變電站電氣自動化設計探析

陳珊珊

隨著科學技術的不斷發展和人民生活水平的不斷提高，電力資源的使用已成為人們生活中不可缺少的一部分。因此，變電站的電氣自動化設計需要從綜合設計，安裝，調試，運行等方面進行綜合分析，合理優化設備配置方法，實現站內數據的自動采集，完成對電氣設備的控制和監控。因此，深入討論變電站電氣自動化設計對促進變電站電力系統的安全運行具有重要的現實意義。本章討論變電站的電氣自動化設計，分析電氣自動化的設計要點，并研究相關的具體設計。

在變電站建設過程中，加強電氣自動化設計主要是通過電壓調整設計，分配電能，電流控制和電力設施電壓調整。在超高壓電氣設計中，通常使用微機故障記錄裝置，微機線路保護裝置和微機遙控裝置來檢測整個系統。此外，還安裝了相應的實時微機監控系統，遠程控制設備和繼電保護裝置，極大地改善了變電站的電氣自動化設計，為后續工作奠定了基礎。為了確保變電站電氣自動化的有效設計，有必要充分了解其在變電站中的應用意義和價值，否則會導致其應用不當，不能滿足其供電要求，嚴重降低供電水平整個電源系統。因此，有必要加強變電站電氣自動化設計的有效研究與應用。

1.集中式設計結構分析

集中式變電站綜合自動化系統示意圖。它是按功能要求配置相應的繼電保護裝置及遠動裝置并安裝在變電站的中央控制室內。變壓器、各進出線及其它電氣設備的運行狀態通過CT， PT、開關輔助觸點由電纜傳送到變電站的中央控制室的保護裝置和遠動裝置內，經初步處理后送到工//0通信控制器進行數據格式的變換（規約轉換），并將變電站所有保護、測量、信號和控制信息統一處理，與當地的后臺機和遠方調度中心進行信息交換。其特點是變電站中的所有信息統一集中處理，形成一個系統、并符合傳統的變電站運行模式。此種方式實際上是現有微機保護與微機遠動的系統集成。缺點是組屏多，占地面積大，而且需敷設大量電纜，投資和工程量大，應用會越來越少。如圖1

2.分散式設計結構分析

隨著計算機技術和通信技術的不斷發展，分散式結構設計是繼集中式結構設計之后的又一大進步。在分散式結構設計中，變電站中的各種輸入和輸出單元組件都安裝在低壓開關柜中或高壓一次設備附近。單元組件可以實現保護和監視的雙重功能，可以有效地執行現場單元組件的繼電保護和安全監視。信息通信方式主要采用RS-422 / RS-485。隨著網絡技術的不斷進步，網絡技術在諸lon-EOS和can現場總線網絡等分散結構中的應用逐漸增多，使變電站的自動控制更加完善和同步。隨著科學技術的不斷發展，遙測，遠程信令，采集和處理，遠程信令執行和繼電保護等功能已反映在站點的單元部分中。在工作中，每個單元都通過網絡將信息數據傳輸到后臺主機。此時，后臺主機將在變電站中進行自動處理控制。總的來說，這種結構設計方法對主控制室的要求不那么嚴格，可以有效減小主控制室的面積，大大減少維修工作的難度，降低工程成本和維護難度，操作更安全，更穩定，更可行。如圖2

3.分散與集中結合式

分散的結構設計使得變電站自動化網絡在單獨使用時具有兩種設計的優點，但也具有一些明顯的優點。例如，低壓配電線路的保護采用分散式結構，可以就地安裝，可以節省大量控制電纜。同時，還簡化了變電站二次系統的配置，有效地節省了資金。在主控制室中設置了高壓線路和變壓器的集中屏蔽網。PCI總線技術用于數據交換，有效地提高了可靠性，避免了一些意外。

1.一次系統設計

實施站監視后，它實際上不會影響原始變電站的主系統連接。因此，在系統訪問過程中，仍應按照原始變電站設計標準計劃進行設計，供電計劃也應參考原始計劃標準。在變電站中進行計算機監視后，應充分發揮計算機的圖形顯示功能，并可以通過計算機接線圖實現設備的遠程控制，遠程測量，遠程調整和遠程信號“四個遠程”功能。同時，采用微機防誤操作系統的程序設置，防止變電站操作人員誤操作。后來的監視計算機替換了原始的模擬磁盤。主系統的電氣布線設計包括以下幾個方面：主布線模式不變，使用計算機監控系統后添加的設備數量和類型應在單線系統圖的設備模型描述中指出。功率發送器，功率監控器等;該開關被設計為具有一定遙控功能的自動開關，即計算機監視系統應包括閉合的工作狀態，并且通常應將一對獨立的常開觸點引入計算機監視系統。在低壓自動開關的設計中，必須滿足此要求，并應選擇一對常開輔助觸點。

2.二次系統設計

①開關柜中的計量，信號和控制電路以及繼電保護的設計不變;值班室的繼電保護和中央信號系統的設計沒有改變;一組重復信號，控制電路和計量裝置已添加到檢測和控制系統中。②開關柜中的繼電保護，信號，計量和控制電路的設計保持不變。值班室的中央信號系統僅連接到母線，電源輸入線和開關柜。所有開關設備均不得進入中央信號系統。③開關柜的繼電保護，信號，計量和控制電路設計保持不變。值班室中沒有中央信號系統，并且保留了用于集中保護的繼電保護屏幕。然后將計量，控制電路和信號連接到計算機監控系統。此外，用于連接開關柜，電源輸入線和所有中央信號系統的開關柜中的母線也連接至設備的計算和監視系統。

3.回路設計

測量回路設計：測量參數根據不同變電站的不同需求用戶自行設定，測量回路的主要目的是完成對整個電氣自動化系統各個數值的測量。由于實現了測量的自動化，監控單元均為交流采樣，電量變送器可以從整個系統中除去，繼而可以取消掉開關柜上的儀表測量。在設計過程中要優先的選用自帶供電電源的有源型，輸出為隔離型的脈沖電度表。

控制回路設計：為實現對開關柜的遠程合分開關閘的功能，需要將繼電器監測和控制的輸出接點并入開關柜上的合分閘開關上，同時還應該設計遠程自動合分開關閘功能與手動開關之間的轉換方式，目前一般設計為在開關柜上柜門處設置“遠方/就地“切換把手硬接點信號通過保護裝置上傳至遠動機，對于?10k V及以上的供配電系統進行控制回路設計時，應取消控制開關的對應接線，選用控制按鈕。對于所有監控體系中的所有手動開關閘或者按鈕都應該接入到計算機監控中某一個獨立的點中，當人工操作過程中，能夠產生一個開關的輸入信號，避免信號的重復和沖突或者是誤報。

信號回路設計：信號回路中的信號地線需要與所有的常開接點連接，除了交流系統之外任何與監測、控制以及計算機相關的開關狀態，其常開接點需要接入到計算機。任何信號繼電器應該有一對常開接點接入控制統。

總而言之，結合電力運行實際狀態，完善電氣自動化設計方案，合理進行系統類型選擇，結合系統控制重點內容，優化一次和二次設計過程，合理設計回路單元，保障施工簡便的前提下，實現系統的自動化控制功能，對變電站系統展開實時監測和控制

[1]黃雪花.變電站電氣自動化設計探析[J].科技創新與應用，2019（36）：88-89.

[2]譚紅鵬.變電站電氣二次設備自動化設計探究[J].通訊世界，2017（22）：307-308.