綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在10kV變電站的應(yīng)用

黃飛

（中冶華天南京工程技術(shù)有限公司，江蘇 南京 210019）

經(jīng)濟(jì)水平的快速發(fā)展，使我國(guó)的城市化進(jìn)程不斷加快，各地的工業(yè)發(fā)展和居民用電量增加迅速，這就對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行狀況有了更高的要求。目前城市電網(wǎng)的復(fù)雜程度逐漸提升，為了使各級(jí)的電力調(diào)配中心實(shí)時(shí)掌握電網(wǎng)及變電站的運(yùn)行情況，提高變電站的運(yùn)行可控性，需要采用更多的反事故措施，綜合自動(dòng)化系統(tǒng)符合目前變電站的管理需要，自動(dòng)化系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)的二次設(shè)備控制模式，在簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)的同時(shí)能提高系統(tǒng)的安全性能。

一、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)概述

根據(jù)生產(chǎn)和生活對(duì)用電質(zhì)量以及數(shù)量的要求，變電站的日常運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)該安全平穩(wěn)，在保證電能質(zhì)量的同時(shí)，也要保證電能的數(shù)量，盡量避免線路上的電能損耗，同時(shí)要盡可能降低變電站的整體維護(hù)成本，以提高變電站的經(jīng)濟(jì)效益，要實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，就需要對(duì)變電站進(jìn)行整體上的管理，在計(jì)算機(jī)水平發(fā)展的帶動(dòng)之下，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。

為了滿足變電站的運(yùn)行管理需要，綜合自動(dòng)化系統(tǒng)主要利用現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)技術(shù)以及電子技術(shù)對(duì)變電站內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行功能組合，以先進(jìn)的通信手段對(duì)設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控，測(cè)量有關(guān)的工作數(shù)據(jù)以及狀態(tài)資料，從整體上協(xié)調(diào)整個(gè)變電站內(nèi)的設(shè)備運(yùn)行，替代了傳統(tǒng)變電站使用的二次監(jiān)控設(shè)備，簡(jiǎn)化了變電站內(nèi)的二次電路，提高了監(jiān)控電路以及保護(hù)電路的運(yùn)行效率和可靠性，實(shí)現(xiàn)了管理功能的綜合化。

綜合自動(dòng)化技術(shù)對(duì)變電站內(nèi)除一次設(shè)備以及電源設(shè)備（包括交流電源和直流電源）之外的所有二次設(shè)備，通過(guò)微機(jī)綜保裝置把二次設(shè)備按照功能進(jìn)行區(qū)域劃分，以現(xiàn)代化的通信網(wǎng)絡(luò)完成各模塊間的連接，以統(tǒng)一型號(hào)的接口完成模塊信息之間的共享，每個(gè)子系統(tǒng)單獨(dú)運(yùn)行，完成獨(dú)立的功能任務(wù)，所有的模塊由統(tǒng)一的CPU 群實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)，使全局化的整體管理成為可能。在變電站內(nèi)建立綜合自動(dòng)化管理系統(tǒng)之后，電站的管理人員在變電站的主控站或者調(diào)度室內(nèi)，就可以通過(guò)屏幕顯示裝置對(duì)整個(gè)變電站的設(shè)備以及輸電線路的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控，有效減輕了電站管理人員的工作量；綜合自動(dòng)化系統(tǒng)可以通過(guò)智能化的管理，對(duì)變電站設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)診斷，將診斷結(jié)果及時(shí)傳達(dá)給主控室內(nèi)的管理人員，有效避免整個(gè)電站的非正常停機(jī)情況。

二、應(yīng)用于10kV 變電站的綜合自動(dòng)化管理系統(tǒng)簡(jiǎn)介

隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷進(jìn)步，變電站內(nèi)的綜合自動(dòng)化管理系統(tǒng)在大型發(fā)電廠運(yùn)用相當(dāng)廣泛，220kV 的變電站及220kV 以上的輸電線路管理系統(tǒng)中也有所設(shè)計(jì)，但是在民用建筑以及小型工業(yè)變電站中的使用尚未普及，10kV 變電系統(tǒng)的整體自動(dòng)化程度仍有待提升，以實(shí)現(xiàn)無(wú)人管理和遠(yuǎn)程遙控為目標(biāo)的自動(dòng)化管理系統(tǒng)，以下簡(jiǎn)單介紹10kV 變電站中的自動(dòng)化系統(tǒng)。

