吳柯霓
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：本文主要介紹的是農網35kV變電站的自動化設計問題。
關鍵詞：農網35kV變電站設計
引言
隨著我國經濟建設的發展，農村電網建設也得到了快速的發展對于農網35ky變電站實行綜合自動化及無人值班已成為縣級電網自動化發展的方向。
公司《農村電網建設與改造技術原則》第4章“35kV輸變電工程”和“35~110kV變電所設計規范”中規定的35kV變電站設計原則如下：
(1)針對農村用電負荷分散、供電可靠性相對較低的特點以及節約用地的原則，從控制規模入手，采用先進設備，以減少一次性投入和長期運行費用考慮，應推廣使用保護、測量和控制設計，采用分層分布式結構，組屏式或就地分散安裝式變電站綜合自動化設計方案；
(2)考慮到供電質量與供電可靠性、設計成無人值班變電站；
(3)預測10年負荷發展需求，主變至少按兩臺考慮，選用低損耗、節能型調壓變壓器；
(4)考慮到變電站設備滲油問題，在設備選型方面，優先選用先進國產和進口設備，以提高供電可靠性降低運行費用。
1 35KV變電站設備的一般選擇
(1)電氣主接線35kV母線采用單母線運行方式，一進一出兩條35kV線路組成，進線側不加保護，出線側設線路保護，10kV母線采用單母分段等形式，6回10kV出線。
電氣設備主變壓器設主變1#、主變2#，先將1#變選低耗、節能有載調壓變壓器；35kV進出線均配置獨立式CT；35kV開關和10kV開關均采用SF6開關,全站電容補償按主變容量的10%考慮,分兩組裝設,由10kV開關控制。
(2)直流系統采用和集控屏配套的整流設備，輸出電壓為220V、24V分別作為35kV及10kV控制保護電源，屏內設儲能電容作為35kV及10kV開關備用分合閘電源、同時配置UPS不間斷電源作為備用電源。
2綜合自動化系統總體設計
35kV變電站綜合自動化設計依據《縣級電網調度自動化功能規范》，采用集繼電保護、遠程控制、小電流接地選線，設備程序自檢測、診斷、事故及故障信號檢測等功能為一體的系統配置方式。
2.1自動化系統結構與配置
變電站自動化系統包括變電站測控保護系統和當地監控系統。測控保護系統完成綜合自動化功能，同時還通過通信完成與當地監控系統、遠方調度主站、智能直流屏、智能電度表屏、微機“五防”系統及通信電源的信號傳送。變電站綜合自動化系統采用屏式結構，以通信為核心，以總線形式把各功能單元聯成一個完整系統。設置調試窗口，可備有后臺機、GPS時鐘及與交直流屏、智能電度表的通信接口以及微機防誤閉鎖系統。自動化系統裝置的電源由交流220V主供、直流220V備用，裝置本身具有交直流電源自動切換功能。
2.2自動化系統技術設計方案
2.2.1系統技術特點：
(1)采用分層分布式結構，以電氣單元為配置對象，進行分散、組合安裝。單元中采用雙CPU結構，保護與測控功能相對獨立，測控及通信網故障不影響保護功能運行；
(2)采用模塊化設計、使各裝置相對獨立，某一裝置故障不影響其他裝置運行:
(3)保護、測控，簡化二次接線，減少PT、CT負載，節省投資、方便維護；
(4)測量采用交流菜樣技術；
(5)保護、測控交流電流回路分開接入，各測控保護裝置可手動控制并顯示斷路器位置；
(6)全漢化屏幕液晶顯示測控保護信息，具有良好的人機界面，可進行參數設置、實時數據顯示、本地遙控操作及信道監視等；
(7)能進行遠程維護，實現遠方故障診斷、參數整定等。
2.2.2系統技術功能：
具有繼電保護、控制、測量、數據遠傳、低周減載、同期操作、小電流接地選線、備用電源自投、電壓并列、計算分析及當地監控等功能，有較高的運行可靠性和較強的抗力，能進行自診斷、自恢復、遠方診斷、故障錄波、防誤閉鎖、防火及防盜監控功能，可實現變電站無人值班。
