110KV智能變電站電氣自動化設(shè)計方法分析

高麗麗 王振鵬

摘要：智能變電站為智能電網(wǎng)發(fā)展中的重要組成部分，有效的保證了變電站運行的穩(wěn)定性，滿足電網(wǎng)可持續(xù)發(fā)展的要求，但是在當(dāng)前智能變電站中，電氣自動化設(shè)計的問題較為突出，影響智能變電站的正常工作，因此需要相關(guān)技術(shù)人員加強對電氣自動化設(shè)計問題的深入性分析，根據(jù)實際情況采取更加科學(xué)的優(yōu)化方案。本文論述了110KV智能變電站電氣自動化設(shè)計方法。

關(guān)鍵詞：110KV;智能變電站;電氣自動化;設(shè)計方法

一、110KV智能變電站的概述

（一）內(nèi)涵

智能變電站主要是指利用現(xiàn)代化的智能設(shè)備通過相對應(yīng)的組合以及架構(gòu)，實現(xiàn)變電站信息的數(shù)字化和通用平臺的網(wǎng)絡(luò)化，并且自動對電力網(wǎng)絡(luò)運行性進(jìn)行全面的采集以及測量，根據(jù)實際情況做好輸配電網(wǎng)的全面控制和在線決策，通過其他和互動等功能來加快信息傳遞的速度，從而達(dá)到良好的調(diào)控效果。智能電站為新型的變電站形式，在數(shù)字化變電站基礎(chǔ)上演變而來的，能夠通過自動化和智能化的相互協(xié)調(diào)，滿足智能變電站和電網(wǎng)管理的控制需要。

（二）結(jié)構(gòu)

在110KV智能變電站中按照行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)的建模，在此平臺中加快信息傳遞的速度，智能變電站自動化系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上要劃分為一次設(shè)備和二次設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為三層，首先為站控層，由變電站監(jiān)控系統(tǒng)和遠(yuǎn)動系統(tǒng)而組成，能夠?qū)崿F(xiàn)全站設(shè)備的監(jiān)測以及控制，并且更加快速完成數(shù)據(jù)的采集以及獲取，例如采集電能量信息和保護(hù)信息等等，為后續(xù)管理工作提供重要的基礎(chǔ)，第2層為間隔層，包含的是保護(hù)和測量等功能，之后要接入到其他的智能設(shè)備中完成設(shè)備功能的轉(zhuǎn)換，單間隔設(shè)備中能夠具備良好的保護(hù)測控功能，同時也可以根據(jù)間隔對象完成資源的優(yōu)化配置，按照各種遠(yuǎn)方輸入和輸出的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的多方位交互，以此來提高整體的設(shè)備管理效果。最后為過程層，主要是智能終端和合并單元等智能組件，由他們來完成開關(guān)量和模擬量的采集，并傳達(dá)相對應(yīng)的控制命令，以此來完善智能變電站的功能。

二、智能變電站常見的電氣故障

在進(jìn)行110KV智能變電站電機自動化設(shè)計時，要分析在以往電氣系統(tǒng)運行中的故障問題，不斷的提高整體設(shè)計方案的針對性，為后續(xù)系統(tǒng)運行奠定堅實的基礎(chǔ)。首先第1個故障為變壓器的故障，變電站的核心設(shè)備為變壓器，一旦發(fā)生火災(zāi)會釀成較大的安全事故，并且在變壓器中如果出現(xiàn)短路情況，那么會在設(shè)備內(nèi)部瞬時出現(xiàn)較大的電流沖擊，導(dǎo)致變壓器穩(wěn)定性很難得到充分的保證影，響后續(xù)運行維護(hù)工作的順利進(jìn)行。

第2個常見故障為次級設(shè)備故障，例如繼電保護(hù)自動裝置采取了小型集成電路之后，在使用時內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，可靠性和難滿足相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，并且隨時時間的不斷推移，故障問題在不斷的加重。影響設(shè)備正常運行也會對系統(tǒng)內(nèi)部造成嚴(yán)重的損耗，帶來的影響后果較為突出。

