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浅析10kV～35kV变电所综合自动化系统的设计方案

文章更新时间：2023-07-24　点击量：154

摘要：变电站综合自动化是变电站领域自动化技术、计算机技术、通信技术等高科技的综合应用。通过收集相对完整的数据和信息，利用计算机的高速计算能力和逻辑判断能力，可以方便地监控和控制变电站内各种设备的运行和操作。本文利用现代计算机技术和通信技术，通过功能组合和优化变电站二次设备的设计，采用多台微型计算机和大规模集成电路组成的自动化系统，改变常规测量和监控仪表，替代常规控制面板、信号系统和远程保护器。

关键字：变压站；综合自动化系统；系统设计；变压站改造

引言

随着我国电力工业和电力系统的发展，变电站的经济运行要求越来越高。通过实现变电站的综合自动化，可以提高电网的经济运行水平，减少基础设施投资，为推广变电站无人值班提供手段[1]。为了及时掌握电网和变电站的运行状况，各级调度需要更多的信息，这是电网复杂程度的提高。为了提高变电站的可控性，需要采取更多的远程集中控制、集中操作和反事故措施。本文利用现代计算机技术和通信技术，提供先进的技术设备，可以改变传统的二次设备模式，实现信息共享，简化系统，减少电缆，减少占地面积，改造变电站。变电站综合自动化是利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对全站主要设备和输电、配电线路的自动监控、测量、自动控制和微机保护，通过功能的组合和优化设计，实现与调度通信等综合自动化功能[2]。通过变电站自动化，可以提高供电质量和电压合格率；可以提高变电站的可靠运行水平；可以提高电力系统的运行和管理水平；缩小变电站占地面积，降低成本，减少总投资；减少维护工作量，减少值班人员的劳动，减少人员，提高效率。

1变电站综合自动化的基本功能

1.1监控系统的功能

对于过去的变电站技术改造和对新建变电站的先进技术，需要提高变电站的自动化水平，逐步实现无人值班和调度自动化。结合我国情况，变电站综合自动化系统应实现以下五个变化:(1)监控系统应取代常规测量系统；(2)取代指针仪表；(3)更换常规操作机构和模拟盘；(4)取代常规报警、报警、信号、光字卡等。；(5)取代常规远程移动设备等。

1.2操作控制和人机联系功能

操作人员可以通过CRT屏幕对断路器和隔离开关进行投切控制，同时可以接受遥控操作命令进行远程操作；为了防止被控设备在计算机系统出现故障时无法操作，在设计过程中应保留人工跳闸和关闭手段[4]。在监控系统的运行过程中，应不断监控采集的电流、电压、主变压器的温度和频率。如果发现越限，应立即发出报警信号，并记录和显示越xian时间和越限值。此外，还应监控保护装置是否断电，自动控制装置是否正常。只要操作人员或调度员面对CRT显示屏，操作鼠标或键盘，就能一目了然全站的运行情况和运行参数，可以对全站的断路器和隔离开关进行分组和合作，改变了依靠指针仪表和模拟屏幕或操作屏幕的传统操作模式。包括:实时运行参数的采集和计算；实时主接线图；事件顺序记录；报警显示越限；值班记录显示；历史趋势显示；保护值和自动控制装置的设置显示等。变电站投入运行后，由于输电量的变化，需要修改保护值、越限值等，甚至由于负荷的增加，需要更换原装设备。监控系统可以定期打印报告和日志，打印开关操作记录，打印事件顺序记录等。

1.3微机保护系统的功能

变电站综合自动化系统具有自动控制功能，保证可靠的电力供应，提高电能质量。电压和频率是电能质量的重要指标。因此，电压和无功控制的具体控制目标如下:(1)保持供电电压在规定范围内；(2)保持电力系统的稳定性和适当的无功平衡；(3)在保证电压合格的前提下，电能损耗为[5]。在变电站中，电压和无功自动控制主要是自动调节有载变压器的分接头位置，自动控制无功补偿设备的投切或操作条件。电力系统的频率是电力质量的重要指标之一。当电力系统频率偏移过大时，发电设备和用电设备都会受到不良影响。因此，当系统发生有功功率缺陷时，迅速切断部分负荷，减少系统的有功功率缺陷，使系统频率保持在正常水平或允许的范围内。电源进线可分为工作电源进线和备用电源进线，这两种变电站都有两种电源供电。备用电源自投装置是指在工作电源因故障而被切断后，可以自动快速地将备用电源投入工作的装置。

2变电站综合自动化系统硬件结构特性

变电站自动化系统的结构形式有三种:集中式、分层式、分散式和集中式。本文采用分散式和集中式的结构。对于10千伏～35kV的配电线可以分散安装在各个开关柜中的保护、测量和控制单元，然后监控主机可以通过光纤或电缆网络管理和交换信息。至于高压线路保护装置和变压器保护装置，控制室仍然可以安装集中屏幕。因此，本文采用的硬件结构如下:(1)10kV～35kV馈线保护采用分散结构，现场安装，节省控制电缆；(2)集中组屏用于高压线路保护和变压器保护，控制室内安装保护屏，保护管理机通过现场总线通信；(3)在其他自动装置中，集中组屏结构安装在控制室或保护室内的备用电源自投控制装置、电压和无功控制装置。

3安科瑞Acrel-1000变电站综合自动化系统

3.1方案综述

Acrel-1000变电站综合自动监控系统在逻辑功能上由站控层和间隔层两层设备组成，通过分层和开放式网络系统连接。站控层设备包括监控主机，提供站内运行的人机联系界面，实现管理控制间隔层设备等功能，形成全站监控，并与远程监控调度通信；间隔层由几个二次子系统组成，在站控层和站控层网络失效的情况下，间隔层设备的现场监控功能仍然可以独立完成。

根据项目的具体情况，设计方案可靠性高，易于扩展友好的人机界面，性能价格比优越。监控系统由站控层和间隔层组成，采用分层分布式网络结构，站控层网络采用TCP/IP协议的以太网。站控层网络采用单网双机热备配置。

3.2应用场所：

用户端配、用电系统运行监控和控制管理，适用于公共建筑、工业建筑、居住建筑等各行业35kV以下电压等级。

3.3系统结构