及自動裝置

2.4.1主變保護

主變保護主要包括非電量保護、差動保護、后備保護。非電量保護屬于主變壓器的主體保護，差動保護主要用來保護變壓器繞組內部及其引出線上發(fā)生的各種相間短路故障；后備保護用于在主保護故障拒動的情況下，保護主變壓器。

（1）非電量保護。

①獨立高、低壓側防跳操作回路（該操作回路必須交流和直流兼容）；

②本體重瓦斯：發(fā)出信號，動作于兩側開關跳閘可由壓板投退；

③本體輕瓦斯：動作發(fā)信號；

④調壓重瓦斯：發(fā)出信號，動作于兩側開關跳閘可由壓板投退；

⑤調壓輕瓦斯：動作發(fā)信號；

⑥油溫過高：動作發(fā)信號；

⑦釋壓器動作：延時動作于跳兩側開關，可由壓板投退；

⑧油位信號：發(fā)過低、過高信號。

（2）差動保護。

主要包括差動速動、比例差動。

（3）后備保護。

①35kV復合電壓閉鎖方向過流：時限1跳35kV母聯，時限2跳本側；

②10kV復合電壓閉鎖過流：時限1跳10kV母聯，時限2跳本側；

③高、低兩側過負荷：時限發(fā)信號；

④主變高、低壓側及本體各電量的測量。

主變保護、測控集中于專用的采集、保護、測控柜中，塔什店一號礦井35kV變電站選用兩套主變保護測控柜，分別對1#、2#主變進行保護、測控。

2.4.235kV進線保護

（1）過電流保護：該保護動作跳斷路器并發(fā)信號；

（2）電流速斷：該保護動作跳斷路器并發(fā)信號；

（3）電流速斷保護；

（4）低頻減載；

（5）負荷控制功能；

（6）控制斷線檢測；

（7）線路各電量的測量；

（8）開關近控、遠控可實現互為閉鎖功能；

（9）具有失壓報警和斷相報警功能。

2.4.310kV饋線保護

（1）保護單元和操作回路必須交、直流完全兼容；

（2）過電流保護：該保護動作跳斷路器并發(fā)信號；

（3）電流速斷：該保護動作跳斷路器并發(fā)信號。

（4）三相一次自動重合閘；

（5）低頻減載；

（6）負荷控制功能；

（7）控制斷線檢測；

（8）線路各電量的測量；

（9）開關近控、遠控可實現互為閉鎖功能；

（10）具有失壓報警和斷相報警功能。

直接向井下供電的10kV高壓饋電線上，嚴禁裝設自動重合閘，例如給井下中央變電所的饋出線路上就不應裝設自動重合閘裝置。

2.4.4電壓切換

（1）二次電壓切換；

（2）二次電壓切換發(fā)動作信號。

2.4.5一體化組合式備用電源自投裝置

（1）采集35kV母線電壓；

（2）采集35kV進線兩路電流；

（3）采集10kV兩段電壓；

（4）采集10kV兩進線電流；

（5）35kV進線，母聯、10kV進線、母聯狀態(tài)；

（6）裝置自動跟蹤系統(tǒng)運行方式；

（7）全自動實現進線間或主變之間的自動投切；

（8）裝置具備自投過負荷聯切功能，預留12路聯切出口；

（9）裝置具備自投后電源恢復后自動回切功能，同時將聯切的負荷自動投入。

2.5站端電力系統(tǒng)調度自動化

一個自動化程度較高的變電站，站端電力系統(tǒng)調度自動化也應成為其必不可少的組成部分。電力系統(tǒng)調度自動化設計是一項系統(tǒng)工程，包括調度自動化系統(tǒng)調度端和變電站遠動兩部分，這里我們僅討論35kV變電站內的站端系統(tǒng)。

2.5.1信息采集

信息采集系統(tǒng)按照直調直采、直采直送的原則設計。變電站向有關調度傳送遙測量包括主變高低壓側有功、無功，母聯和分段的測量電流；傳送的遙信量有線路、母聯斷路器的位置信號，變壓器高低壓側斷路器的位置信號，變電站的事故總信號，有載調壓變壓器抽頭位置信號。調度中心向變電站傳送的遙控、遙調命令主要有斷路器的分合、有載調壓分開關的調節(jié)等。

2.5.2遠動系統(tǒng)

遠動系統(tǒng)應選用性能優(yōu)良、可靠性高的定型產品。遠動系統(tǒng)包括遠動終端單元（RTU）和變電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)，具備接收并執(zhí)行遙控、遙調命令和反送檢驗功能。遠動規(guī)約應于調度端系統(tǒng)一致，遠動系統(tǒng)的容量宜按變電站的發(fā)展需要確定，運行時間考慮10年。

2.5.3信息傳輸和通道

遠動通道在通信設計中統(tǒng)一組織，調度中心對直接調度管轄的35kV變電站建立直達通道采集信息。

3結語

變電站自動化系統(tǒng)為變電站運行環(huán)境的功能、設計、運行、維護和可靠性提供了很多好處。變電站自動化系統(tǒng)的應用提高了電力系統(tǒng)的運行性能，且為煤礦安全用電、可靠用電提供有力保障。塔什店一號礦井35kV變電所自2014年12月投運以來，各項試驗數據均達到設計要求，為礦井變電站自動化系統(tǒng)的廣泛應用呈現了很好的實踐運用實例。

參考文獻

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