關(guān)于綜合自動(dòng)化變電站的電氣二次設(shè)計(jì)研究

李建芳

（國(guó)網(wǎng)江西省電力公司九江供電分公司 江西九江 332000）

關(guān)于綜合自動(dòng)化變電站的電氣二次設(shè)計(jì)研究

李建芳

（國(guó)網(wǎng)江西省電力公司九江供電分公司 江西九江 332000）

伴隨近些年社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的加快和國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平的提高，人們?cè)谌粘Ｉa(chǎn)生活中對(duì)電力能源的需求量也不斷增多，這使得其對(duì)變電站工作質(zhì)量的要求隨之提升。雖然電力企業(yè)在發(fā)展過(guò)程中以為內(nèi)受到我國(guó)政策條件的支持，獲得了極大的發(fā)展機(jī)遇，但迅速擴(kuò)大的電網(wǎng)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)也變得愈發(fā)復(fù)雜。綜合自動(dòng)化作為當(dāng)前管理電網(wǎng)變電器的重要手段，本文以變電站為例，通過(guò)對(duì)其綜合自動(dòng)化建設(shè)同電氣二次設(shè)計(jì)間關(guān)系的分析，從而就其具體的設(shè)計(jì)要求展開(kāi)研究。

綜合自動(dòng)化變電站；電氣二次設(shè)計(jì)；研究

前言

就電力系統(tǒng)中的變電站來(lái)看，輸變電系統(tǒng)不僅是變電站的重要環(huán)節(jié)，還是電網(wǎng)系統(tǒng)主要監(jiān)控點(diǎn)之一。因此，電氣二次設(shè)計(jì)作為監(jiān)視和控制變電站的“神經(jīng)系統(tǒng)”，其設(shè)計(jì)是否具有合理性與可靠性，將會(huì)對(duì)整個(gè)變電站系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性產(chǎn)生極大的影響。而從各地區(qū)變電站事故發(fā)生原因的頻率來(lái)看，回路系統(tǒng)和自動(dòng)化系統(tǒng)故障是造成變電事故的關(guān)鍵原因之一。對(duì)此，提升變電站內(nèi)綜合自動(dòng)化與二次設(shè)計(jì)的正確性與合理性十分必要。

1 自動(dòng)化系統(tǒng)同電氣二次設(shè)計(jì)間的關(guān)系

在變電站中的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，主要是將數(shù)據(jù)處理、信息通信和計(jì)算機(jī)等技術(shù)綜合起來(lái)，對(duì)變電站日常運(yùn)行管理工作情況進(jìn)行全方位的監(jiān)控，以便確保在變電站內(nèi)部綜合性的自動(dòng)化系統(tǒng)中，所有的電氣設(shè)備在運(yùn)行期間，其產(chǎn)生的信息數(shù)據(jù)都能夠共享和交換，從而對(duì)變電站的實(shí)際運(yùn)行狀況展開(kāi)全方位的監(jiān)督和控制。同變電站電氣一次設(shè)計(jì)相比，開(kāi)展二次設(shè)計(jì)不僅可以保護(hù)一次設(shè)備，還能夠監(jiān)督一次設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況，合理調(diào)節(jié)一次設(shè)備運(yùn)行期間的等級(jí)變換情況，確保設(shè)備功能分配和電能輸送工作能夠處于正常的運(yùn)行情況。綜合自動(dòng)化可以說(shuō)是二次設(shè)備的一部分，其主要是為一次設(shè)備提供服務(wù)和運(yùn)行保障的。而在變電站中，二次設(shè)備的使用，是需要借助電工技術(shù)的協(xié)助來(lái)實(shí)現(xiàn)其各項(xiàng)使用功能，完成其具體工作目標(biāo)的。諸如，直流系統(tǒng)、四遙、低周減載、防誤閉鎖、繼電保護(hù)等各項(xiàng)功能。而變電站在完成和實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能的過(guò)程中，其自動(dòng)化系統(tǒng)與二次設(shè)計(jì)功能在完成期間發(fā)揮會(huì)的作用都具有較大的差異性。

2 自動(dòng)化系統(tǒng)與二次設(shè)計(jì)的要求

圖1 變電站系統(tǒng)電氣二次設(shè)計(jì)圖

2.1 繼電保護(hù)設(shè)計(jì)

