110 kV變電站的電氣自動化設計

張 健

（云南文山電力股份有限公司，云南 文山 663099）

摘要：以電氣自動化設計在110 kV變電站應用為例，積極探索110 kV變電站電氣自動化技術設計與應用，旨在促進變電站自動化相關技術可持續(xù)發(fā)展和長足進步。

關鍵詞：電氣自動化設計；110 kV變電站；監(jiān)控系統(tǒng)

110 kV 變電站是電力系統(tǒng)中很重要的因素之一，它的自動化設計對人們的日常生產(chǎn)與生活有著相當大的影響。從目前變電站的實際運行情況出發(fā)，其中存在很多可變因素，均可對110 kV 變電站運行可靠性造成影響。110 kV 變電站自動化技術應用對相應供電區(qū)域正常的生產(chǎn)與生活有著相當大的影響，應當著重對110 kV 變電站中電氣自動化技術設計與應用加以研析。110 kV 變電站自動化的實現(xiàn)與很多因素有關，本文結合實際情況對110 kV 變電站電氣自動化設計應用進行深度解析，并有針對地提出相應解決對策，希望可以為相關的工作者提供一點有價值的參考性建議。

1 110 kV變電站

變電站是指電力系統(tǒng)中對電壓進行變換，合理配置電能，同時對電力流向和電壓綜合控制的一套電力設備［1］。變電站具備橋梁作用，結合變壓器把各等級電壓電網(wǎng)有機融合，達到合理配置和調(diào)換電能的效果，進一步讓每個電網(wǎng)組成一個供電體系。換句話講，變電站的可靠運行關系到全部電網(wǎng)的運行質量。我國的110 kV變電站有很多，且覆蓋面也比較廣。110 kV變電站自動化指的是以計算機通信技術與網(wǎng)絡技術作為前提條件，應運而生并得以迅猛發(fā)展的先進科技。國外從20世紀初便開始展開研發(fā)，時至今日，諸多電力設備制造企業(yè)也有相關產(chǎn)品不斷研發(fā)出來。同一時間，部分企業(yè)指出，對變電站電氣自動化展開設計，企業(yè)生產(chǎn)成本可明顯下降，其綜合競爭實力會大幅上升，市場的占有率因而得以保持并不斷拓展。也正基于該層次，對110 kV變電站的電氣自動化技術設計與應用進行研究，提升進一步的工作效率，確保變電站能夠安全可靠運行。110 kV變電站在20世紀60年代左右逐漸邁進普通地級市，因為那時電力投入過少，且供電負荷較低，諸多城市仍然依賴35 kV變電站共同構建高壓輸電網(wǎng)絡。伴隨國民經(jīng)濟飛躍式發(fā)展，我國供電事業(yè)較之以往也有重大進步，此時變電站的電氣設備還選擇戶外敞開方式安裝。除此以外，變電站主接線相對繁雜，變電站應用設備多、占地多，并且安全性不高，欠缺之處仍然很多。隨著20世紀90年代中后期到來，電力資源較以往得以擴充，此時人們開始把GIS和COMPASS設備應用于變電站電氣設備方面，戶外敞開型布置也過渡到半戶內(nèi)或是全戶內(nèi)模式［2］。對新技術新設備加以運用，讓變電站主接線更加簡單，大幅增加主變壓器容量。此外，變電站自動化進程加速向前邁進，無人值班的目的基本達到。這也是當前變電站基本狀況，用地少、工作量不大、可靠性與自動化程度高，備受電力領域推崇。

