35kV變電站微機綜合保護自動化系統(tǒng)的總體設計

陳慶豐

（作者單位：國家新聞出版廣電總局無線電臺管理局564臺）

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35kV變電站微機綜合保護自動化系統(tǒng)的總體設計

陳慶豐

（作者單位：國家新聞出版廣電總局無線電臺管理局564臺）

摘 要：對35kV的變電站的微機綜合保護自動化系統(tǒng)的設計進行分析，將電網結構和主要的運行方式作為重點分析對象，對35kV變電站微機綜合保護自動化系統(tǒng)的模塊進行總體設計。

關鍵詞：變電站；電力保護；電網結構；系統(tǒng)總體設計

新型的變電站微機綜合保護自動化系統(tǒng)是由微機等相關設備組成，主要包括所有的二次設備。變電站中一般都是2臺主變壓器在共同工作的，在高壓的一側有母聯開關，使高壓側母排能夠進行并聯；低壓側的母線也分為2段，運用母線的開關進行連接。2臺主變壓器能夠各自運行，而且在為負載供電中能夠獨立的完成供電的功能，借助母線連接開關，達到分閘的效果，同時也可以采用單獨運行的方式為負載供電。

1 系統(tǒng)部分的傳感部件

35kV變電站微機綜合保護自動化系統(tǒng)的部件主要由電力保護部件、管理部件及數據采集部件組成。

1.1 檢測模擬信號

在35kV的系統(tǒng)中，通過電壓值進行模擬信號的檢測，電壓互感器能夠將高壓轉化成低壓的形式，形成交流信號，當2臺主變壓器同時運行時，電壓互感器就會傳出2個信號；當2臺主變壓器單獨運行時，電壓在取值的過程中只會取其中的1個數值。在對電流值進行檢測的過程中，電流互感器作為傳感部件，電流互感器能夠將高電壓側的大電流轉換成低壓的小電流作為采樣信號送出，其可分成計量回路電流互感器和保護回路電流互感器，前者的輸出電流會非常大，最大值達到幾十安培。

1.2 檢測開關信號

開關信號的控制和檢測一般是結合高壓開關進行取樣的，運用了機械聯動裝置，此類裝置能夠對繼電器的接點的位置進行取樣，通過繼電器的接點，使保護裝置的信號得以傳遞，手動刀閘一般是不通過繼電器的接點傳遞信號的，在對刀閘位置的信號進行收集的過程中，一般都是外加一個信號的裝置。

2 變電站微機綜合保護自動化系統(tǒng)的總體模塊設計

變電站微機自動化系統(tǒng)的基本結構為集散型，集散型系統(tǒng)能夠對生產管理中所有的信息進行收集，操作人員通過計算機的操作，不僅能夠實現對生產的全程管理，而且能夠借助人機交互的功能完成對生產的監(jiān)控。工程師接口是通過分析現場生產的狀態(tài)，分析預置的參數值，針對生產的狀態(tài)來確定控制的方式，對每個單元的工作狀態(tài)進行調整。通用計算機接口是結合了高級語言和各種外部的設備的，對生產的狀態(tài)進行查閱，對不同的變量進行分析，結合設備使用的歷史數據，分析出設備運行的趨勢，現場單元能夠完成各類信號的輸入和輸出，實現現場生產中數據的收集，配合計算機完成各類算法。低級人機接口能夠完善人機交互功能，對變量的狀態(tài)進行分析。通信網絡設備能夠將物理上的不同的計算機和現場的單元設備結合起來，在生產現場進行協(xié)調，實現資源的共享，對設備進行集中的控制。隨著技術的發(fā)展，新型的變電站微機綜合保護自動化系統(tǒng)逐漸替代傳統(tǒng)結構的變電站微機綜合保護自動化系統(tǒng)，新型的變電站微機綜合保護自動化系統(tǒng)的總體結構設計見圖1。

圖1　變電站微機綜合保護自動化系統(tǒng)的模塊結構

2.1 中心樞紐單元

值班員接口是實現所有設備運行的接口，其能夠為值班員提供各類的數據，在進行數據采集的過程中，數據也是在值班員接口進行分析的，且數據能夠被顯示和儲存，值班員就可以按照這些信息對變電站的保護決策進行分析，其也可以叫做定值計算機接口。

維護人員接口指的是按照變電站保護工作的需要，能夠建立完善的維修參數，對數據采集的方式進行調整，而且能夠實現模塊化的處理方式，對不同的模塊的工作狀態(tài)進行分析的基礎上，實現不同資源的使用。

通用微機接口是在電力調度的過程中，實現梯級化的管理的系統(tǒng)，能夠使資源得到更加范圍的共享。

上級調度接口是微機變電站自動化系統(tǒng)的子系統(tǒng)，這個系統(tǒng)能夠通過運用遠程技術實現數據信息的傳遞，調度員能夠對這些數據的結合與分析，實現設備運行的決策。

