淺談110kV綜合自動(dòng)化變電站的電氣二次設(shè)計(jì)

田春燕

【摘 要】綜合自動(dòng)化技術(shù)是變電站發(fā)展的趨勢(shì)，因此帶來(lái)的變電站的電氣二次設(shè)計(jì)也發(fā)生了較大的轉(zhuǎn)變。目前，部分設(shè)計(jì)人員沒有真正的認(rèn)識(shí)到綜合自動(dòng)化變電站的電氣二次設(shè)計(jì)，這就會(huì)給電氣二次設(shè)計(jì)留下隱患。本文從變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)和變電站電氣二次部分之間的區(qū)別和聯(lián)系出發(fā)，探討了繼電保護(hù)設(shè)計(jì)、跳合閘操作設(shè)計(jì)、防誤閉鎖設(shè)計(jì)、備自投設(shè)計(jì)、后臺(tái)監(jiān)控設(shè)計(jì)等方面的內(nèi)容，為110kV綜合自動(dòng)化變電站的電氣二次設(shè)計(jì)提供參考。

【關(guān)鍵詞】110kV 變電站；綜合自動(dòng)化；電氣二次設(shè)計(jì)；分析

在有關(guān)變電站電氣二次設(shè)計(jì)思維與理念不斷發(fā)展、更新的背景下，整個(gè)變電站的二次電氣系統(tǒng)已逐步自傳統(tǒng)面向功能為主的設(shè)計(jì)模式轉(zhuǎn)變成為了面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)模式。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是，相對(duì)于整個(gè)變電站電力運(yùn)行系統(tǒng)而言，電氣二次設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中不單單考慮某一個(gè)參數(shù)或設(shè)備，而將設(shè)計(jì)的目的確定為：為滿足某一設(shè)備保護(hù)、監(jiān)控、測(cè)量、計(jì)量在內(nèi)相關(guān)功能有效實(shí)施的綜合性裝置，確保特定性功能的順利完成。而這對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)分布式、開放性特征的實(shí)現(xiàn)而言也是至關(guān)重要的，因此，做好電氣二次設(shè)計(jì)也相當(dāng)于保障了整個(gè)綜合自動(dòng)化變電站運(yùn)行的可靠與穩(wěn)定。本文即針對(duì)以上相關(guān)問(wèn)題作詳細(xì)分析與說(shuō)明。

1.變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)和變電站電氣二次部分之間的區(qū)別和聯(lián)系

變電站的綜合自動(dòng)化將計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)以及通信技術(shù)等對(duì)變電站進(jìn)行監(jiān)控，并能夠保障在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中電氣設(shè)備是能夠進(jìn)行信息的交換的，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)內(nèi)部的資源信息的共享，能夠?qū)ψ冸娬镜倪\(yùn)行狀況進(jìn)行控制和監(jiān)視。變電站中的電氣二次部分與變電站的電氣一次部分相比較來(lái)看的話，能夠?qū)﹄姎庖淮卧O(shè)備進(jìn)行保護(hù)，并對(duì)電氣一次設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控，調(diào)節(jié)電氣一次設(shè)備中的等級(jí)變換，保證設(shè)備輸送電能、功能分配的正常進(jìn)行。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)可以看成是電氣二次設(shè)備中的一部分，為電氣一次設(shè)備提供保障和服務(wù)的。變電站二次設(shè)備是使用電工技術(shù)來(lái)協(xié)助各類功能的實(shí)現(xiàn)和完成，例如：跳合閘操作、小電流接地選線、直流系統(tǒng)、低周減載、繼電保護(hù)、四遙以及防誤閉鎖等功能。在變電站的功能完成的過(guò)程中，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)和變電站二次部分在功能完成的過(guò)程中所發(fā)揮的作用之間存在著較大的差異。

2.繼電保護(hù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

從繼電保護(hù)的角度上來(lái)說(shuō)，其作為整個(gè)變電站的運(yùn)行核心所在，一旦沒有了繼電保護(hù)，也就無(wú)法確保整個(gè)變電站的穩(wěn)定運(yùn)行。因此，變電站所對(duì)應(yīng)的繼電保護(hù)單元需要與監(jiān)控系統(tǒng)保持獨(dú)立運(yùn)行的狀態(tài)。換句話來(lái)說(shuō)，在整個(gè)系統(tǒng)軟件、硬件發(fā)生故障并退出運(yùn)行的情況下，要求繼電保護(hù)單元仍然能夠穩(wěn)定且持續(xù)的運(yùn)行?，F(xiàn)階段的技術(shù)條件支持下，對(duì)于110kV變電站而言，在綜合自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展并應(yīng)用的背景下，對(duì)于變電站內(nèi)，包括進(jìn)出線線路、母線、電容器裝置、接地變配電裝置、以及變壓器在內(nèi)的相關(guān)一次性設(shè)備均配置有與之相對(duì)應(yīng)的保護(hù)測(cè)控裝置。通過(guò)對(duì)該裝置的應(yīng)用，能夠完成對(duì)間隔層部分的電流數(shù)據(jù)、以及電壓數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)且動(dòng)態(tài)采集。同時(shí)，還可以通過(guò)對(duì)保護(hù)測(cè)控裝置內(nèi)部中央處理器的應(yīng)用，建立在邏輯判斷的基礎(chǔ)之上，完成相對(duì)于整個(gè)間隔層的保護(hù)功能。