電力系統(tǒng)中的變電站在運(yùn)行的過(guò)程中一旦市區(qū)了繼電保護(hù)，那么變電站的正常運(yùn)行就會(huì)受到一定的影響。因此，當(dāng)變電站處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)在其所處的保護(hù)單元中設(shè)置監(jiān)督控制系統(tǒng)，確保該監(jiān)控系統(tǒng)本身具有較為良好的獨(dú)立性。即變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中存在的硬件和軟件設(shè)備產(chǎn)生故障時(shí)，無(wú)法位置正常運(yùn)行時(shí)，處于繼電保護(hù)的單元仍舊能夠正常運(yùn)行。目前，我國(guó)電力系統(tǒng)存在的綜合自動(dòng)化同一次設(shè)備相比，形式更加多樣，且都存在保護(hù)測(cè)控的裝置。例如，電容器、變壓器、母線、接地線、線路等其他設(shè)備。與此同時(shí)，保護(hù)測(cè)控裝置的安裝，還可以有效檢測(cè)變電站內(nèi)間隔層中的電流和電壓，借助內(nèi)部CPU來(lái)保護(hù)變電站的間隔層。此外，在對(duì)變電站進(jìn)行電氣二次設(shè)計(jì)時(shí)，需要詳細(xì)考慮保護(hù)單元，對(duì)電氣一次和二次設(shè)計(jì)中的某一項(xiàng)功能進(jìn)行有效配置，從而更加準(zhǔn)確的選擇保護(hù)容量和保護(hù)裝置。

2.2 跳合閘操作設(shè)計(jì)

自動(dòng)化系統(tǒng)的存在，不僅可以對(duì)變電站中接地刀閘、隔離開(kāi)關(guān)和斷路器進(jìn)行具體操作，還能夠?qū)ζ溥M(jìn)行遠(yuǎn)距離操作，并借助二次回路來(lái)操作變電站。目前，電氣二次設(shè)計(jì)工作的主要內(nèi)容就是確保變電站操作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的正確性與合理性，以此來(lái)確保自動(dòng)化系統(tǒng)能夠處于正常運(yùn)行的狀態(tài)，從而有效轉(zhuǎn)換跳合閘弱點(diǎn)信號(hào)與線圈強(qiáng)度回路[1]。在進(jìn)行電氣二次設(shè)計(jì)期間，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)維護(hù)斷路器與操作箱二者的獨(dú)立性。一般情況下，斷路器中存在的保護(hù)測(cè)控裝置可以保證同跳合閘回路建立良好的連接關(guān)系。但其在就地對(duì)地刀進(jìn)行操作的過(guò)程中，只需要對(duì)主變地刀的遠(yuǎn)距離遙控進(jìn)行設(shè)計(jì)，其他部分都不需要進(jìn)行遙控設(shè)計(jì)。此外，測(cè)控裝置在操作和控制跳合閘信號(hào)的過(guò)程中，還需要對(duì)隔離開(kāi)關(guān)進(jìn)行操控。

2.3 四遙設(shè)計(jì)

四遙作為變電站的基本功能，其是變電站擁有和使用其他功能的中喲啊啊基礎(chǔ)。在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，四遙數(shù)據(jù)共享也隨之實(shí)現(xiàn)。而綜合自動(dòng)化的存在，不僅可以對(duì)采集和劃分?jǐn)?shù)據(jù)信息的種類，還可以將已經(jīng)收集到和整理完的信息數(shù)據(jù)傳遞到變電站的后臺(tái)部門(mén)和調(diào)度部門(mén)[2]。而在進(jìn)行電氣二次設(shè)計(jì)期間，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)四遙功能中包含的維護(hù)變電站運(yùn)行穩(wěn)定和檢修操作工作有幫助的環(huán)節(jié)進(jìn)行充分考慮；在收集、劃分、上傳數(shù)據(jù)信息期間，要將四遙功能中的輔助功能和測(cè)控裝置同二次電纜有效鏈接起來(lái)。

2.4 接地選線功能設(shè)計(jì)

