淺析35kV變電所綜合自動化系統的設計方案

       變電站自動化系統作為電網調度自動化的一個子系統，應服從電網調度自動化的總體設計。根據各方面的考證，我們先擬訂這里的二次系統設計基本情況如下：電氣二次設備室內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。

       二次凹路監控、保護、測量均采用DC220V和AC100V／5A。35kV側不設電壓互感器，35kV橋斷路器備自投電壓取自lOkV母線。

10kV系統應無電源線。

       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，不再另設表計。其中電能計量僅為內部考核使用，計費專用電能汁量應另行設計安裝。

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

      變電所的綜合自動化系統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備替代機電式的二次設備，用不同的模塊化軟件實現機電式二次設備的功能，

用計算機局部網絡通信替代大量信號電纜的連接，通過人機接口設備，實現變電所的綜合自動化管理、監視、控制及打印記錄等所有功能。

與常規變配電所的二次系統相比，變配電所綜合自動化系統具有下列優點：

     (1)功能綜合化

     (2)操作監視屏幕化

     (3)結構微機化

     (4)運行管理智能化

      在本次設計中變電所綜合自動化的監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、遙調等功能，安裝在各個間隔單元內。所有信息經微機匯控單元，發送至控制端以實現遠方控制端對本變電所的遠方監控，所內不設當地微機操作界面，留有當地監控接口。

      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即SCADA系統，該系統的中文即為配電網監視控制和數據采集系統，我們可以看到配電網SCADA系統包括進線監視，lOkV變電所自動化(SA)，饋線自動化(FA)，變壓器巡檢與無功補償。其中進線監視是指對配電網進線變電站的開關位置，母線電壓，線路電流，有功和無功功率以及電量的監視。饋線自動化(FA)是指在正常情況下，遠方實時監視饋線分段開關與聯絡開關的狀態和饋線電壓、電流的情況，而且能完成線路開關的遠方合閘和分閘操作，在發生故障時獲取故障記錄，并自動判別和隔離饋線故障區段以及恢復對非故障區域供電。變壓器巡檢是指對配電網中變壓器、箱式變的參數遠方監視。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(微處理器)采集和處理來自電力系統運行過程中的數據，并通過數值計算迅速而準確判斷系統中發生故障的范圍，經過嚴密邏輯過程后有選擇性地執行跳閘等命

令。這種基于計算機系統的繼電保護裝置，就是微機保護。

微機保護具有以下優點：

     (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試方便。

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

     我們這里由于是35kV總降壓變電所設計，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，通常設有兩路及以上的電源進線。如果裝設備用電源自動投入裝置(APD)，則當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應只動作一次，以免將備用電源重復投入性故障回路中；

   (4)當電壓互感器二次回路斷線時，APD不應誤動作。

3.1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。

3.2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。

3.3系統結構

3.4系統功能

3.4.1 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。

 

3.4.2 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）開關事故跳閘到次數或開關拉閘到次數，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。

 

3.4.3 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：

    第控制，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。

    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。

 

3.4.4 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授權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。

 

     在變電所綜合自動化設計中，微機保護自然要作為討論，在我們這里微機保護的保護內容又表現為變壓器的微機保護，可以總結為以下幾點：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設計．

[2]黃夫平.對現代35kV變電站系統主設計的探討[J].廣東科技.2012(03)

[3]謝玉蘭.結合實例淺談變電所綜合自動化系統設計[J].西南民族大學學報(自然科學版).2010(02)

[4]安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022.05版．