110kV變電站電氣自動化技術(shù)及應(yīng)用

鄭國輝

摘 要：隨著生活水平的提高，人們多用電的需求量越來越大，大量的電量輸出使得對供電系統(tǒng)提了更高的要求。同時變電站的設(shè)備和供電技術(shù)也在不斷地發(fā)展，其中110kV變電站電氣自動化技術(shù)的出現(xiàn)使得在無人看守的條件下能夠?qū)崿F(xiàn)安全、正常的供電。該技術(shù)的應(yīng)用不僅能夠使電力企業(yè)的資源得到整合，降低企業(yè)成本，而且能夠提高企業(yè)的市場競爭力。

關(guān)鍵詞：110kV變電站 ；電氣自動化技術(shù)；應(yīng)用

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A

眾所周知，我國對110kV變電站電氣自動化的研究還處于起步階段，而110kV變電站電氣自動化在電網(wǎng)的運行中發(fā)揮著非常重要的作用。作為供電系統(tǒng)的核心部分，其主要作用就是對電壓進行升高和降低的變換，在電站中變電站將電壓升高，在便于遠距離輸送的同時，降低了輸送時的損耗。在客戶終端時，將電壓降低，輸送給客戶。保證了用電的安全。本文就110kV變電站電氣自動化技術(shù)及應(yīng)用進行了相關(guān)的研究。

1.110kV變電站電氣自動化技術(shù)

1.1監(jiān)控系統(tǒng)

監(jiān)控系統(tǒng)主要目的就是對變電站的設(shè)備進行監(jiān)控，以便及時的發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障，對設(shè)備進行修復(fù)，降低損失。110kV變電站的監(jiān)控系統(tǒng)由3部分組成，包括：設(shè)備層，上位機，PLC。監(jiān)控系統(tǒng)對變電站的實時監(jiān)控，也能夠反應(yīng)設(shè)備的運行狀態(tài)。監(jiān)控系統(tǒng)采用計算機進行監(jiān)控，可達到無須工作人員值班的要求。其主要目的歸為降低造價，保證電網(wǎng)安全以及讓電網(wǎng)高效地運行。其總體的原則是：（1）監(jiān)控系統(tǒng)的各項性能指標要滿足相應(yīng)的規(guī)范要求，對于強規(guī)必須要滿足。（2）監(jiān)控范圍主要包括了：報警系統(tǒng)、隔離開關(guān)、主變分接頭的調(diào)整、電壓斷路器、自流UPS系統(tǒng)等11個節(jié)點。（3）網(wǎng)路分布結(jié)構(gòu)。網(wǎng)路主要以光纖為媒介，站控層采用TCP/IP協(xié)議，間隔層多采用以太網(wǎng)。（4）監(jiān)控系統(tǒng)的功能是對設(shè)備進行監(jiān)控。并進行數(shù)據(jù)的采集和數(shù)據(jù)的處理。不同的信號采用不同的采集方式。同時監(jiān)控系統(tǒng)還可以防誤鎖及和其他網(wǎng)線相接的智能接口。

1.2 110kV變電站電氣自動化的二次設(shè)備分布與UPS系統(tǒng)

110kV變電站電氣自動化的二次設(shè)備主要有：二次安防設(shè)備、故障錄波器、監(jiān)控系統(tǒng)站設(shè)備、變壓器柜、電能質(zhì)量監(jiān)測柜和微機五防系統(tǒng)等。監(jiān)控設(shè)備和繼電器可以一起布置或隔開布置，對110kV變電站顏色、外形進行統(tǒng)一設(shè)計采用相應(yīng)檢測裝備和測控系統(tǒng)。主要的二次設(shè)備分布在主控樓中。如監(jiān)控系統(tǒng)站控制設(shè)備、變壓器柜、故障錄波器等。而容量大小為3kVA的USP系統(tǒng)為繼電設(shè)備，監(jiān)控系統(tǒng)的電源提供了保障，使其不會出現(xiàn)斷電現(xiàn)象。

1.3 110kV變電站電氣自動化的安全系統(tǒng)

在110kV變電站中，當有人看守時，安全系統(tǒng)的作用相對較小，因為其工作內(nèi)容被人為取代，但當無人看守時，其安全系統(tǒng)就顯得尤為重要。安全系統(tǒng)可通過圖像監(jiān)視和安全預(yù)警系統(tǒng)來實現(xiàn)。這兩部分可對變電站進行遠程操控，一旦變電站或其周圍出現(xiàn)緊急情況時，圖像監(jiān)控和安全預(yù)警系統(tǒng)都能及時的發(fā)現(xiàn)問題。找出事故的原因，工作人員通過圖像監(jiān)控和安全預(yù)警系統(tǒng)反饋的相關(guān)信息，采取相應(yīng)的方法進行處理。這樣不僅省時，而且很大程度上使得變電站的管理更加高效。安全系統(tǒng)的設(shè)計首先要對其配置進行合理的設(shè)計，其次對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，因為這些位置時事故多發(fā)的位置，關(guān)注好這些點，變電站才能夠更好地避免事故的發(fā)生。減小損失。再者，紅外檢測設(shè)備的設(shè)置也十分重要，一般會在變電站的圍墻進行設(shè)置。最后，要進行防盜，防火等等的設(shè)置。