3.跳合閘操作設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

從跳合閘操作的角度上來(lái)說(shuō)，在綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用背景下，110kV變電站所對(duì)應(yīng)的隔離開關(guān)、斷路器操作、以及接地刀閘操作均實(shí)現(xiàn)了其遠(yuǎn)程搖控性，最終建立在二次回路的基礎(chǔ)之上，確保操作的正確性、可靠性。從這一角度上來(lái)說(shuō)，跳合閘操作狀態(tài)下，電氣二次設(shè)計(jì)的核心目的在于：如何可靠且合理的設(shè)計(jì)操作機(jī)構(gòu)，確保在綜合自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)下，所發(fā)送跳合閘弱電信號(hào)能夠?qū)崿F(xiàn)與跳合閘線圈強(qiáng)電回路之間的對(duì)立性電平轉(zhuǎn)換。結(jié)合實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，對(duì)于110kV電壓等級(jí)變電站而言，要求面向斷路器配置與之相對(duì)應(yīng)的操作箱，并獨(dú)立運(yùn)行。

4.防誤閉鎖設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

電氣防誤閉鎖回路是一種現(xiàn)場(chǎng)電氣聯(lián)鎖技術(shù)，主要通過(guò)相關(guān)設(shè)備的輔助接點(diǎn)連接來(lái)實(shí)現(xiàn)閉鎖；其防誤功能隨二次接線而定，不宜增加和修改。微機(jī)、防誤閉鎖是通過(guò)用軟件編寫斷路器、隔離開關(guān)、接地刀閘問(wèn)的操作閉鎖規(guī)則，將現(xiàn)場(chǎng)大量的二次閉鎖回路變?yōu)殡娔X中的“五防”閉鎖規(guī)則庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了防誤閉鎖的數(shù)字化。

5.備自投設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

在現(xiàn)階段的技術(shù)條件支持下，對(duì)于110kV綜合自動(dòng)化變電站而言，變電站備自投所采取的供電方式可以在以下兩種方案當(dāng)中加以選?。悍桨敢皇悄嘎?lián)分段供電方式。此種備自投方案的核心思路在于：在分段開關(guān)處于斷開狀態(tài)的前提條件下，由工作電源分別面向設(shè)備進(jìn)行供電。在整個(gè)供電作業(yè)過(guò)程當(dāng)中，兩個(gè)電源相互屬于備用關(guān)系狀態(tài)；方案二是雙進(jìn)線向單母線進(jìn)行供電的方式。此種備自投方案的核心思路在于：1#線路進(jìn)行進(jìn)線作業(yè)，2#線路則作為備用線路。實(shí)踐工作當(dāng)中，多將方案一稱之為暗備用方式，而將方案二稱之為明備用方式。對(duì)于110kV電壓等級(jí)變電站而言，在充分考慮綜合自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行特性的基礎(chǔ)條件下，變電站備自投裝置設(shè)計(jì)方案的選取需要結(jié)合電壓、電流、斷路器位置信號(hào)等因素進(jìn)行綜合考量。同時(shí)需要遵循的基本原則是：110kV綜合自動(dòng)化變電站電氣二次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是選取合適的備自投裝置和備投方式，設(shè)計(jì)裝置與PT、CT、斷路器輔助接點(diǎn)的電纜連接。

6.后臺(tái)監(jiān)控設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

從后臺(tái)監(jiān)控的角度上來(lái)說(shuō)，對(duì)于110kV綜合自動(dòng)化變電站而言，較常規(guī)意義上變電站在后臺(tái)監(jiān)控方面的運(yùn)行特性來(lái)看，兩者之間的主要差別體現(xiàn)在：取消了中央控制屏裝置，同時(shí)以監(jiān)控器的方式加以替代。后臺(tái)監(jiān)控器的主要組成為計(jì)算機(jī)。在該計(jì)算機(jī)裝置當(dāng)中，支持安裝并運(yùn)行相應(yīng)的監(jiān)督控制系統(tǒng)軟件，集成包括定期傳送、五防、以及操作票操作在內(nèi)的相關(guān)功能，使整個(gè)變電站的運(yùn)行更加的一體化與集成化。同時(shí)，在有人值班模式下，人機(jī)聯(lián)系功能可應(yīng)用于后臺(tái)監(jiān)督控制系統(tǒng)，并面向相關(guān)操作人員，提供通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)外置裝置（包括鍵盤、鼠標(biāo)在內(nèi)）的運(yùn)用，使運(yùn)行人員對(duì)整個(gè)后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行可靠的調(diào)度。而在無(wú)人值班模式運(yùn)行狀態(tài)下，人機(jī)聯(lián)系功能則能夠自動(dòng)在當(dāng)?shù)氐谋O(jiān)控系統(tǒng)后臺(tái)機(jī)上持續(xù)運(yùn)行。更加關(guān)鍵的一點(diǎn)是：后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)與變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)之間的連接僅通過(guò)通信線的方式加以實(shí)現(xiàn)。因此，在二次設(shè)計(jì)當(dāng)中，可以不需要再做考量。但需要注意的一點(diǎn)是：由于計(jì)算機(jī)對(duì)于電源的需求為交流模式，供電的可靠性水平相對(duì)較低，因此需要在二次設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，為其配置專門性的交直流供電，從而確保供電的持續(xù)性與穩(wěn)定性。

7.結(jié)束語(yǔ)

在整個(gè)輸變電系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中，變電站所發(fā)揮的重要意義是毋庸置疑的，其也可以說(shuō)是電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)下的監(jiān)控點(diǎn)所在。特別是在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展，相關(guān)技術(shù)與電力系統(tǒng)充分融合的背景下，綜合自動(dòng)化技術(shù)已成為變電站運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中的關(guān)鍵載體與依賴。建立在綜合自動(dòng)化技術(shù)的基礎(chǔ)之上，分散式的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)已成為了現(xiàn)階段變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的主要方向與趨勢(shì)所在。 [科]

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