第3個常見故障遠(yuǎn)動功能不健全，這也是當(dāng)前大多數(shù)變電所中所暴露出來的問題，特別是無法準(zhǔn)確的為變電所的控制中心提供更加準(zhǔn)確的信息，在進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)整時，也無法提出更加科學(xué)的應(yīng)對方案，對后續(xù)工作所產(chǎn)生影響因素較為突出，導(dǎo)致變電站運行效果很難得到全面的提高，限制了行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。

最后一個故障為抗干擾能力較差，國內(nèi)使用的電站自動化系統(tǒng)不能和

廠家設(shè)備相互操作，導(dǎo)致抗干擾能力在不斷的降低，影響設(shè)備的正常使用。

三、110KV智能變電站電氣自動化設(shè)計的方法

（一）自動化系統(tǒng)的繼電保護(hù)

在進(jìn)行110KV智能變電站電機自動化設(shè)計時，要劃分好不同工作層次，按照不同工作任務(wù)確定新型的設(shè)計方案，從而使得進(jìn)行自動化設(shè)計效果能夠得到全面的提高。首先為自動化系統(tǒng)的繼電保護(hù)功能，在實際設(shè)計時要通過繼電保護(hù)的優(yōu)勢來監(jiān)測變電站機電設(shè)備的異常情況，如果在使用時發(fā)異常情況，要快速的完成信息的傳達(dá)，提醒人員采取更加科學(xué)的應(yīng)對方案，避免對設(shè)備造成嚴(yán)重的損耗。在變電站安全運行管理時，要通過檢測技術(shù)的應(yīng)用，搜集變電站運行的相關(guān)信息，以此來為后續(xù)控制工作提供重要的基礎(chǔ)。繼電保護(hù)功能包含的是變壓器保護(hù)和母線保護(hù)等不同組成部分，能夠?qū)崿F(xiàn)全過程的設(shè)備保護(hù)。在電站內(nèi)部也可以通過繼電電裝置可靠性和靈活的優(yōu)勢形成完整的系統(tǒng)保護(hù)機制，從而滿足正常供電的要求以及標(biāo)準(zhǔn)，提高后續(xù)設(shè)備運行的平穩(wěn)性。在系統(tǒng)設(shè)置時，要嚴(yán)格的按照電力裝置過電壓保護(hù)和絕緣配合的要求，設(shè)置相對應(yīng)的防雷接地系統(tǒng)，多方位地滿足整體安全管理的要求，從而使系統(tǒng)運行效率能夠得到全面的提高，突出自動化設(shè)計的優(yōu)勢。

（二）信息收集、處理功能

在自動化系統(tǒng)中要具備數(shù)據(jù)采集和收集的功能，在系統(tǒng)設(shè)計時需要做到實時監(jiān)控，了解變電站的運行情況。在收集信息時采取的是遠(yuǎn)程通訊系統(tǒng)，為了保證變電站正常運行需要，系統(tǒng)隨時隨地收集相關(guān)的資料，一旦發(fā)生數(shù)據(jù)有異常情況時，那么要根據(jù)之前所設(shè)定的指令進(jìn)行判斷以及檢查，采取更加科學(xué)解決措施，將故障扼殺在搖籃之中，避免故障的進(jìn)一步擴大。在自動化系統(tǒng)設(shè)置時，要配置相對應(yīng)的掃描技術(shù)，做好數(shù)據(jù)的及時更新以及調(diào)整，從而使得電氣自動化設(shè)計效果能夠得到全面的提升。

在信息處理方面，要根據(jù)繼電保護(hù)等內(nèi)容記錄檔案，包含了日報表和月報表，為后續(xù)變電站管理提供重要的數(shù)據(jù)。變電站管理者通過可視化操作頁面全面的分析變電站運行情況，獲取有關(guān)電站的運行信息，達(dá)到良好的控制效果，之后配合著遙控通信功能，更加清晰的顯示變電站的設(shè)備運用信號，及時的發(fā)送給反饋控制中心。在收到信號之后要完成變電站全面控制的工作任務(wù)，以此來提高整體的工作效率，節(jié)約不必要時間的浪費。

