任運業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

 

摘要：35kV變電所綜合自動化系統(tǒng)主要為無人值班形式，其設(shè)計應(yīng)服從電網(wǎng)調(diào)度自動化的總體設(shè)計，其配置、功能包括設(shè)備的布置應(yīng)滿足電網(wǎng)、、經(jīng)濟運行以及信息分層傳輸、資源共享的原則。本文對35kV變電所微機保護及綜合自動化系統(tǒng)設(shè)計進行了闡述。

關(guān)鍵詞：變電所；微機保護；綜合自動化系設(shè)計

0引言

       變電站自動化系統(tǒng)作為電網(wǎng)調(diào)度自動化的一個子系統(tǒng)，應(yīng)服從電網(wǎng)調(diào)度自動化的總體設(shè)計。根據(jù)各方面的考證，我們先擬訂這里的二次系統(tǒng)設(shè)計基本情況如下：電氣二次設(shè)備室內(nèi)布置主變壓器保護柜、交流柜、直流柜、通信機柜、通信電源及匯控柜等。

       二次凹路監(jiān)控、保護、測量均采用DC220V和AC100V／5A。35kV側(cè)不設(shè)電壓互感器，35kV橋斷路器備自投電壓取自lOkV母線。

10kV系統(tǒng)應(yīng)無電源線。

       各元件就地測量表計均采用測控或保護裝置所帶顯示功能，不再另設(shè)表計。其中電能計量僅為內(nèi)部考核使用，計費專用電能汁量應(yīng)另行設(shè)計安裝。

       35kV和10kV斷路器與隔離開關(guān)之間防誤操作利用開關(guān)柜本身的機械五防閉鎖裝置，故不再另設(shè)閉鎖措施。

      變電所的綜合自動化系統(tǒng)是將變電所的繼電保護裝置、控制裝置、測量裝置、信號裝置綜合為一體，以全微機化的新型二次設(shè)備替代機電式的二次設(shè)備，用不同的模塊化軟件實現(xiàn)機電式二次設(shè)備的功能，

用計算機局部網(wǎng)絡(luò)通信替代大量信號電纜的連接，通過人機接口設(shè)備，實現(xiàn)變電所的綜合自動化管理、監(jiān)視、控制及打印記錄等所有功能。

與常規(guī)變配電所的二次系統(tǒng)相比，變配電所綜合自動化系統(tǒng)具有下列優(yōu)點：

     (1)功能綜合化

     (2)操作監(jiān)視屏幕化

     (3)結(jié)構(gòu)微機化

     (4)運行管理智能化

      在本次設(shè)計中變電所綜合自動化的監(jiān)測和保護裝置采用分布式的微機遠動終端，具有遙測、遙信、遙控、遙調(diào)等功能，安裝在各個間隔單元內(nèi)。所有信息經(jīng)微機匯控單元，發(fā)送至控制端以實現(xiàn)遠方控制端對本變電所的遠方監(jiān)控，所內(nèi)不設(shè)當(dāng)?shù)匚C操作界面，留有當(dāng)?shù)乇O(jiān)控接口。

      在我們這里說到微機保護提到目前一種先進的自動控制系統(tǒng)即SCADA系統(tǒng)，該系統(tǒng)的中文即為配電網(wǎng)監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，我們可以看到配電網(wǎng)SCADA系統(tǒng)包括進線監(jiān)視，lOkV變電所自動化(SA)，饋線自動化(FA)，變壓器巡檢與無功補償。其中進線監(jiān)視是指對配電網(wǎng)進線變電站的開關(guān)位置，母線電壓，線路電流，有功和無功功率以及電量的監(jiān)視。饋線自動化(FA)是指在正常情況下，遠方實時監(jiān)視饋線分段開關(guān)與聯(lián)絡(luò)開關(guān)的狀態(tài)和饋線電壓、電流的情況，而且能完成線路開關(guān)的遠方合閘和分閘操作，在發(fā)生故障時獲取故障記錄，并自動判別和隔離饋線故障區(qū)段以及恢復(fù)對非故障區(qū)域供電。變壓器巡檢是指對配電網(wǎng)中變壓器、箱式變的參數(shù)遠方監(jiān)視。無功補償是指對補償電容器的自動投切和遠方投切等。

      從各種資料我們可以看出利用計算機系統(tǒng)(微處理器)采集和處理來自電力系統(tǒng)運行過程中的數(shù)據(jù)，并通過數(shù)值計算迅速而準確判斷系統(tǒng)中發(fā)生故障的范圍，經(jīng)過嚴密邏輯過程后有選擇性地執(zhí)行跳閘等命

令。這種基于計算機系統(tǒng)的繼電保護裝置，就是微機保護。

微機保護具有以下優(yōu)點：

     (1)有強的綜合分析與判斷能力，自動識別，排除干擾，可靠性高。

     (2)微機保護的特性主要是由軟件決定的，具有較大，保護性能的選擇和調(diào)試方便。

     (3)具有較完善的通信功能，便于構(gòu)成綜合自動化系統(tǒng)，提高系統(tǒng)運行的自動化水平。

     我們這里由于是35kV總降壓變電所設(shè)計，而且涉及到的都為一、二級負荷，因此考慮起見，我們這里需要增設(shè)備用電源自動投切裝置(以下簡稱備自投)。

     在要求供電可靠性較高的變配電所中，通常設(shè)有兩路及以上的電源進線。如果裝設(shè)備用電源自動投入裝置(APD)，則當(dāng)T作電源線路突然斷電時，在APD作用下，自動將T作電源斷開，將備用電源投入