（一）自動(dòng)化管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方式

根據(jù)電站的實(shí)際運(yùn)行情況，需要選擇不同的自動(dòng)化結(jié)構(gòu)，常見(jiàn)的自動(dòng)化管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有兩種，一種是集中式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，由前置主機(jī)和后臺(tái)的處理機(jī)構(gòu)成集控式的結(jié)構(gòu)，前置主機(jī)完成數(shù)據(jù)的輸入、監(jiān)控以及保護(hù)的功能，后臺(tái)的處理機(jī)完成數(shù)據(jù)的處理以及通信功能，因前置機(jī)的工作任務(wù)量比較大，容易出現(xiàn)運(yùn)行運(yùn)行瓶頸，對(duì)系統(tǒng)的可靠性有比較大的影響，如在前置機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的通信功能都將中斷；另一種是分層分布的結(jié)構(gòu)方式，應(yīng)用較為廣泛，這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理是按照變電站的控制要求以及控制對(duì)象進(jìn)行單元?jiǎng)澐?，以分層分布的方式布置系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)，整個(gè)系統(tǒng)由監(jiān)控系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、工作臺(tái)以及通信系統(tǒng)組成，由監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)電站內(nèi)的所有設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)檢測(cè)，當(dāng)出現(xiàn)異常的運(yùn)行數(shù)據(jù)時(shí)由控制系統(tǒng)以及工作臺(tái)進(jìn)行判定，通過(guò)調(diào)試和檢驗(yàn)等工作，在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，可以利用通信系統(tǒng)對(duì)電站進(jìn)行遠(yuǎn)程的管理。

（二）利用綜合自動(dòng)化管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)電站的保護(hù)和監(jiān)控

根據(jù)電力系統(tǒng)中10kV 變電站的工作要求，綜合自動(dòng)化系統(tǒng)需要保證電站的安全運(yùn)行，在可靠的供電數(shù)量的前提下，提高輸出電能的質(zhì)量，這就要求自動(dòng)化管理系統(tǒng)對(duì)變電站內(nèi)的線路狀況，變壓器的工作狀態(tài)以及保護(hù)電路的可靠性進(jìn)行統(tǒng)一的保護(hù)和監(jiān)控。

1、對(duì)變電站內(nèi)的10kV 線路進(jìn)行保護(hù)和監(jiān)控

為了保證變電站的安全運(yùn)行，需要對(duì)變電站內(nèi)的接地點(diǎn)和饋線進(jìn)行保護(hù)，線路保護(hù)的任務(wù)包括饋線的保護(hù)，線路的控制，接地情況的測(cè)量以及異常工況的報(bào)警裝置，整個(gè)保護(hù)部分應(yīng)該由三相三段式的電流保護(hù)方案組成，以確保在異常工況發(fā)生時(shí)能夠迅速熔斷。為了配合線路保護(hù)和監(jiān)控工作，測(cè)量系統(tǒng)中需要對(duì)線路的電流、電壓、頻率、功率等進(jìn)行實(shí)時(shí)的測(cè)量，控制部分要有自動(dòng)跳閘和手動(dòng)跳閘功能。

2、對(duì)變電站內(nèi)的變壓器的保護(hù)和監(jiān)控

綜合自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)變壓器的保護(hù)由監(jiān)控和保護(hù)兩套獨(dú)立系統(tǒng)組成，由非電量保護(hù)裝置、差動(dòng)保護(hù)裝置以及備用監(jiān)控保護(hù)裝置共同組成，非電量保護(hù)裝置運(yùn)行時(shí)，可以對(duì)變壓器中各回路的主變壓器的溫度進(jìn)行測(cè)量，對(duì)接頭位置的數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)對(duì)遙測(cè)結(jié)果的分析，完成與其他設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換，起到對(duì)變壓器的保護(hù)作用；差動(dòng)保護(hù)電路則采集變壓器兩側(cè)的電流量和一側(cè)的電壓量，完成對(duì)變壓器一側(cè)的能量監(jiān)控，能夠及時(shí)預(yù)警變壓器的異常工作情況；備用保護(hù)電路是非電量保護(hù)和差動(dòng)保護(hù)都無(wú)法正常工作時(shí)運(yùn)行的，可以以手動(dòng)的方式分閘，也可以在監(jiān)控的配合下完成保護(hù)工作。

（三）綜合自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)電站運(yùn)行情況的全面監(jiān)控