在數(shù)據(jù)處理模塊設(shè)計時，要將整個模塊看成不同的單元來進(jìn)行合理化的設(shè)計，在其中可以融入互感器裝置對相關(guān)數(shù)字信號進(jìn)行快速的采集之后，再傳入到相對應(yīng)的平臺中，做好信號傳輸頻道的科學(xué)調(diào)頻，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的多方位處理。在實際設(shè)計時需要加強對互感器設(shè)備電流和電阻的科學(xué)檢查，從而使數(shù)據(jù)監(jiān)測能夠具備較強的精準(zhǔn)性。在前期設(shè)計工作中，可以將這一方案在計算機中進(jìn)行全面的模擬，查看數(shù)據(jù)流通情況，以及在流通時所存在的問題，不斷的優(yōu)化整體的設(shè)計方案，為后續(xù)管理工作提供重要的支持

（三）數(shù)據(jù)分析報警系統(tǒng)

在數(shù)據(jù)分析報警系統(tǒng)設(shè)置方面要更加快速地獲取故障信息，并且馬上傳送到調(diào)度中心，在數(shù)據(jù)采集時要根據(jù)溫度變化的曲線了解情況，在系統(tǒng)運行時主要是將采集到的溫度信息通過傳遞送達(dá)到主控單元中，之后配合著計算機程序的作用來計算出設(shè)備當(dāng)前的溫度變化規(guī)律，通過主控單元的內(nèi)儲存變電一次設(shè)備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以此來確定當(dāng)前設(shè)備運行狀態(tài)。這樣一來可以快速的發(fā)現(xiàn)在系統(tǒng)運行中所存在的故障隱患，提高后續(xù)管理的效果。在實際管理時如果出現(xiàn)設(shè)備故障，那么主控單元要馬上啟動報警功能，這樣一來可以減少供電事故的發(fā)生。在監(jiān)控時還要進(jìn)行電氣線路和變壓器設(shè)備的全面控制和管理，自動化的記錄設(shè)備行時的生產(chǎn)情況，有助于為后續(xù)維護(hù)工作提供重要的資料支撐，提升整體管理的效果。

（四）智能化一次性設(shè)備設(shè)計

在智能化一次性設(shè)備設(shè)計方面，要實現(xiàn)不同功能的相互總和，為后續(xù)管理提供重要的基礎(chǔ)。在一般情況下智能高壓設(shè)備的構(gòu)成單元為固定組成，例如設(shè)計單元和保護(hù)單元等等，每一部分的功能既是獨立也是相互協(xié)調(diào)的，通過同步功能來完成運行數(shù)值的轉(zhuǎn)換，在實際設(shè)計時要通過智能化一次性的靈活性和完整性來進(jìn)行日常的管理，并且采取自動化設(shè)備進(jìn)行功能廣泛的延伸和分層，做好各系統(tǒng)之間的層次性劃分，例如可以將變電站設(shè)備和傳感器進(jìn)行相互的結(jié)合科學(xué)的布置設(shè)備排列方案，以此來提高整體的管理效果。在實際設(shè)計時，注意要將智能化一次設(shè)備的獨立性進(jìn)行全面的凸顯，完成高壓電的科學(xué)檢測。雖然智能化一次設(shè)備的組織方式不同，但是其具備較強的靈活性，因此可以通過內(nèi)線組合的方式滿足高壓設(shè)備的正常運行要求，提高整體的設(shè)計效果。

其次在一次智能設(shè)備設(shè)置方面，要通過智能化控制來調(diào)控最終的調(diào)壓開關(guān)，監(jiān)測主變壓器的電量以及氣體特征等等。并且智能化開關(guān)的融入也是非常重要的，要通過斷路器的狀態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集以及分析完成各種的有效控制，提高整體的設(shè)計效果。