2 電氣自動化在110 kV變電站中的應用

從上述110 kV變電站相關闡述看出，正因為自動化相關技術最終目的是無人值班，盡可能節(jié)省資源，所以被大面積普及應用［3］。首先，應用共網(wǎng)傳輸相關技術。從實際運行情況出發(fā)，電子互感器采取把IEC組網(wǎng)形式與間隔層聯(lián)通，進一步能夠對共網(wǎng)傳輸形式確保特性加以分析，旨在達到同步技術和通信保障的目的。保障操作箱和測控I/O兩者融合智能終端被安放于端子箱當中，同時結合GOOSSE技術達到主變壓器、線路和母差防止跳閘功能。要想對該網(wǎng)絡結構進行簡化，達到對組播流量擇優(yōu)配置，二次設備和過程層交換機，為組播協(xié)議精準融于對時提供堅實保障，適合變電站深入自動化進程同時徹底優(yōu)化網(wǎng)絡配置。變電站測控，保護和電能表等均能夠憑借IEC網(wǎng)絡采樣，電壓切換通過測控、保護和電能表得以進入自動化處理模式。在這當中，由電能表采集電量信息利用MMS協(xié)議對采集終端進行傳輸，在網(wǎng)絡通信當中同步技術及其相關設備是具備較強穩(wěn)定性和兼容性的，這是變電站實現(xiàn)自動化控制技術關鍵所在。其次，應用電子互感技術?，F(xiàn)實工作中110 kV變電站也都是依據(jù)220 kV變電站設置電壓等級的，在110 kV的變電站的電氣自動化系統(tǒng)中，想要達到變電站雙重保護設想，就要把互感器合并單元和遠端模塊設計為獨立的雙重采樣回路。重視對純光纖、普通和電子式互感器聯(lián)合應用保護作用加以研究。

從變壓器自動化技術應用角度講，自動控制系統(tǒng)主變壓器套管互感器全部選擇光纖式互感器，另外還做純光纖與電子式互感器對母差加以保護。由變壓器自動化技術應用效果看，自動化變電站線路光差保護依賴兩個端口達成，一端應用電子式互感器，另一端應用常規(guī)互感器，憑借兩個端口相互搭配，對變壓器自動控制線路保護影響做更深層次研究，這樣也能夠進一步促進110 kV變電站整體自動化實現(xiàn)。另外，計算機是變電站得以實現(xiàn)自動化的核心，計算機監(jiān)測系統(tǒng)對變電站中全部設備進行控制及監(jiān)測，憑借現(xiàn)代化數(shù)據(jù)庫構建及通信技術發(fā)展，促使變電站具備系統(tǒng)化管理和運行規(guī)模，因而變電站計算機監(jiān)測控制系統(tǒng)，同時也為一個較為復雜網(wǎng)絡系統(tǒng)。變電站是輸電配電系統(tǒng)中核心配套設施，也是我國電網(wǎng)的主要監(jiān)測點。對變電站的電氣自動化技術科學合理設計并加以應用，對確保電網(wǎng)正常供電，國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展，具有重要實踐價值［4］。

3 電氣自動監(jiān)控系統(tǒng)

110 kV變電站監(jiān)控系統(tǒng)旨在確保電網(wǎng)安全可靠運行，將變電站工程成本降至最低。變電站監(jiān)控系統(tǒng)應用是在數(shù)字信息時代背景下信息技術與高性能通信融合下的產(chǎn)物?？梢宰龅皆诰€隨時隨地監(jiān)控變電站部分機械設備運轉數(shù)據(jù)與運行情況，對設備運行信息采集、處理、歸納總結，經(jīng)研究所得結論立即送至監(jiān)測系統(tǒng)終端，給變電站管理與運行提供參考依據(jù)［5］。

首先，系統(tǒng)整體功能與結構。變電站監(jiān)測系統(tǒng)結構設計，應當綜合考量三個層次的內(nèi)容：其一，監(jiān)測系統(tǒng)首層是上位機，它通過變電站網(wǎng)絡與組態(tài)軟件一起控制，上位機處在監(jiān)測系統(tǒng)中心呈現(xiàn)出雙機冗余形態(tài)；其二，監(jiān)測系統(tǒng)第二層由PLC構成，處在監(jiān)測系統(tǒng)控制室視作軟冗余；其三，監(jiān)測系統(tǒng)第三層為隔離開關、斷路器等設備，主要負責監(jiān)測電流電壓等數(shù)據(jù)。

