變電站電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)探析

黃雪花

摘? 要：隨著城鎮(zhèn)化水平的不斷提升，為滿足社會(huì)發(fā)展對(duì)供電系統(tǒng)的要求，供電企業(yè)正在加強(qiáng)對(duì)變電站的有效建設(shè)，使其能夠在整個(gè)供電環(huán)節(jié)持續(xù)且穩(wěn)定的進(jìn)行供電。而且隨著近幾年來(lái)電氣自動(dòng)化技術(shù)的有效應(yīng)用，使得變電站的供電效率和質(zhì)量得到有效提升，能夠更好的應(yīng)對(duì)各種突發(fā)狀況和問(wèn)題，在一定程度上推進(jìn)了變電站的有效發(fā)展。所以文章對(duì)變電站電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)展開(kāi)相關(guān)論述，分析電氣自動(dòng)化的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，同時(shí)對(duì)相關(guān)具體設(shè)計(jì)展開(kāi)研究，希望對(duì)我國(guó)變電站電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)及應(yīng)用有所幫助。

關(guān)鍵詞：變電站;電氣自動(dòng)化;意義及要點(diǎn);設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM76? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）36-0088-02

Abstract： With the continuous improvement of urbanization level， in order to meet the requirements of social development for power supply systems， power supply enterprises are strengthening the effective construction of substations so that they can supply power continuously and stably throughout the power supply. Moreover， with the effective application of electrical automation technology in recent years， the power supply efficiency and quality of the substation have been effectively improved， and it is possible to better cope with various emergencies and problems， and to some extent， promote the effective development of the substation. Therefore， this paper discusses the electrical automation design of substation， analyzes the design points of electrical automation， and studies the related specific design. It is hoped that it will help the design and application of electrical automation in substation in China.

Keywords： substation; electrical automation; meaning and key points; design

1 概述

隨著我國(guó)整體用電市場(chǎng)的多元化發(fā)展，人們對(duì)整個(gè)供電系統(tǒng)有了更高的要求和標(biāo)準(zhǔn)，而變電站又是供電系統(tǒng)中的關(guān)鍵組成部分，所以說(shuō)加強(qiáng)變電站的電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)有助于推進(jìn)變電站工作，更好地完成供電系統(tǒng)運(yùn)行工作?，F(xiàn)階段我國(guó)在變電站電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用仍然處于前期階段，因此相對(duì)來(lái)說(shuō)仍有很多內(nèi)容需進(jìn)一步開(kāi)展研究，加強(qiáng)對(duì)各項(xiàng)電器自動(dòng)化技術(shù)的設(shè)計(jì)應(yīng)用，使其更好地發(fā)揮供電作用，推動(dòng)我國(guó)整體供電系統(tǒng)的穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展。

2 變電站電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)概況

在變電站建設(shè)過(guò)程中加強(qiáng)電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)主要是通過(guò)對(duì)電力系統(tǒng)中變換電壓、分配電能、控制電力流向、調(diào)整電壓的電力設(shè)施等多個(gè)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整和設(shè)計(jì)。在對(duì)超高壓電進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)時(shí)一般會(huì)使用微機(jī)故障錄波裝置、微機(jī)線路保護(hù)、微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)，另外還會(huì)對(duì)其安裝相應(yīng)的實(shí)時(shí)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備以及繼電保護(hù)裝置等，能夠大大提升變電站電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)水平，為后續(xù)工作的開(kāi)展奠定基礎(chǔ)。要想正確確保變電站電氣自動(dòng)化的有效設(shè)計(jì)，就一定要充分意識(shí)其在變電站中的應(yīng)用意義與價(jià)值，否則將會(huì)造成其應(yīng)用不當(dāng)而無(wú)法滿足其供電需求，嚴(yán)重拉低了整個(gè)供電系統(tǒng)的供電水平，所以說(shuō)必須加強(qiáng)對(duì)變電站電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)的有效研究和應(yīng)用。

3 電氣自動(dòng)化技術(shù)在變電站中的意義

現(xiàn)階段電氣自動(dòng)化技術(shù)和整個(gè)供電系統(tǒng)的運(yùn)行有著越來(lái)越緊密的聯(lián)系，所以說(shuō)在變電站建設(shè)過(guò)程中加強(qiáng)電氣自動(dòng)化技術(shù)的有效應(yīng)用能夠大大提升供電運(yùn)行的自動(dòng)化水平，避免過(guò)多人力資源的投入而造成對(duì)整個(gè)供電系統(tǒng)的影響，有效確保變電站運(yùn)行穩(wěn)定性。