當(dāng)前世界上具有綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的電力企業(yè)雖然數(shù)量眾多，但其在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，卻都未將小電流接地選線放入到了其考慮范圍之內(nèi)。如果設(shè)計(jì)人員在考慮測(cè)控裝置功能時(shí)，可以盡量將后臺(tái)控制軟件一同納入到應(yīng)當(dāng)考慮的范圍中，以便確保接地選線裝置的作用能夠被實(shí)現(xiàn)[3]。因此，在考慮接地選線功能時(shí)，設(shè)計(jì)人員可以使用3UO、3IO等來(lái)考慮接地線，查看其是否存在故障問(wèn)題，并借助諧波方式，分析和檢測(cè)接地選線的故障，提升綜合自動(dòng)化變電站運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性。

2.5 防誤閉鎖設(shè)計(jì)

在對(duì)防誤閉鎖進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)要遵守該項(xiàng)設(shè)計(jì)原則，即所有可能會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行期間出現(xiàn)操作錯(cuò)誤的高壓電氣設(shè)備，在進(jìn)行變電監(jiān)控的過(guò)程中都需要采用適當(dāng)?shù)拇胧乐钩霈F(xiàn)誤閉鎖問(wèn)題[4]。現(xiàn)階段，電氣二次設(shè)計(jì)中的防誤閉鎖措施主要可以包括微機(jī)房誤閉鎖（見(jiàn)圖2）與電氣防誤閉鎖這兩種。

2.6 控制方案的設(shè)計(jì)

隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的不斷發(fā)展和更新，讓相關(guān)工作人員在通過(guò)提升對(duì)設(shè)計(jì)制造與運(yùn)行的認(rèn)識(shí)，積累了不少經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)而使得在變電站二次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案中，計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控得到的廣泛的運(yùn)用，尤其是在大型的變電站中。同時(shí)通過(guò)對(duì)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控，并進(jìn)行了遠(yuǎn)程報(bào)警以及干預(yù)機(jī)制的設(shè)立，讓變電站中可能出現(xiàn)的各項(xiàng)突發(fā)性事件進(jìn)行了及時(shí)有效的干預(yù)與報(bào)警，進(jìn)一步的保證了其系統(tǒng)的安全性。站內(nèi)的監(jiān)控系統(tǒng)可以采用分布式結(jié)構(gòu)進(jìn)行布設(shè)，其中的主要部分分別包括總線型網(wǎng)絡(luò)與總線結(jié)構(gòu)，間隔層和站級(jí)層結(jié)構(gòu)。站級(jí)層主要負(fù)責(zé)打印和當(dāng)?shù)乇O(jiān)控的功能，是通過(guò)主控室監(jiān)控的方式來(lái)進(jìn)行的，擔(dān)任測(cè)控線路，應(yīng)用的遠(yuǎn)程控制模式是三級(jí)模式遠(yuǎn)程控制斷路器和電動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)。

圖2 微機(jī)防誤閉鎖設(shè)計(jì)圖

3 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，作為電力系統(tǒng)重要的組成部門(mén)，變電站自動(dòng)化和電氣二次設(shè)計(jì)的合理性，會(huì)對(duì)變電站電能傳輸?shù)姆€(wěn)定性產(chǎn)生極大的影響。正確的電氣二次設(shè)計(jì)和自動(dòng)化系統(tǒng)構(gòu)建，不僅能夠確保電網(wǎng)系統(tǒng)可以處于正常運(yùn)行狀態(tài)，還可以幫助變電站工作人員通過(guò)利用自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控變電站實(shí)際運(yùn)行情況。因此，為了可以將變電站的作用和功能充分發(fā)揮出來(lái)，提升電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，對(duì)變電站綜合自動(dòng)化與電氣二次設(shè)計(jì)的關(guān)系和要求進(jìn)行細(xì)致分析便成為現(xiàn)階段我國(guó)電網(wǎng)系統(tǒng)重點(diǎn)發(fā)展內(nèi)容。

[1]楊湘.110kV綜合自動(dòng)化變電站的電氣二次設(shè)計(jì)分析[J].工業(yè)，2008（16）：00125.

[2]符仕毛.110kV綜合自動(dòng)化變電站的電氣二次設(shè)計(jì)分析[J].硅谷，2008（16）：477.

[3]劉顯文.探討電氣二次設(shè)計(jì)在220kV綜合自動(dòng)化變電站的應(yīng)用[J].通訊世界，2014（6）：65～66.

TM76

A

1004-7344（2016）35-0051-02

2016-11-28

李建芳（1985-），女，湖北秭歸人，助理工程師，本科，專業(yè)方向是電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化電氣二次設(shè)計(jì)。