110kV變電站自動化系統設計

趙群　陸學兵

摘要：變電站自動化技術應用計算機技術、通信技術、檢測技術和控制技術等，將變壓器中傳統的繼電保護系統、測量系統、控制系統、調試系統、信號系統和運動系統等多個獨立的功能系統，經濟化，組合為一套智能化的綜合系統。文章對110kV變電站自動化系統主體的變電站自動化系統設計進行了相關研究。

關鍵詞：110kV變電站；自動化系統；系統設計；繼電保護；信息采集；遠程通信 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM764 文章編號：1009-2374（2015）21-0027-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.21.014

1 原始資料分析

設計有關原始資料：

（1）變電站的類型：地方降壓變電站。

（2）電壓等級：110/35/10kV。

（3）負荷情況。

（4）系統情況：系統經雙回路給變電站供電；系統110kV母線短路容量為2500MVA。

（5）電氣主接線。電氣主接線方案如圖1所示：

（6）變壓器及輸電線路型號。SFS7-31500/110型三繞組無勵磁調壓電力變壓器。

2 110kV變電站自動化系統設計

2.1 變電站自動化系統的概念

常規變電所的二次系統主要由就地控制、繼電器、錄波裝置、遠動控制裝置組成。在實際應用中，按照就地監控、電保護、遠動、測量、錄波等功能組織，構成錄波屏、控制屏、保護屏、中央信號屏等。

我國變電站自動化系統研究起步較晚，我國首個變電站自動化系統是由清華大學機電工程系設計，但由于受到投資和技術限制，當時并沒有大面積推廣和應用。隨著我國經濟的不斷發展，20世紀90年代越來越多的單位和企業開始投入到變電站自動化系統的研究中，其中南瑞公司、申瑞公司都投入了大量資金針對變電站自動化系統進行了開發。隨著變電站自動化系統研究的深入，我國變電站自動化系統不論是技術上，還是理論上都逐漸完善。變電站自動化系統有效提高了變電站穩定性和可靠性，提高了變電站運行效率，變電站自動化系統在不久的將來將成為變電站系統改革的主流方向和必然趨勢。變電站自動化系統通過利用計算機技術、通信技術對變電站所有設備運行情況進行監測、控制、協調，以此保障變電站安全運行。變電站自動化系統有效降低了變電站的維護費用，提高了供電質量。

2.2 變電站自動化系統設計原理與計劃

2.2.1 設計的原理。設計的基本理念是建立一個新型中央集中控制系統，從而實現自動化；同時在盡可能增強各項功能的基礎上降低設計成本。110kV變電站自動化系統設計配置及通訊網絡圖如圖2所示。

2.2.2 設計計劃。在對國內110kV變電站分析的基礎上，對變電站自動化系統設計計劃如表1所示。

3 系統的功能設計

3.1 自動化系統的繼電保護功能

變電站自動化系統的繼電保護功能是變電站自動化系統的核心組成部分和關鍵技術。通過繼電保護功能能夠實現對變電站繼電設備狀態的監控和保護。一旦變電站繼電設備運行狀態出現異常，繼電保護功能便會啟動保護機制。其中包括：發電機保護、變壓器保護、母線保護、電氣線路保護等。繼電保護功能降低了電力系統發生故障的可能，在故障發生時，能夠實現最小范圍和最短時間，自動將故障點與設備進行隔離以及切除，消除隱患，保障供電正常。繼電保護功能的技術特點是具有選擇性、靈敏性、可靠性、速動性。選擇性指故障發生時能夠僅選擇將故障設備切除，不影響其他正常設備。速動性指以最快速度切除故障，縮短故障時間，降低設備損壞程度，及時穩定設備運行。靈敏性指的是在電力系統出現故障或異常時，能夠快速啟動保護機制，并正確做出反應動作。可靠性指的是繼電保護功能具有安全性和信賴性，不會做出錯誤反應，錯誤動作必然會給電力系統帶來危害，影響正常供電。

3.2 自動化系統的信息采集功能

變電站自動化系統的信息采集功能為變電站的后續管理和運營提供了科學依據和研究數據。通過信息采集功能能夠實時掌控整個變電站的運行狀態和設備裝備，信息的傳遞通過遠程通信系統完成。變電站的有效管理離不開信息采集功能。但為了避免變電站自動化系統出現故障，導致采集到的信息失真，變電站運行時仍需留守人員，出現故障時，及時對自動化系統進行維護，并直接進行人工跳合閘，確保變電站的正常運行。

3.3 自動化系統的設備監視及報警

3.3.1 具有報警功能。變電站自動化系統故障監測功能和報警功能在發現設備故障時會發出警報，并將故障信息送達調度中心，調度中心便可利用反饋回的故障信息及時找到故障點，并對故障點進行必要的隔離與

維護。

3.3.2 具有設備監視功能。變電站自動化系統的設備監控功能，能夠實現對設備的自動監控和控制保護，如：電氣線路監視、母線監視、變壓器監視等。變電站自動化系統在對相關設備進行監視時能夠自動生成監視記錄，為后續維護提供依據。

3.4 具有數據處理及打印與人機接口及遠程通信功能

3.4.1 系統的數據處理及打印功能。變電站自動化系統的數據處理及打印功能，能夠根據變電站管理需要自動生成繼電保護和運行管理記錄存檔，其中包含了變電站的日報表、月報表等。在數據生產后打印站根據數據調取需求將歷史數據進行顯示、打印及轉儲。

3.4.2 系統的人機接口功能。變電站自動化系統具有直觀的可視化操作界面，變電站管理人員可直觀的通過屏幕了解到整個變電站系統的運行狀況，并進行控制操作。

3.4.3 系統的遠程通信功能。變電站自動化系統的遠程通信功能實現了遠距離數據傳輸。利用遠程通信功能，能夠精確將變電站信號實時顯示，并反饋到控制中心，控制中心便可對變電站進行實時控制，遠程通信功能不僅提高了工作效率，更降低了人工成本。

4 結語

110kV變電站自動化系統建設對我國電力發展有著積極的促進作用，雖然目前我國對于110kV變電站自動化系統正處在研究階段，但隨著投資力度的加大及研究的不斷深入，不久的將來110kV變電站自動化系統將逐步成熟起來。變電站自動化系統將成為我國未來變電站發展的必然趨勢。本文通過對變電站自動化系統原理進行分析，提出了變電站自動化系統設計思路，并依據當前110kV變電站自動化系統的研究成果，對110kV變電站自動化系統功能進行了設計和分析。

參考文獻

[1] 陳小川.我國鐵路供電繼電保護與自動化[M].北京：中國鐵道出版社，2010.

[2] 張惠剛.淺談變電站綜合自動化原理與系統[M].北京：中國電力出版社，2004.

（責任編輯：周 瓊）