（五）配置監(jiān)測設(shè)備

在智能化變電站中自動化的功能不僅僅要體現(xiàn)在信息的搜集和采集上，更能夠體現(xiàn)在設(shè)備自動化檢查方面，根據(jù)之前所制定的檢查要求，做好變電設(shè)備故障信息的及時分析，采取更加科學(xué)的維護(hù)策略，保證設(shè)備的平穩(wěn)運行。首先在監(jiān)測設(shè)備設(shè)計方面功能要放在局部放電情況的檢查上，通過組合式的功能進(jìn)行電線區(qū)域的科學(xué)劃分，在在線監(jiān)測系統(tǒng)中要利用傳感器和交換機進(jìn)行多模塊的管理，完成后續(xù)信息采集和加工的要求，例如通過主控模塊能夠完成數(shù)據(jù)的有效監(jiān)督，之后再配合數(shù)據(jù)庫儲存相對應(yīng)的數(shù)據(jù)，按照不同數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)學(xué)的劃分，進(jìn)一步的完成屬性數(shù)據(jù)階段性管理。在后續(xù)系統(tǒng)設(shè)計時還可以融入傳感器技術(shù)，按照模塊要求做好單元的劃分

之后，再通過數(shù)據(jù)的提取獲取診斷的數(shù)據(jù)支撐以數(shù)字化的方式進(jìn)行全面的傳達(dá)之后，再配合著在線監(jiān)督設(shè)備做好層次性的劃分。在相關(guān)后臺系統(tǒng)支持下，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字信息的傳達(dá)以及應(yīng)用，以此來提高整體設(shè)計效果。在進(jìn)行變電站監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計時，要快速的完成變壓器的在線監(jiān)測，根據(jù)相關(guān)的要求，對數(shù)據(jù)連接情況進(jìn)行針對性的監(jiān)督，將接地線連接情況進(jìn)行數(shù)據(jù)的總和之后，再根據(jù)變電站的規(guī)模情況確定好傳感器的數(shù)量。在系統(tǒng)方案優(yōu)化方面，要根據(jù)之前所搜集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的分類，再根據(jù)傳感器的分布來確定異常信息，在后臺操作時整合相對的數(shù)據(jù)，從而達(dá)到良好的監(jiān)管效果，滿足后續(xù)安全性管理的要求。

（六）二次設(shè)備的布置設(shè)計

在二次設(shè)備布置設(shè)計時，要采取集中式的布置方式，根據(jù)二次設(shè)備的特點選擇與之匹配的保護(hù)裝置和監(jiān)控系統(tǒng)，以此來提高整體的設(shè)計效果。在二次設(shè)備布置設(shè)計方面較為集中，雖然各個設(shè)備空間并沒有特殊要求，但是要特別注意，二次設(shè)備控制系統(tǒng)和監(jiān)視系統(tǒng)要采取組屏方式，有針對性的利用相對應(yīng)的保護(hù)系統(tǒng)，防止在后續(xù)線路運行時存在較為嚴(yán)重的干擾因素。值得注意的是，在實際設(shè)計時要保證繼電室的備用屏位大小，占總體屏位的10%，合理的配置好機電室內(nèi)部的不同設(shè)備，遵循一體化的設(shè)計原則，提高整體的設(shè)計效果。在二次設(shè)備電源設(shè)計方面，可以采取直流系統(tǒng)，用于站內(nèi)不同設(shè)備的供電，直流系統(tǒng)要設(shè)置滿足站內(nèi)供電需求的蓄電池組，充電裝置要設(shè)置高頻開關(guān)電源，每組充電機選擇不同的模塊，并且配置相對應(yīng)的監(jiān)測裝置。采取混合式的供電方式來進(jìn)行良好的供電，逐漸提高整體的配置效果。

結(jié)束語：

110KV智能變電站電氣自動化設(shè)計的意義較為突出，因此在實際設(shè)計時需要實際人員根據(jù)實際情況做好科學(xué)的劃分，了解不同設(shè)備的運行特點和相互的關(guān)系，總結(jié)以往工作經(jīng)驗，為后續(xù)設(shè)計模塊的優(yōu)化提供重要的基礎(chǔ)，從而使110KV智能變電站電氣自動化設(shè)計水平能夠能量全面的提升，促進(jìn)我國電力行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展和進(jìn)步。

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