2.2.3系統與主站聯系：
通過一點多址，光纖或音纜等通信方式組成主備兩道接入調度端，數據由兩條通道同時發送，主站選擇數據接收，拔通自動切換和故障報警。系統與主站具有可靠完善的數據接口。
2.2.4系統監控設計：
采用光電隔離板及驅動接口子系統，每個單元都有一個經光電隔離的串行通信RS232口和422/485接口，通過后臺機的調制解調器、網卡與遠方調度進行通信。整套系統具備“四遙”功能，能夠進行電能脈沖采集、處理、遠傳，并能采集遠傳直流電源系統報警信號，具備完善的監控報警系統與事故及故障信號檢測系統。良好的人機界面，可使遠方調度直觀監視變電站運行情況，遙控、遙視操作方便。
2.2.5電量采集和設計：
全部電量的測量采用交流采樣獲得，采樣元件為電壓、電流傳感器，可測電壓、電流、無功功率、有功功率、功率因數及頻率等。
2.2.6信號單元箱的設計：
每個信號單元箱可輸入8個模擬量、8個遙信量、可自動記錄事故的時間、性質、動作值以及站內喇叭、電警鈴的控制，可顯示變電站各種運行信息。
2.2.7微機保護的設計：
考慮到節省投資，采用系統保護與遠動監控系統合為一屏，其中35kV、10kV線路采用帶時限過流和速斷保護，通過負荷定值，實現負荷監控；考慮到10kV母線電壓補償，10kV電容器采用過壓、欠壓、過流保護；主變采用速斷、重瓦斯為主保護，過負荷、輕瓦斯、過溫發信號為后備保護。遠方投停保護與遠方復歸保護動作信號，可進行故障記錄，實現遠方查詢、修改并下發保護定值。微機保護系統設有可靠的數據接口和通信規約，保證信息被主站接收。
2.2.8系統通信設計：
系統通信主要完成各相關裝置及主站間的數據采集的傳遞，是變電站綜合自動化的，包括人機對話、通信管理、數據庫管理、規約處理和系統檢測等功能，可進行現場控制和維護。
3變電站綜合自動化的運行分析
(1)減輕值班人員的工作量，值班員定時抄表、計算電量、負荷率，點擊鼠標頃刻完成；
(2)與常規站相比，節省近一半投資，節約l/3占地面積，建設工期縮短，節省了資金；
(3)設備運行可靠檢修、維護方便，減輕了勞動強度，提高了工作效率；
4安科瑞Acrel-1000變電站綜合自動化系統
4.1方案綜述
Acrel-1000變電站綜合自動化監控系統在邏輯功能上由站控層、間隔層二層設備組成，并用分層、開放式網絡系統實現連接。站控層設備包括監控主機，提供站內運行的人機聯系界面，實現管理控制間隔層設備等功能，形成全站監控，并與遠方監控、調度通信；間隔層由若干個二次子系統組成，在站控層及站控層網絡失效的情況下，仍能獨立完成間隔層設備的就地監控功能。
針對工程具體情況，設計方案具有高可靠性，易于擴充和友好的人機界面，性能價格比*，監控系統由站控層和間隔層兩部分組成，采用分層分布式網絡結構，站控層網絡采用TCP/IP協議的以太網。站控層網絡采用單網雙機熱備配置。
4.2應用場所：
適用于公共建筑、工業建筑、居住建筑等各行業35kV以下電壓等級的用戶端配、用電系統運行監視和控制管理。
4.3系統結構
4.4系統功能
4.4.1 實時監測
Acrel-1000變電站綜合自動化系統，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態，實時監測各回路電壓、電流、功率、功率因數等電參數信息，動態監視各配電回路斷路器、隔離開關、地刀等合、分閘狀態及有關故障、告警等信號。
4.4.2 報警處理
監控系統具有事故報警功能。事故報警包括非正常操作引起的斷路器跳閘和保護裝置動作信號；預告報警包括一般設備變位、狀態異常信息、模擬量或溫度量越限等。