3.1 有利于實(shí)現(xiàn)電力服務(wù)智慧化

現(xiàn)階段我國(guó)變電站的建設(shè)呈現(xiàn)出一定的分布趨勢(shì)，對(duì)于該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著十分重要的作用，因?yàn)槠鋵⒅苯記Q定著該地區(qū)的供電運(yùn)行穩(wěn)定性，而電氣自動(dòng)化技術(shù)的有效應(yīng)用能夠大大提升整個(gè)供電系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。因?yàn)殡姎庾詣?dòng)化技術(shù)的要求越來(lái)越高，變電站在處理各項(xiàng)問(wèn)題時(shí)更加智能化，使其運(yùn)行起來(lái)即便是沒(méi)有人力的干預(yù)也能夠提高自身運(yùn)行的準(zhǔn)確性，加強(qiáng)對(duì)各項(xiàng)錯(cuò)誤及故障的有效修正，既確保了變電站的安全穩(wěn)定性，又能夠大大提升供電系統(tǒng)運(yùn)行效率。

3.2 有利于實(shí)時(shí)模擬工作開(kāi)展

在變電站建設(shè)中使用電氣自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)變電站的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)模擬，進(jìn)而更好的了解其運(yùn)行狀況。一般來(lái)說(shuō)，變電站有瞬時(shí)與穩(wěn)態(tài)兩種狀態(tài)，因此加強(qiáng)電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用能夠更好地對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行預(yù)判處理，加強(qiáng)對(duì)于各種技術(shù)的有效模擬和仿真，分析電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，真正實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)變電站的有效監(jiān)測(cè)和管理，不斷完善和優(yōu)化其運(yùn)行狀態(tài)。

4 電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.1 電氣自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

進(jìn)行電站電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)時(shí)要加強(qiáng)對(duì)其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的有效設(shè)計(jì)，因?yàn)橐话銜?huì)采取分散分布式結(jié)構(gòu)，以電氣自動(dòng)化單元為配置對(duì)象。另外，整個(gè)電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)裝置具備一定的獨(dú)立性，加強(qiáng)對(duì)其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的有效設(shè)計(jì)能夠更好地應(yīng)對(duì)相關(guān)故障隱患問(wèn)題的產(chǎn)生，防止因?yàn)闇y(cè)控以及通信網(wǎng)出現(xiàn)故障所造成的問(wèn)題和影響。

4.2 電氣自動(dòng)化信息的分層設(shè)計(jì)

要對(duì)電氣自動(dòng)化信息的分層進(jìn)行設(shè)計(jì)，因?yàn)樵陂_(kāi)展電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)過(guò)程中一定要對(duì)所有一次設(shè)備與間隔層間的信息分層進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣才可以有效確保電壓與電流相關(guān)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。在對(duì)間隔層的信息交換設(shè)計(jì)過(guò)程中，要求對(duì)其內(nèi)部的功能模塊開(kāi)展相關(guān)設(shè)計(jì)工作，確保機(jī)電保護(hù)裝置和控制模塊以及監(jiān)測(cè)模塊之間的信息溝通與交流。同時(shí)還要對(duì)間隔層與變電站進(jìn)行信息設(shè)計(jì)。一般來(lái)說(shuō)，變電站的監(jiān)控系統(tǒng)主要是由間隔層采集將數(shù)據(jù)信息發(fā)送到監(jiān)控管理機(jī)，通常主要包含以下內(nèi)容：正常運(yùn)行狀態(tài)以及故障問(wèn)題運(yùn)行狀態(tài)下的測(cè)量值和計(jì)算值、斷路器狀態(tài)、保護(hù)操作等參數(shù)狀態(tài)。

5 電氣自動(dòng)化在變電站中的具體設(shè)計(jì)

5.1 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要從兩方面入手，首先是對(duì)操縱控制方式的設(shè)計(jì)，因?yàn)檎麄€(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)定是為了適應(yīng)無(wú)人值班工作的開(kāi)展進(jìn)行設(shè)計(jì)的，一般是根據(jù)其功能性分層進(jìn)行考慮，按照集控中心、變電站控制層、間隔層等設(shè)備的功能性進(jìn)行分層。由于某些環(huán)節(jié)只是檢修的操作手段，所以說(shuō)整體電氣監(jiān)控范圍和區(qū)域能夠根據(jù)相應(yīng)的需求進(jìn)行調(diào)整。另外，還要確保各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、選擇功能的開(kāi)關(guān)狀態(tài)都應(yīng)配備一定的監(jiān)控系統(tǒng)，進(jìn)而加強(qiáng)對(duì)各個(gè)層級(jí)的有效控制。如果系統(tǒng)產(chǎn)生各種故障時(shí)則能夠及時(shí)向控制中心發(fā)出警告，縮短應(yīng)急處理的時(shí)間。

在系統(tǒng)配置方面要求控制層作為整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵，通常包含以下設(shè)備：遠(yuǎn)動(dòng)主站、GPS對(duì)時(shí)裝置、公用接口裝置、打印機(jī)、主機(jī)兼操作員站以及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。另外，還要對(duì)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的外圍設(shè)備進(jìn)行精簡(jiǎn)，比如去除操作員站的緩解，但是要為其預(yù)留一個(gè)便攜機(jī)接口，以便后期工作需求。為了確保后期系統(tǒng)的升級(jí)與優(yōu)化作用，在對(duì)主線圖進(jìn)行設(shè)計(jì)以及控制層數(shù)據(jù)庫(kù)的建立時(shí)一定要從長(zhǎng)遠(yuǎn)的方向進(jìn)行考慮。