1.4直流系統(tǒng)

直流系統(tǒng)是一種獨立的電路設(shè)備，該設(shè)備很少受到其他設(shè)備的作用，如果變電站出現(xiàn)電源故障導(dǎo)致停電，直流系統(tǒng)可以充當備用電源，并繼續(xù)為蓄電池充電，直流系統(tǒng)中的蓄電池個數(shù)和容量需要根據(jù)具體的情況確定，容量按照2h事故放電的時間進行考慮。蓄電池一般和其他的二次設(shè)備儀器放置在繼電室內(nèi)部。

2.變電站綜合自動化結(jié)構(gòu)

2.1集中式結(jié)構(gòu)

集中式結(jié)構(gòu)因其所具備的功能較多，因此在我國應(yīng)用也較多，通過多臺微型電腦的共同作用，不僅可以對變電站的數(shù)據(jù)進行采集，而且可以對變電站進行實時的監(jiān)控。所占的空間也相對較小。消耗的能量也相對較低。但是這種結(jié)構(gòu)也有不足之處：前置的管理機所要做的工作量遠遠比其他結(jié)構(gòu)的工作量大，這樣就必然降低了可靠性。一旦前置機出現(xiàn)了故障，遠方的信息將會失去。同時其遠方的功能也會失去。在這種情況下，并不能夠節(jié)約開支。因此會采用雙機并聯(lián)的運行模式。

2.2分布式結(jié)構(gòu)

分布式結(jié)構(gòu)是通過多臺電腦共同工作來實現(xiàn)的。分布式結(jié)構(gòu)是較為理想的結(jié)構(gòu)，完全式的分布結(jié)構(gòu)是難以實現(xiàn)的。雖然其在開放性方面有很大的優(yōu)勢，但是在實際的工程應(yīng)用中仍然還有很多的問題沒有解決。如信息傳輸?shù)目煽啃裕箍闺姶鸥蓴_等。目前其技術(shù)不是很成熟，要達到完全的分布式結(jié)構(gòu)，有待進一步的研究。

2.3分層分布式結(jié)構(gòu)

分層分布式結(jié)構(gòu)一般有兩層分布結(jié)構(gòu)。分為站級和段級站級系統(tǒng)由站監(jiān)視系統(tǒng)、站工程師工作臺、站控系統(tǒng)及同調(diào)度中心的通信系統(tǒng)等組成。其中站監(jiān)視系統(tǒng)：對所有組成系統(tǒng)進行監(jiān)測，目的是為站控系統(tǒng)提供相應(yīng)的信息。如擾動記錄，使系統(tǒng)正常運行，更好地完成既定的工作。站工程師工作臺：主要對設(shè)備進行檢查，檢驗以及維護工作。站控系統(tǒng)：要求其對信息處理準確，響應(yīng)快，以及相應(yīng)的運行管理等。

上面按功能進行基本分塊，硬件信息特征可在一臺站控計算機或多臺中實現(xiàn)，也可以按功能分別布置，但要滿足數(shù)據(jù)共享的功能。段級則按站分布式配置，在功能分配上，能夠在本間隔解決的問題就在本間隔解決，除特殊情況外，盡量不要依賴于其他的通信網(wǎng)。

3.110kV變電站電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用

3.1 電子互感器的應(yīng)用

在100kV變電站電氣自動化系統(tǒng)中運輸模塊和單元的合并要進行獨立設(shè)計，使兩者獨立工作，這樣就對100kV變電站起到了雙層的保護作用。對其系統(tǒng)線路的保護一般采用羅氏定理實現(xiàn)。通過采光纖和電子互感器進行保護。

3.2 共網(wǎng)傳輸技術(shù)的應(yīng)用

110kV變電站電氣自動化技術(shù)中網(wǎng)絡(luò)通信的穩(wěn)定性和兼容性使其能夠得以實現(xiàn)。測控 I/O 與保護操作箱就地安裝，同時GOOSE通信技術(shù)能夠保證不跳閘。而組播流量的優(yōu)化配置則是通過結(jié)構(gòu)配置的簡化來實現(xiàn)的。二次設(shè)備與過程層的交換機，可支持動態(tài)組播協(xié)議高精度的冗余對時，適用于擴建和網(wǎng)絡(luò)配置的改造。通過IEC網(wǎng)絡(luò)的采樣，可對110kV變電站的進行測控和保護。

3.3 保護功能的應(yīng)用

對于母線、線路、變壓器等重要構(gòu)件，110kV變電站電氣自動化技術(shù)可對這些構(gòu)件起保護作用。同時110kV變電站電氣自動化技術(shù)可能夠進行變電站運行過程中故障的發(fā)現(xiàn)，并及時發(fā)送，進行相應(yīng)的處理。

結(jié)語

對于110kV變電站電氣自動化技術(shù)研究雖然我國仍處于起步階段，但是越來越多的研究人員發(fā)現(xiàn)了其重要性，并不斷地對其進行研究，優(yōu)化結(jié)構(gòu)。使之得到更為廣泛的應(yīng)用。而且隨著研究的深入，傳統(tǒng)的低壓變電站將會逐步地被淘汰，取而代之的是新型的110kV高效的變電站。而這一切都離不來科研人員對科學(xué)的不斷探索。

參考文獻

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