1)事故報警。事故狀態方式時，事故報警立即發出音響報警(報警音量任意調節)，操作員工作站的顯示畫面上用顏色改變并閃爍表示該設備變位，同時彈窗顯示紅色報警條文，報警分為實時報警和歷史報警，歷史報警條文具備選擇查詢并打印的功能。
事故報警通過手動，每次確認一次報警。報警一旦確認，聲音、閃光即停止。
次事故報警發生階段，允許下一個報警信號進入，即次報警不覆蓋上一次的報警內容。報警處理具備在主計算機上予以定義或退出的功能。
2)對每一測量值(包括計算量值)，由用戶序列設置四種規定的運行限值(物理下限、告警下限、告警上限、物理上限)，分別定義作為預告報警和事故報警。
3)開關事故跳閘到對應次數或開關拉閘到對應次數，推出報警信息，提示用戶檢修。
4)報警方式。
報警方式具有多種表現形式，包括彈窗、畫面閃爍、聲光報警器、語音、短信、電話等但不限于以上幾種方式，用戶根據自己的需要添加或修改報警信息。
4.4.3 調節與控制
操作員對需要控制的電氣設備進行控制操作。監控系統具有操作監護功能，允許監護人員在操作員工作站上實施監護，避免誤操作。
操作控制分為四級：
級控制，設備就地檢修控制。具有優先級的控制權。當操作人員將就地設備的遠方/就地切換開關放在就地位置時，將閉鎖所有其他控制功能，只進行現場操作。
第二級控制，間隔層后備控制。其與第三級控制的切換在間隔層完成。
第三級控制，站控層控制。該級控制在操作員工作站上完成，具有遠方/站控層的切換。
第四級控制，遠方控制，優先級。
原則上間隔層控制和設備就地控制作為后備操作或檢修操作手段。為防止誤操作，在任何控制方式下都需采用分步操作，即選擇、返校、執行，并在站級層設置操作員、監護員口令及線路代碼，以確保操作的性和正確性。對任何操作方式，保證只有在上一次操作步驟完成后，才進行下一步操作。同一時間只允許一種控制方式。
納入控制的設備有：35kV及以下斷路器；35kV及以下隔離開關及帶電動機構的接地開關；站用電380V斷路器；主變壓器分接頭；繼電保護裝置的遠方復歸及遠方投退連接片。
3)定時控制。操作員對需要控制的電氣設備進行定時控制操作，設定啟動和關閉時間，完成定時控制。
4)監控系統的控制輸出。控制輸出的接點為無源接點，接點的容量對直流為110V(220V)、5A，對交流為220V、5A。
4.4.4 用戶權限管理
系統設置了用戶權限管理功能，通過用戶權限管理能夠防止未經的操作系統可以定義不同操作權限的權限組(如管理員、維護員、值班員組等)，在每個權限組里添加用戶名和密碼，為系統運行、維護、管理提供可靠的保障。
5系統硬件配置
6 結語
35kV變電站采用具有先進技術和完備功能的綜合自動化設計，不僅在技術上追求，在設備選型上還要注重產品質量以及良好的售后服務。
參考文獻
[1] 周順霞.農網35kV 變電站的綜合自動化設計.
[2] 吳國威.數字化變電站中信息處理及網絡信息分析[J].繼電器,2007,(12).
[3] 周蓉.基于強口令認證的變電站實時數據通信[J].中國電力教育,2008,(S1)
[4] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022.05版.
作者介紹：
吳柯霓，女，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要研究變電站綜合自動化系統、電力監控系統解決方案
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更新時間：2023-05-11
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