变电站电气自动化设计

变电站电气自动化设计

凌涛

（中国能源建设集团新疆电力设计院有限公司830002）

摘要：变电站是电力系统中重要的组成部分，而变电站设计是电力系统建设中重要的技术环节，本文从现代城网建设和改造中，对电站电气自动化的系统设计的系统选型、电气设计原则等方面了探讨，以供各位同行交流。

关键词：变电站；电气自动化；设计

1前言

随着自动化技术、通信技术、计算机和网络技术等高科技的飞速发展,一方面自动化系统取代或更新传统的变电站二次系统,已经成为必然趋势。另一方面,保护本身也需要自检查、故障录波、事件记录、运行监视和控制管理等更强健的功能。发展和完善变电站自动化系统是电力系统发展的新趋势。

2系统选型

主要从继电保护及站内集中监测与远方调度几方面考虑。对于继电保护而言，35kV及以上的变配电站一般都有变压器保护，应优先考虑选用微机保护或变配电站综合自动化系统。10kV变配电所一般均为电力系统开闭所及用户变配电站，一次接线比较简单，应以常规继电保护为主。选用价格低、性能可靠的智能化开关，智能化开关柜或综合自动化系统之后，可以取消常规继电保护。对于站内集中监测与远方调度来讲，有集中式与分散于开关柜内的集散系统两种形式，变配电站综合自动化系统是一种最先进的分散安装于开关柜内的变配电站站内集中监测与远方调度系统。集中式变配电站计算机监测与远方调度系统需要安装各种电量变送器。测量、信号与控制电缆要由开关柜内引出，外部电缆数量多，设计与施工工作量大，一般不宜再推广使用。变配电站综合自动化系统的末端数据采集与控制单元直接安装于开关柜内，大都采用交流采样从电流或电压互感器直接进行测量，省掉了电量变送器，有些还可以省掉开关柜上的指示仪表。外部电缆只有一根通信电缆与供电电源电缆，设计与施工简单，所以应积极推广选用。智能化开关与智能化开关柜本身已经具备集中监测与远方调度功能。只要设计一根通信电缆引到调度值班室中央控制站计算机就可以实现集中监测与远方调度。但由于各厂家的通信协议不统一，不同厂家的产品实现联网比较困难，所以近期还难以推广应用。

3电气自动化信息的分层设计

3.1间隔层的信息交换设计

针对在一个间隔层内部的功能模块进行设计，保持继电保护和控制、监视、测量之间的信息交换。

3.2间隔层与变电站的信息设计

变电站电气自动化监控系统的信息主要由间隔层采集，发送到监控管理机，这些信息设计内容大体上包括多个方面，主要有正常情况以及事故情况下的测量值和计算值、断路器状态、保护操作等。

4计算机监控系统设计

4.1监控范围

计算机监控系统主要进行以下六个方面的监控工作:①进行图像以及安全警卫系统的监视；②通信设备以及通信电源警报信号的监视；③UPS系统与直流系统；④变电站的用电源备用自投及用电控制监控；⑤不同型号无功补偿装置的自动的投切和变压器分接头的调节；⑥进行主变压器中性点的隔离开关、不同电压等级的断路器、电动操作开关、隔离开关的监控。

4.2操作控制方式

计算机的监控系统是为满足无人值班的目的而设计的，其功能的按照分层的原则考虑，即按照集控中心、变电站控制层、间隔层、设备的不同功能的分层。除了集控中心的后面三层因为只作为检修的操作手段与后背的操作，因此其监控的范围与手段可以按照需要适当的调节。

4.3系统配置

控制层作为监控系统的核心，其主要的设备包括:远动主站、GPS对时装置、公用接口装置、打印机、主机兼操作员站以及网络系统。计算机监控系统的外围的设备要尽量的简化，例如免去操作员站的设定，当然可以预留一个便携机接口。同时为了今后的升级以及其他的考虑，在进行主线图的设计以及站点控制层的数据库建设时要有发展的眼光。

5变电站综合自动化系统

5.1变电站综合自动化系统外部电缆设计

变电站综合自动化系统的外电缆设计非常简单，只有一根通信电缆与一根交流220V电源线。通信电缆一般选用计算用屏蔽电缆，线芯为两对两芯0.5m铜芯线，使用一对，备用一对。也可以选用双芯屏蔽双绞线。大型变电站也可以考虑使用光缆。电力监控器应由专用电源集中供电，以保证供电可靠性，增加抗干扰能力。有些电力监控器可以用220V直流电源供电，此时可以由直流屏集中供电。变电站数量少时，可以不设现场控制站，电力监控器的通信电缆可以直接引到中央控制站。供电电源可由变电站内单独提供，距离中央控制站近时，也可以由中央控制站供电。通信距离可达3km。变电站内开关柜数量少时，可以几个变电站合用一个现场控制站，每个现场控制站可带犯个电力监控器。电力监控器到现场控制站及现场控制站之间的最远距离均为5km。

5.2变电站综合自动化系统的二次接线图设计

变电站综合自动化系统的二次接线图设计按所选用的电力监控器种类分为只有监控功能与带保护功能两种。10kV及以下电压等级的供电系统一般应选用只有监控功能的电力监控器。

5.3变电站综合自动化系统的选用

变电站综合自动化系统的成套设备生产厂商有很多，例如国内的鲁能、南瑞、南自、许继、思达、四通，国外的SIMENS、ABB等公司。应该根据实际设计要求与系统的功能，综合考虑选用，一般的变电站综合自动化系统应该具有以下功能：SCADA功能、数据库系统、高级专家功能、运行管理功能、网络互联功能。选用的基本原则是:在满足要求的情况下，系统运行的可靠性好、性能价格比高。

6结束语

综上所述，变电自动化系统的设计其实也是实际工作经验的总结，对于相同的工程，由于设计人员对问题侧重点考虑不同，功能设计方法有所不同，但基本原则相同。具体设计实施效果取决于选型设备的性能，同时还需要更多的现场校验和时间去验证。系统的全自动化面临很多技术问题，它的蓬勃发展依靠更多人去努力。

参考文献

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[2]冯宇虹.数字化变电站自动化系统的网络选型[J].华东电力.2010(10)

[3]蔡艳.浅谈数字化变电站的自动化系统[J].机电信息.2010(36)