在10kV 變電站的內(nèi)部管理過(guò)程中，可以利用監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)全站進(jìn)行監(jiān)視，監(jiān)控系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)主機(jī)內(nèi)部裝有監(jiān)控軟件和組態(tài)軟件，可以通過(guò)主機(jī)上的顯示界面實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)，在監(jiān)控中心即可獲得設(shè)備的相關(guān)保護(hù)資料，以及遙測(cè)的信息和報(bào)表。利用微機(jī)對(duì)整個(gè)電站的運(yùn)行情況進(jìn)行檢測(cè)，集控站的檢測(cè)技術(shù)與本地檢測(cè)信息相結(jié)合，在對(duì)比之后能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)變電站運(yùn)行過(guò)程中的隱形故障，為電站的日常維護(hù)工作提供科學(xué)的指導(dǎo)。借助監(jiān)控信息的反饋，可以實(shí)現(xiàn)信息資源的有效共享，使變電站的保護(hù)和控制工作同時(shí)完成，提高了變電站的維護(hù)和管理效率，使變電站的自動(dòng)化水平得到了質(zhì)的提升，逐步實(shí)現(xiàn)了無(wú)人值班的目標(biāo)，為電力系統(tǒng)的調(diào)度自動(dòng)化打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（四）依托系統(tǒng)的通信功能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理

根據(jù)10kV 變電站的使用目的，要求變電站的管理人員能夠?qū)﹄娬镜倪\(yùn)行情況快速控制，快速排除故障，傳統(tǒng)的10kV 變電站內(nèi)配線情況復(fù)雜，日常維護(hù)成本較高，運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常會(huì)因?yàn)樽冸娬竟ぷ魅藛T的操作失誤造成停機(jī)事故，綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用改善了這種情況。系統(tǒng)中包括有遠(yuǎn)程通信的功能，既能夠?qū)⒃O(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況傳達(dá)到主控室的主機(jī)內(nèi)，以一定的警告形式提醒管理人員對(duì)異常工況進(jìn)行處理，在管理人員處理之后，也可以將控制中心的命令傳遞回現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備，在遠(yuǎn)程監(jiān)控的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程管理；同時(shí)也能完成同級(jí)變電站以及變電站與高一級(jí)管理部門之間的溝通，使電力系統(tǒng)的電網(wǎng)管理更加系統(tǒng)化。

三、10kV 變電站內(nèi)綜合自動(dòng)化管理系統(tǒng)的應(yīng)用前景

隨著我國(guó)科技水平的不斷進(jìn)步，人們生產(chǎn)和生活過(guò)程中的用電需求越來(lái)越旺盛，電力部門的管理任務(wù)較為艱巨，為了緩解電力系統(tǒng)中人員緊張的現(xiàn)狀，基層中的變電站的自動(dòng)化水平亟待提升。在10kV 變電站內(nèi)利用綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，線路改造的任務(wù)和硬件建設(shè)任務(wù)量較大，但是使用之后能夠有效提高變電站的安全性，大大降低了變電站的日常維護(hù)成本，甚至在特殊的運(yùn)行情況如瞬間停電以及電壓波動(dòng)較大的情況下，自動(dòng)化系統(tǒng)仍然能夠以迅速切換實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的保護(hù)，能對(duì)基層的用電安全以及生產(chǎn)狀況起到良好的保證作用。利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段，可以實(shí)現(xiàn)供電質(zhì)量的提升，變電站的電壓合格率穩(wěn)定，運(yùn)行過(guò)程中安全可靠，依托于自動(dòng)化系統(tǒng)的管理可以降低電力系統(tǒng)的管理成本，能有效促進(jìn)了基層電力事業(yè)的發(fā)展。

四、結(jié) 語(yǔ)

面對(duì)科技水平不斷提升的大形勢(shì)，基層的10kV 變電站應(yīng)該主動(dòng)迎接挑戰(zhàn)，建立完善的自動(dòng)化管理系統(tǒng)，以現(xiàn)代化的管理方式進(jìn)行電站的管理，完善變電站的管理系統(tǒng)，提高變電站運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，為人民的生產(chǎn)和生活提供可靠的保證。綜合自動(dòng)化管理系統(tǒng)的應(yīng)用提高了電站管理人員的工作效率，能實(shí)現(xiàn)常規(guī)電站和無(wú)人值守電站的自動(dòng)化管理，集運(yùn)行監(jiān)控和安全管理為意圖的管理模式，具有良好的發(fā)展前景。

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