其次，PLC設計。PLC屬邏輯型控制器，可自由編程，因為它穩(wěn)定可靠的性能被用在110 kV變電站監(jiān)測系統(tǒng)之中，因為容易編程，憑借梯形圖與指令進行編程充分符合投入實際生產(chǎn)所需。用PLC來監(jiān)測變電站電氣相應部分。對PLC進行選取過程中，應當依據(jù)實際控制對象儲存20%～30%備用量，從而充實監(jiān)測系統(tǒng)控制水平以促使變電站每時每刻都處于被監(jiān)測狀態(tài)。

再次，組態(tài)軟件設計。組態(tài)軟件多用在控制與采集數(shù)據(jù)過程中，然而組態(tài)軟件是變電站監(jiān)測系統(tǒng)自動監(jiān)測層研發(fā)平臺，須變化組態(tài)形式供給使用者建立自動檢測控制工具。為了對變電站部分設備進行監(jiān)測就要考慮如下設計內(nèi)容：對監(jiān)測界面進行設計，同時對PLC設備進行設計，構建監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，以匹配PLC數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)點，設計部分設備報警及工作操作按鈕與圖形界面，用動畫形式把以上層級連在一起，構建數(shù)據(jù)和圖形對應變化關系，如果處在非正常狀態(tài)就利用聲光方式報警，最后對操作腳本進行設計，以促使設備正常運行。

最后，PLC和組態(tài)軟件通信［6］。PLC和組態(tài)軟件存在韌性驅動促使兩者通信達成，假使使用者沒能對兩者間協(xié)議把握得當，就不需要在PLC當中對網(wǎng)絡與編碼進行設置達到兩者間交流通信的目的。變電站與電氣監(jiān)測系統(tǒng)設計需要留意PLC運行時，務必調(diào)整組態(tài)軟件至恰當通信位置從而確保成功交換數(shù)據(jù)信息。

4 結束語

綜上所述，伴隨國家經(jīng)濟的日益發(fā)展，電力系統(tǒng)不斷的成長完善，110 kV 變電站在提供電能資源的同時，它的自動化進程已經(jīng)越來越受人們關注。對于110 kV 變電站，電網(wǎng)故障是最大的影響因素，設備的老化、配網(wǎng)線路的維護水平偏低、自動化進展緩慢等對其都是可變的因素。伴隨變電站供電技術的不斷發(fā)展，在進行實際供電的時候，會碰到諸多影響110 kV 變電站自動化進程的因素，所以相關的工作人員在綜合110 kV 變電站自動化設計的時候，應多角度入手，讓110 kV 變電站自動化技術設計與應用在科學合理的狀態(tài)下綜合提高。所以110 kV 變電站相關人員在適當提高配網(wǎng)自動化水平的同時，應當基于當?shù)匕l(fā)展實情，發(fā)散思維，靈活應對提出多種科學合理的解決方法，最終的目的就是提高110 kV 變電站的整體自動化建設質量。

參考文獻：

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［2］ 劉楊. 淺談CL2000變電站綜合自動化系統(tǒng)在110 kV變電站的應用［J］. 電氣應用， 2010（02）: 26-29.

［3］ 劉楊. CL2000變電站綜合自動化系統(tǒng)在110 kV變電站的應用［J］. 電氣時代， 2010（04）: 81-84+87.

［4］ 劉顯文. 探討電氣二次設計在220 kV綜合自動化變電站的應用［J］. 通信世界， 2014（06）: 65-66.

［5］ 宋興麗. 110 kV綜合自動化變電站的電氣二次設計分析［J］.科技與企業(yè)， 2014（15）: 477.

［6］ 李愛玲， 韓啟華. 微機綜合自動化保護系統(tǒng)在110 kV變電站中的應用［J］. 科技資訊， 2015（19）: 57-58.

（責任編輯：賀大亮）

中圖分類號：TM561

文獻標志碼：B

文章編號：1003-0867（2016）01-0037-02

DO I：10.13882/j.cnki.ncdqh.2016.01.016