上述設備都是在一個單元出現的，而且其運行都離不開網絡，只有在網絡環(huán)境下才能傳遞數據，現在主要是借助局域網進行數據的傳遞。

2.2 現場單元

數據的手機與處理模塊，此模塊能夠將變電站中的電流和電壓等數據收集起來，通過編碼的方式能夠將其傳遞到通用設備上，方便值班員的觀察，運用電力載波或者無線通信的通道，能夠實現將信息及時的送往調度中心，而且，其還能完成低級人機界面的工作。

主變壓器保護模塊能夠將故障區(qū)分開來，可以借助差動的保護裝置，實現一些后備的保護工作，能夠為維修人員提供一些準確的參數，幫助維修人員及時的找出故障，確保電網運行的順利。

配出線保護模塊能夠對配出線產生的故障進行分析，其能夠分析配出線是短路還是多相接地的故障。

3 主要模塊的設計

3.1 數據采集與處理模塊

數據采集與處理模塊的構成見圖2。

圖2　數據收集與模塊處理結構圖

現場控制單元是一個核心的單元，是對生產現場的數據進行收集并能夠按照定值執(zhí)行，直接發(fā)送到計算機的，實現對下一級的調度，實現自動化的收集各個系統(tǒng)的數據和信息。運用RS232口進行連接，在生產現場能夠向測控單元發(fā)出信號。

遙測是通過單元的變送才完成的，變送單元是將輸入信號進行收集，然后在一個有效值中得到定位，對每一個周波的數據進行分析的基礎上，對10個周波的數據取平均值，分析出最準確的數據。

遙信指的是在變電站中的不同開關的設置，這些開關量的采集點能夠起到二次保護的效果，一般都是設置在高壓的設備周圍，在運行開關信號的過程中，一般一個動作都是在瞬間就能完成的，這樣就可以通過對鍵盤進行掃描，能夠得到變電站中數據的故障問題，實現對開關狀態(tài)變化的分析。

遙控是采用無人值守的方式運行的，運用遙控的方式能夠確保變電站中很多電源跳閘，防止多個區(qū)域出現停電問題。這種防守時是對各個操作單元實現遙控的，能夠借助直流的固態(tài)繼電器進行保護，實現直流電路的聯動。

電度計量的方式是結合電度表上的數據對脈沖量進行計算，結合了脈沖的寬度和脈沖所占的空間比例，分成有功電度和無功的電度。

人機界面能夠對各類開關的狀態(tài)進行顯示，對各類設備的故障進行顯示，并結合了遙控的功能，值班人員實現了對設備的實時監(jiān)控。

3.2 主變壓器保護模塊

這個模塊的輸出量為模擬信號的變壓器和低壓側向三相電流，借助了人工的合分變壓器，能夠對各類信號進行模擬。輸出的開關信號能夠實現繼電器的控制，運用參數計算的方式分析出各類故障，將故障顯示出來。

在對主變壓器進行保護中，主要采用的是差動保護的方式，這種方式能夠實現自動的對高壓和低壓的選擇，能夠分析變壓器電壓的比值，對差點的分析，然后分析變電器的運行是否是正常，當變電器出現故障時，能夠運用此類方法分析出是什么原因造成的故障，主變壓器的后備保護指的是變壓器除了主保護系統(tǒng)之外，還能夠進行附屬的保護。可以采用零序過流保護的方式，當變壓器是正常運行的狀態(tài)下，能夠通過三相電流瞬間值的分析，進行實時保護。負序過流保護指的是在變壓器正常運行中，電流的瞬間值域相瞬時值的差值，其最大值比單向值大2倍。

在實現對瓦斯保護的過程中，變電站的變壓器使用的電壓都是不同的，這就導致了各類故障同時發(fā)生，所以，應該先排除故障，運用差動保護的方式，減少這種不良的反應，而且能夠運用變壓器中所有的故障分析，起到瓦斯保護的效果。瓦斯繼電器中有2個結合點，這2個結合點要處于打開的狀態(tài)，當變壓器的郵箱產生故障后，由于電弧的原因，會導致絕緣體材料的分裂，產生大量的瓦斯氣體。在出現局部的故障時，產生的瓦斯氣體比較少，影響不是特別大，當故障遍布于整個系統(tǒng)中，那么瓦斯氣體的形成也會比較多，產生不安全的因素。變壓器的保護能夠結合開關信號，對不同的邏輯單元進行保護，通過信號裝置進行報警處理，檢修人員會在第一時間內進行檢修。

4 結語

變電站微機綜合保護自動化系統(tǒng)設備需要實現長時間的運行，所以在進行設計時一定要考慮提高其穩(wěn)定性和可靠性。變電站微機綜合保護自動化系統(tǒng)能夠實現生產效率的提升，在適應一些差異的基礎上，防止差異對生產效率造成影響。35kV變電站微機綜合保護自動化系統(tǒng)能夠起到對變電站各類設備的保護作用，對其進行繼電器、變壓器保護的設計，能夠確保變電站各類設備的順利運行，提高變電站為人們提供更好的供電服務能力。

參考文獻：

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[2]孫向飛,束洪春．不同相位補償方式下變壓器差流特性研究[J]．昆明理工大學學報:自然科學版,2013(4)．

作者簡介：陳慶豐（1974-），男，吉林榆樹人，本科，副高，研究方向：廣播電視設備維護。