5.2 相關(guān)設(shè)備的使用

二次設(shè)備的使用一般要遵守以下原則：首先在對(duì)二次設(shè)備進(jìn)行安裝和布置時(shí)一般采取集中式，以便監(jiān)控設(shè)備室和繼電器室能夠結(jié)合具體狀況進(jìn)行分割或者合并;另外在對(duì)保護(hù)裝置以及監(jiān)控系統(tǒng)測(cè)控系統(tǒng)組裝屏選擇方面要充分進(jìn)行考慮，確保各個(gè)二次設(shè)備的外形、柜體的結(jié)構(gòu)以及顏色相協(xié)調(diào);同時(shí)還要求繼電器室內(nèi)的系統(tǒng)能夠集中深部安裝以下幾種設(shè)備：控制層設(shè)備、主變壓器保護(hù)柜、測(cè)控柜、故障錄波器、電能表柜、直流柜通信設(shè)備屏柜以及110kW系統(tǒng)，還要在室內(nèi)預(yù)留出備用屏的空間;最后則要求在35（10）kW的開(kāi)關(guān)柜上安裝測(cè)控裝置。

直流系統(tǒng)布置于繼電器室內(nèi)，不增設(shè)相應(yīng)的電池室，而且電池的數(shù)量級(jí)容量也要根據(jù)具體的參數(shù)來(lái)設(shè)定。直流系統(tǒng)的額定電壓使用220/110V，并通過(guò)單母線分段接地。其配置有：一套直流接地的自檢測(cè)裝置、兩套冗余配置的高頻開(kāi)關(guān)電源充電設(shè)備、一套閥控式電池組。當(dāng)然，如果變電站的規(guī)模較大也可以增設(shè)一套電池組，其容量一般為100Ah～200Ah，每組蓄電池由104只密封式的鉛蓄電池構(gòu)成。

交流不停電電源（UPS）系統(tǒng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)要求具備持續(xù)不停電的供電系統(tǒng)，因此會(huì)使用UPS系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠利用220/110V的直流電源為其提供相應(yīng)電流而不自帶電源，能夠使用模塊化的N+1冗余配置，確保每套的電池容量在3kW左右。在具體應(yīng)用中應(yīng)結(jié)合容量要求進(jìn)行安裝。

整個(gè)圖像監(jiān)控系統(tǒng)的目的在于可以實(shí)現(xiàn)便捷化的管理，對(duì)于出現(xiàn)的問(wèn)題能夠及時(shí)進(jìn)行發(fā)現(xiàn)并解決，確保系統(tǒng)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。一般來(lái)說(shuō)該系統(tǒng)設(shè)備需遵循以下原則：需要在變電站工作區(qū)域周?chē)惭b遠(yuǎn)紅外線探測(cè)器與電子?xùn)艡冢诟鞔笾骺貥且约按箝T(mén)配置攝像頭;同時(shí)對(duì)于各個(gè)配電設(shè)備房間內(nèi)部也要安裝攝像頭，確保整個(gè)變電站的防火、防盜以及安全性，能夠在出現(xiàn)險(xiǎn)情時(shí)第一時(shí)間將其傳輸?shù)娇刂浦行摹?/p>

6 變電站電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

隨著當(dāng)前科技水平的不斷提升和各種新型技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，使得電氣自動(dòng)化的應(yīng)用前景更為廣闊，尤其是在變電站系統(tǒng)中的有效應(yīng)用為整個(gè)供電系統(tǒng)的運(yùn)行帶來(lái)了新的可能性。而且隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷完善和優(yōu)化，電氣自動(dòng)化技術(shù)和變電站的融合將會(huì)更加深入，進(jìn)而有效推進(jìn)變電站科學(xué)合理的設(shè)計(jì)、規(guī)劃等工作的開(kāi)展，確保變電站能夠大大提升其自動(dòng)化水平，完成一系列相關(guān)操作，確保整個(gè)變電站供電系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性。

7 結(jié)束語(yǔ)

總體而言，在變電站運(yùn)行過(guò)程中，電氣自動(dòng)化技術(shù)有著越來(lái)越關(guān)鍵的作用，因?yàn)樵摷夹g(shù)的有效應(yīng)用可以大大提高變電站整體運(yùn)行的安全性、可靠性，另外，還能夠使變電站為整個(gè)社會(huì)的發(fā)展提供全方位智能化的針對(duì)性電力服務(wù)，進(jìn)而達(dá)到供電系統(tǒng)的可控化與自動(dòng)化。而且隨著整個(gè)社會(huì)對(duì)供電需求的不斷提高，變電站在整個(gè)供電系統(tǒng)中有著十分重要的作用，因此必須將其擺在十分合理且關(guān)鍵的位置，通過(guò)開(kāi)展一系列相關(guān)研究和分析，不斷提高電氣自動(dòng)化技術(shù)在變電站設(shè)計(jì)中的有效應(yīng)用，最終確保整個(gè)社會(huì)供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

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