運行，從而大大提高供電可靠性，保證對用戶的不間斷供電。

     對備用電源自動投入裝置的基本要求：

    (1)不論什么原因失去丁作電源，APD都能迅速起動并投入備用電源；

    (2)在T作電源確已斷開、而備用電源電壓也正常時，才允許投入備用電源；

    (3)APD應(yīng)只動作一次，以免將備用電源重復(fù)投入性故障回路中；

   (4)當(dāng)電壓互感器二次回路斷線時，APD不應(yīng)誤動作。

3.1方案綜述

     Acrel-1000變電站綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)在邏輯功能上由站控層、間隔層二層設(shè)備組成，并用分層、開放式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實現(xiàn)連接。站控層設(shè)備包括監(jiān)控主機，提供站內(nèi)運行的人機聯(lián)系界面，實現(xiàn)管理控制間隔層設(shè)備等功能，形成全站監(jiān)控，并與遠方監(jiān)控、調(diào)度通信；間隔層由若干個二次子系統(tǒng)組成，在站控層及站控層網(wǎng)絡(luò)失效的情況下，仍能獨立完成間隔層設(shè)備的就地監(jiān)控功能。

     針對工程具體情況，設(shè)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(jiān)控系統(tǒng)由站控層和間隔層兩部分組成，采用分層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，站控層網(wǎng)絡(luò)采用TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)。站控層網(wǎng)絡(luò)采用單網(wǎng)雙機熱備配置。

3.2應(yīng)用場所：

     適用于公共建筑、工業(yè)建筑、居住建筑等各行業(yè)35kV以下電壓等級的用戶端配、用電系統(tǒng)運行監(jiān)視和控制管理。

3.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.4系統(tǒng)功能

3.4.1 實時監(jiān)測

      Acrel-1000變電站綜合自動化系統(tǒng)，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息，動態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開關(guān)、地刀等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障、告警等信號。

 

3.4.2 報警處理

      監(jiān)控系統(tǒng)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(yù)告報警包括一般設(shè)備變位、狀態(tài)異常信息、模擬量或溫度量越限等。

     1）事故報警。事故狀態(tài)方式時，事故報警立即發(fā)出音響報警（報警音量任意調(diào)節(jié)），操作員工作站的顯示畫面上用顏色改變并閃爍表示該設(shè)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(fā)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(nèi)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(shè)置四種規(guī)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(yù)告報警和事故報警。

    3）開關(guān)事故跳閘次數(shù)或開關(guān)拉閘到某一次數(shù)，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(xiàn)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(jù)自己的需要添加或修改報警信息。

 

3.4.3 調(diào)節(jié)與控制

    操作員對需要控制的電氣設(shè)備進行控制操作。監(jiān)控系統(tǒng)具有操作監(jiān)護功能，允許監(jiān)護人員在操作員工作站上實施監(jiān)護，避免誤操作。

    操作控制分為四級：

    第控制，設(shè)備就地檢修控制。具有優(yōu)先級的控制權(quán)。當(dāng)操作人員將就地設(shè)備的遠方/就地切換開關(guān)放在就地位置時，將閉鎖所有其他控制功能，只進行現(xiàn)場操作。

    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(yōu)先級。

   原則上間隔層控制和設(shè)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(zhí)行，并在站級層設(shè)置操作員、監(jiān)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(shè)備有：35kV及以下斷路器；35kV及以下隔離開關(guān)及帶電動機構(gòu)的接地開關(guān)；站用電380V斷路器；主變壓器分接頭；繼電保護裝置的遠方復(fù)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(shè)備進行定時控制操作，設(shè)定啟動和關(guān)閉時間，完成定時控制。

   4）監(jiān)控系統(tǒng)的控制輸出?？刂戚敵龅慕狱c為無源接點，接點的容量對直流為110V（220V）、5A，對交流為220V、5A。

 

3.4.4 用戶權(quán)限管理

     系統(tǒng)設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能，通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作系統(tǒng)可以定義不同操作權(quán)限的權(quán)限組（如管理員、維護員、值班員組等），在每個權(quán)限組里添加用戶名和密碼，為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的保障。

 

     在變電所綜合自動化設(shè)計中，微機保護自然要作為討論，在我們這里微機保護的保護內(nèi)容又表現(xiàn)為變壓器的微機保護，可以總結(jié)為以下幾點：變樂器差動保護、后備保護、瓦斯保護、過電流保護、溫度保護、備自投保護，彈簧未儲能、斷路器分合閘等等。

[1]余程.35kV變電所微機保護及綜合自動化系統(tǒng)設(shè)計．

[2]黃夫平.對現(xiàn)代35kV變電站系統(tǒng)主設(shè)計的探討[J].廣東科技.2012(03)

[3]謝玉蘭.結(jié)合實例淺談變電所綜合自動化系統(tǒng)設(shè)計[J].西南民族大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版).2010(02)

[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2022.05版．

作者介紹：

       任運業(yè)，男，現(xiàn)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(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)解決方案。